Как рассчитать теплообменник для бассейна

Как рассчитать теплообменник для бассейна

Как выбрать теплообменник для бассейна

Вода в бассейне нужна комфортной температуры, притом все время. Прогреть столь большой объем жидкости, да еще и равномерно не под силу ни одному нагревателю прямого действия. Необходимо прогреть большой объем воды и постоянно пополнять потери тепла, которые в бассейне немалые только за счет большой площади поверхности. Источником тепