Конструкция и принцип работы
Схема работы теплового насоса с хладагентом (нажмите для увеличения)
Главное преимущество теплонасосов заключается в том, что они позволяют не только полностью в автоматическом режиме подогревать воду в бассейне, но и контролировать в нужном диапазоне уровень её температуры.
Согласно отзывам владельцев, это сильно упрощает проведение обслуживания такого объекта. Он использует для нагрева воды, находящейся в бассейне, классическое тепло.
Принцип работы аналогичен и работает в точности, как похожие устройства в отопительных системах, когда тепло потребитель получает непосредственно от первоисточника: подземных вод, почвы, или воздуха.
За счет постоянного тепла грунтовых вод, вне зависимости от сезона, обогрев таким насосом может осуществляться круглый год. Главный элемент, за счет которого такой тепловой насос забирает тепло непосредственно от первоисточника, это коллектор.
Чем лучше его теплообменные показатели, тем эффективнее работа такого насоса. Он оснащается специальным веществом, наподобие антифриза, которое позволяет ему поглощать тепло, имея самую небольшую разницу в температурах.
Основной компонент внутри подобных устройств – это хладагент. Именно он, циркулируя в системе, изменяет свое состояние из жидкого в газообразное, за счет изменения двух факторов: температуры и давления.
О тепловом насосе Mitsubishi Electric Zubadan (Зубадан) Вы можете почитать здесь.
После этого тепловой насос сжимает в компрессоре поступающее в него газообразное вещество, в результате чего происходит резкое возрастание температуры, и дальше по цепи передается полученное тепло. А потом уже оно передается на конечный теплообменник, который и является последним звеном в цепи.
Циркуляционные агрегаты
Как говорилось ранее, такая техника предназначена для обеспечения правильного потока воды по емкости. По принципу работы она делится на центробежную и вихревую.
Центробежные насосы подразумевают наличие крыльчатки в виде диска с загнутыми лопастями в обратном направлении вращения. Сам же корпус устройства обладает формой улитки. Таким образом, при быстром вращении крыльчатки жидкость прижимается к стенкам. В связи с этим появляется воронка в центре, а вода выталкивается наружу благодаря корпусу улитки.
Крыльчатка вихревых насосов несколько отличается от предыдущего типа. В них используется импеллер, который полностью обхватывается корпусом по его диаметру. Остается лишь небольшой зазор по бокам. При движении этой крыльчатки происходит закручивание потока жидкости в виде вихрей.
Благодаря небольшому зазору происходит работа на смеси воздуха и воды. Это позволяет начать работу при малом количестве воды в емкости или при полном ее отсутствии. Здесь характерно высокое давление, громкий звук при работе и небольшой объем прокачиваемой воды.
Если отталкиваться от санитарного стандарта, то такие насосы должны иметь производительность, которой будет достаточно для прокачки всего объема бассейна более 4 раз за сутки. Когда речь идет о каркасных или надувных бассейнах, устройство должно прокачивать одну четвертую всей жидкости в час.
Виды насосов для бассейна
Для обслуживания, улучшения условий эксплуатации или для добавления дополнительных функций емкости с водой используют несколько видов насосного оборудования.
- Насосы, перекачивающие жидкость. Они необходимы для заполнения или опустошения чаши в случаях санитарной обработки, ремонта или ее консервации на зиму.
- Циркуляционные агрегаты. Их предназначение — обеспечить непрерывное передвижение жидкости между основными узлами насосной системы.
- Тепловые насосы — установки, позволяющие нагревать воду резервуара за счет тепла воздуха, воды (озера, реки, скважины и т. д.) или грунта.
- Устройства, создающие противоток. Их задача — организация водных аттракционов, гидромассажа и других спецэффектов.
Любой вид оборудования имеет свои особенности, которые необходимо изучить и учесть перед приобретением того или иного агрегата. Именно о них и пойдет речь далее.
Самые популярные насосы
Насосные конструкции можно приобрести в комплекте с бассейном. Это самый популярный вариант: каркасные или надувные системы часто уже укомплектованы своим устройством, рассчитанным как раз на нужный объем воды. К компаниям, которые продают укомплектованные наборы, относятся Bestway и Intex. Ниже представлен их обзор.
- Intex – китайская марка. Это лидер на рынке аппаратуры, связанной с небольшими домашними бассейнами. Организация производит каркасные и надувные бассейны, фильтры, насосы, хлорогенераторы и картриджи для бумажных фильтров. Модели этой фирмы предназначены для перекачивания примерно 5600 литров воды в час. Они работают на стандартном электропитании с напряжением 220 Вт, отличаются небольшим весом. В фильтрах, которые сразу встроены в насос, содержится либо песок, либо бумага. Чаще – бумага. Благодаря небольшому объему фильтра его легко установить или перенести, в отличие от профессиональных моделей. Данная марка предлагает насосы небольшой и средней мощности, а также хлорогенераторы, которые производят хлор из обычной поваренной соли. Хлор убивает микробы, водоросли, очищает воду от зеленоватого оттенка и типичного запаха натурального водоема. В час производится до 11 грамм хлора, который, в отличие от химикатов для бассейна, полностью безопасен.
- Компания Bestway, продающая надувные и каркасные бассейны, пользуется услугами корейской инженерной организации Emaux. Эти производители создают конструкции, напоминающие по внешнему виду и характеристикам системы от Интекс. Максимальная производительность – 13000 литров в час. Песочные фильтры не используются, применяются только бумажные картриджи. Заменять их можно раз в месяц, а вот в Интексе нужно чаще – 2-3 раза в неделю.
Выбирать между этими двумя марками сложно. Решение нужно основывать на том, бассейн какого производителя вы приобретете.
Если вам нужны более профессиональные насосы, которые могут создать циркуляцию для бассейнов даже общественного пользования, то нужно обращаться к немецким, испанским и другим европейским маркам:
- Behncke – немецкий производитель. Модели этой фирмы работают от напряжения 380 В, пропускают 32 000 литров воды за час. Насосы установлены на платформе, которая позволяет легко перемещать устройство.
- Kripsol – испанская фирма. Производит как небольшие устройства с бумажными картриджами, так и крупные песочные установки. Самый большой насос весит более 100 кг, заполняется стеклянным песком с частотой сменой в 3-4 года, работает от напряжения в 380 В. Крипсол пропускает за час 30 тысяч литров воды.
Принцип работы
Теплообменник сам по себе не нагревает воду. Он лишь является оптимизированным устройством для эффективного теплообмена между двумя средами. Одна из них – это теплоноситель от непосредственного источника тепла, а вторая – как раз вода из бассейна.
В теплообменнике две среды разделяют только тонкие стенки труб или пластин с высокой теплопроводностью. Чем выше площадь такого контакта, тем больше тепла успеет перейти от более нагретой жидкости к холодной.
По смыслу теплообменник всегда поточный, хоть и могут отличаться существенно объем камер и секций для перекачки двух сред. Для бассейнов используются трубчатые и пластинчатые теплообменники. Преимущество на стороне трубчатых устройств, так как они позволяют снизить вносимые устройством сопротивление току воды и менее требовательные к чистоте перекачиваемой жидкости.
Корпус формирует первую камеру для нагреваемой жидкости. Это продолговатый цилиндр из трубы большого диаметра, закрытый с обоих концов заглушками, в которых имеются штуцера для подключения труб. Сверху он утеплен для устранения лишних теплопотерь.
Внутри корпуса распределяются трубки, изолированные от внутреннего пространства устройства, с выведенными на внешнюю сторону штуцерами. Трубка может быть одна изогнутая по спирали для увеличения площади контакта и тянущаяся от одного края теплообменника к другому. Но эффективнее использовать параллельно много трубок, которые на концах объединяются коллектором. Так существенно снижается гидросопротивление теплообменника контуру с теплоносителем и увеличивается площадь контакта, границ между двумя жидкостями.
Основные характеристики теплообменника:
- Максимальная рабочая температура. Максимальный нагрев теплоносителя, выдерживаемый устройством.
- Тепловая мощность. Зависит не только от площади контакта, но и от типа жидкости в обоих контурах и перепада температур.
- Пропускная способность, измеряется в метрах кубических в час, определяет, за сколько времени весь объем бассейна пройдет через теплообменник.
Насосы для создания противотока
Со специальным насосом для создания противотока можно плавать и в небольшом, домашнем бассейне. Насосы-противотоки бывают двух видов:
- Навесные. Подходят для небольших сезонных бассейнов. Это агрегаты у которых все в одном: насос, форсунки, подсветка, поручни, автоматика и управление. Плюс такой конструкции в легкости установки.
- Встраиваемые. Оснащены всасывающим механизмом, способным извлекать воду при расположении выше и ниже ее уровня. Отличаются более дорогой и сложной конструкцией. Применяются в основном при обустройстве стационарных бассейнов.
При установке противотоков следует обратить внимание на уровень воды: уровень площадки противотока должен быть выше уровня воды на 120-140 мм
Противоток #1 — Speck
Предприятие Speck было основано в 1909 году в Германии и специализируется на производстве насосного оборудования для жидких и газообразных сред.
Противоток – это беговая дорожка для пловца, превращает небольшой бассейн в бесконечный
Модель имеет отличные характеристики и приятный дизайн.
Основные характеристики:
- потребляемая мощность — 2,9 кВт;
- производительность — 53 м3.
К устройству возможно подключение специальных насадок для гидромассажа. Легко монтируется не повреждая стенки бассейна. Есть регулировка количества подмешиваемого воздуха.
Насос встраиваемого противотока монтируется ниже уровня воды. Профессиональная модель для продолжительной работы
Основные характеристики:
- потребляемая мощность: 3,3 кВт;
- производительность: 58 м3.
Навесной противоток имеют повышенную мощность, подключаются к трехфазной электросети. Рассчитан на максимальные нагрузки для спортсменов. Имеет встроенный LED прожектор.
Противоток #2 — Glong Electric
Glong Electric – китайский производитель электромоторов и водяных насосов. Фирма выпускает обширную линейку насосов: от дешевых пластиковых до дорогих с бронзовым корпусом и большой производительностью. Компания была основана в середине 90-х.
Противоток в зимний период времени необходимо снимать и хранить сухом отапливаемом помещении
Модель легко устанавливается и переносится.
Основные характеристики:
- потребляемая мощность: 2,9 кВт;
- производительность: 54 м3.
Одноструйный противоток может служить гидромассажем. Для включения и выключения устройства, выходить из бассейна не обязательно, есть специальная пневмокнопка.
Противоток #3 — Pahlen
Шведская компания Pahlen зарегистрирована более 40 лет назад. Специализируется на выпуске оборудования для плавательных бассейнов. Осуществляет поставки в более чем 70 стран мира.
Минимальный размер приямка для встраиваемого противотока ДхШхГ 1х0,6х0,6 м
Может комплектоваться закладной деталью в виде поручня.
Основные характеристики:
- потребляемая мощность — 2,2 кВт;
- производительность — 54 м3.
Требует подключения к трехфазной электросети. Изготовлен из бронзы и нержавеющей стали.
В комплект поставки входит блок пневмопуска.
Также вам может быть интересным как правильно организовать вентиляцию бассейна.
Что выгоднее – газовый котел или тепловой насос
Монтаж теплого оборудования для бассейна характеризуется высокой экономичностью, с которой не может сравниться ни одна из существующих тепловых станций. При сопоставлении газового котла и теплового насоса, можно отметить следующее:
- Зависимость от атмосферных условий. Воздушный обогревающий прибор способен нагреть бассейн при температуре до -15°С. При этом, эффективность обогрева заметно снижается после достижения этой границы. Поэтому большая часть агрегатов типа «воздух-вода», оборудуются электрическим тэном, чтобы компенсировать недостаток в тепловой энергии. Геотермальные устройства, как и газовые котлы, функционируют при любой температуре окружающей среды.
- Экономичность – в этом отношении наносное оборудование с функцией обогрева конкуренции не имеет. Максимальная теплоотдача газового конденсационного котла оставляет 95-105%. На практике это значит, что каждый киловатт выработанной энергии, при сжигании газа, дал 0,95-1,05 кВт тепла. Коэффициент теплоотдачи насосов составляет 5-8 единиц, то есть каждый кВт затраченной электроэнергии, производит 5-8 кВт тепла!
- Возможность всесезонного применения. Если насосы воздушного типа способны функционировать только при температуре до -18°С, то геотермальное оборудование работает и при -32°С. Газовый котел также хорошо функционирует при любых погодных изменениях.
В станах ЕС тепловые насосы в качестве альтернативных способов обогрева используются давно. Такие агрегаты можно применять для эффективного нагрева любых помещений, воды для бытовых и хозяйственных нужд, а также для бассейнов открытого и закрытого типов.
Как выбрать насос с подогревом?
Выбирая оптимальный насос теплового типа, чтобы организовать отопление бассейна, необходимо ориентироваться не только на мощность оборудования
Пристальное внимание удаляется и другим факторам:
- Размер. Место монтажа, как правило, выбирается заранее. Нужно убедиться, что выбранная модель подойдет по размеру в отведенное место, при этом останется свободное для обслуживания агрегата.
- Температура воздуха. Чем меньше перепад температур между воздухом снаружи и водой в бассейне, тем выше производительность и эффективность обогревающего прибора.
- Шумность. Во время работы устройство вибрирует и производит шум. Перед приобретением аппарата необходимо оценить уровень шума, который издают разные модели данного оборудования.
- Доступность запчастей. Если при поломке нужных для ремонта деталей нет в наличии поблизости, то их придется специально заказывать, оплачивать доставку и т.д. Поэтому нужно заранее предусмотреть наличие запасных частей в ближайших магазинах.
- Наличие автоматики. Автоматическое управление отдельных разновидностей насосов с обогревом позволяет изменять работу прибора с учетом разных показателей: наружной температуры, темпов остывания жидкости в бассейне, способности помещения сохранять тепло.
При этом на ценообразование больше всего влияет производительность насоса. Так, аппарат Zodiac, с мощностью 90 кВт, обойдется более чем в 3 млн. руб. Такой промышленный прибор окупится через 7-10 лет. Бюджетные тепловые установки стоят в несколько раз меньше. У той же компании, 5 кВт прибор оценивается всего в 97 000 руб., а аналог – Azuro в 70 000 руб.
Разновидности тепловых насосов для обогрева воды
Источниками тепла для данных агрегатов могут выступать три среды: воздух, вода и грунт. Эти отличия и лежат в основе классификации тепловых насосов.
Тепловые насосы системы воздух-вода
Тепловой насос воздух-вода
Эта разновидность теплонасосов является самой простой и в то же время обладает самой низкой эффективностью. Внешний блок таких агрегатов представляет собой корпус с испарителем, оснащенный системой принудительного нагнетания воздуха. Вентилятор доставляет воздух к системе каналов с фреоном и далее происходит уже описанный процесс теплопередачи.
Основным недостатком таких агрегатов является высокая степень зависимости их производительности от температуры окружающего воздуха. Основная масса моделей может эффективно вырабатывать тепло при температуре воздуха до минус 15 градусов по Цельсию. Однако существуют модели, чей предел рабочих температур опускается до минус 32 градусов по Цельсию.
Тепловые насосы системы вода-вода
Эффективность таких агрегатов превосходит воздушные тепловые насосы по той причине, что используемая в качестве источника тепла вода всегда положительной температуры. Для этого теплообменник систем вода-вода погружается на дно водоема ниже уровня его замерзания. Такие агрегаты по эффективности сопоставимы с системами грунт-вода, но более просты в монтаже.
Для их установки не требуется бурить скважины, необходимо лишь наличие водоема, непромерзающего до самого дна. В качестве источника тепла могут быть также использованы грунтовые воды, в данном случае без земельных работ уже не обойтись.
Однако использование таких установок сопряжено с определенными рисками. В долгосрочной перспективе существует вероятность пересыхания водоема, либо обмеление его до такой степени, что в период морозов он начнет промерзать до самого дна. Грунтовые воды теоретически тоже могут уйти. В таком случае эффективность тепловых насосов системы вода-вода сводится на нет.
Тепловые насосы системы грунт-вода
Такие теплонасосы также именуются геотермальными. Как видно из названия, источником тепловой энергии для них является грунт. Они превосходят по эффективности воздушные тепловые насосы по причине аналогичной системам вода-вода. Процесс теплообмена в таких системах происходит ниже уровня замерзания грунта.
Эти агрегаты наиболее сложны в монтаже по сравнению с другими тепловыми насосами. Их установка почти всегда предполагает использование спецтехники для бурения скважин, что также влечет за собой дополнительные расходы. В свою очередь данные системы являются наиболее надежными.
Несмотря на то, что источник тепла, используемый системами грунт-вода всегда положительной температуры, эффективность теплообмена у них может варьироваться. Она зависит главным образом от показателей теплоотдачи грунтов. Наиболее подходят в этом плане твердые каменные породы. Напротив наименьшей эффективностью обладают песок и аналогичные сухие грунты.
Что такое (heat pump) тепловой насос
Обыкновенный тепловой насос имеет сходство кондиционером, но все таки, существуют некоторые отличия.
В отличие от кондиционера, тепловой насос спроектирован и сделан в первую очередь для нагрева воды, либо любого другого теплоносителя.
Т.е. главное отличие теплового насоса от кондиционера это возмещение тепловых потерь дома (отопление) и нагрев воды для горячего водоснабжения. Безусловно, во многих кондиционерах есть функция нагрева воздуха, но есть ограничения:
Кондиционерами не стоит отапливать помещение в морозы. Это важные рекомендации всех производителей. Это связано с тем, что масло, которое находится в сердце кондиционера — компрессоре загустевает при температуре уличного воздуха примерно при минус 5°С.
Если кондиционер будет эксплуатироваться в этом режиме, то компрессор будет работать практически без смазки, что в свою очередь рано или поздно приведет к выходу компрессора из строя. Именно поэтому все производители обязательно указывают в технической документации температурные графики работы этого устройства.
Кондиционером нельзя нагреть воду. Конечно существуют «Кулибины», которые переделывают кондиционеры в тепловые насосы, и уже потом их «завязывают» на нагрев воды, но это исключения, нежели правило.
Руководство по обслуживанию и ремонту
При эксплуатации насосного оборудования нужно соблюдать несколько правил, чтобы увеличить его срок службы и качество работы.
Как обслуживать?
Для поддержания насоса в пригодном для использования состоянии необходимо проводить следующие процедуры:
- Нужно систематически проверять сопротивление изоляции между статорной обмоткой и корпусом двигателя. Делать это нужно не реже, чем раз в три месяца.
- После того, как насос находился в эксплуатации 2500 часов, необходимо провести следующие работы:
- разборка — смотрят, в каком состоянии находятся детали, и, при необходимости, заменяют их;
- масло — нужно наполнить масляную камеру насоса на 80-90 процентов.
- Если после изъятия устройства из резервуара оно больше не будет использоваться некоторое время, нужно ненадолго опустить его в чистую воду. За счёт этого он очистится от грязи. После надо будет протереть устройство и положить его в сухое место.
Как ремонтировать?
Оборудование не стоит ремонтировать самостоятельно. Лучше доверить ремонтные работы квалифицированному сервисному центру.
Возможные неисправности и способы их устранения:
- Проблемы с запуском насоса:
- напряжение питания слишком низкое — в таком случае используют стабилизатор напряжения;
- засорение рабочего колеса или измельчающего механизма — нужно удалить засор;
- если сгорела обмотка статора, надо отдать оборудование на ремонт в сервисную компанию.
- Плохо или совсем не засасывается вода:
- засор в насосной камере — убирают его и очищают камеру;
- уровень воды ниже высоты напора оборудования — нужно отрегулировать положение устройства.
- Внезапные отключения прибора:
- перегрев двигателя, и срабатывание термозащиты — выясняют и устраняют причину перегрузки, двигатель вновь заработает сам, как только остынет;
- сгорела обмотка статора — с этой проблемой надо обратиться в сервис.
Все работы должны производиться, когда насос не присоединён к электросети и не работает!
Расчет мощности
Подбор по мощности теплообменника для бассейна выполняется, отталкиваясь от четырех факторов:
- Размер бассейна, объем постоянных теплопотерь;
- Температура теплоносителя и мощность источника тепла;
- Целевая температура воды в бассейне;
- Время, за которое необходимо нагреть воду при условии, что ее только набрали.
Не стоит задача нагреть максимально быстро весь объем воды в чаше бассейна. Мощности теплообменника достаточно на уровне, равном максимальным постоянным теплопотерям, так чтобы можно было поддерживать температуру на заданном уровне.
Нижняя граница подбора мощности берется равной примерно 0,7 от объема чаши бассейна, точнее, воды при полном заполнении. Это приблизительное значение теплопотерь за счет испарения и теплообмена со стенками чаши.
Превышение данного порога определяет время, за которое теплообменник сможет прогреть только набранную холодную воду и чаще всего этот параметр подбирается равным 1-3 дням.
В качестве источника тепла используется отопительный котел, работающий и на обогрев дома и на подогрев бассейна или же в малом контуре только на подогрев бассейна, например теплый период времени. Максимально возможную отдачу по теплу следует определять как раз с условием работы обогрева в доме, чтобы не забирать лишнего тепла на поддержание бассейна.
Требуемая мощность теплообменника для нагрева бассейна за определенное время.
Где:
P – требуемая мощность теплообменника (Вт),
С – удельная теплоемкость воды при температуре 20оС (Вт/кг*К);
ΔТ – разница температуры холодной и горячей воды (оС),
t1 – оптимальное время для нагрева всего бассейна (часы),
q – потери тепла в час с квадратного метра поверхности воды (Вт/м2),
V – объем воды в бассейне (л) .
В расчетах следует учитывать теплопотери с зеркала воды за счет испарения. Принимаются следующие значения:
- Бассейн полностью на улице – 1000 Вт/м2.
- Частично закрытый навесом или частью здания – 620 Вт/м2.
- Полностью крытый бассейн – 520 Вт/м2.
Полученное значение – это именно тот параметр, на который следует в первую очередь ориентироваться при выборе теплообменника. Остальные параметры необходимо согласовать с имеющимся оборудованием.
При желании разделить время работы теплообменника на ночное и дневное, когда используется электрический водогрейный котел, мощность теплообменника соответственно нужно увеличить. Достаточно умножить полученное ранее число на 24 и разделить на количество часов, которое предполагается отвести для нагрева бассейна.
При выборе важно не забывать, что реальная мощность теплообменника напрямую зависит от разницы температур в обоих контурах и от максимального значения нагрева. При меньшем перепаде температур выходная мощность так же меньше и наоборот.. Сопротивление току воды следует учитывать при выборе циркуляционного насоса, притом совместно с фильтрующей станцией, сопротивлением труб, форсунок и всех остальных элементов обвязки
Сопротивление току воды следует учитывать при выборе циркуляционного насоса, притом совместно с фильтрующей станцией, сопротивлением труб, форсунок и всех остальных элементов обвязки.
Максимально допустимая температура по горячему контуру определяется по номинальной температуре, которую выдает бойлер или отопительный котел.
Из этой же формулы легко вывести время нагрева бассейна, зная мощность теплообменника, имеющегося в продаже. Гнаться за сверхбыстрым нагревом не стоит, достаточно, если бассейн будет прогреваться с полностью холодного состояния до комфортной температуры за двое суток.
Заключение
Обогрев бассейна зимой тепловым насосом очень удобный способ. На нем выставляется нужная температура, и время включения и время для нагрева. Вы точно будете знать что вода не перегревается или не остынет. Это полностью автоматизированная система, которая не только может подогреть воду в бассейне, но и зимой обогревает дом (для обогрева большого дома лучше своими руками собрать геотермальный насос).
- Убирать скопившийся мусор на решетке и протирать ее от пыли.
- Смазывать детали.
- Менять отработанное масло.
- Просматривать трубки на герметичность.
- Следить за датчиком тепла.
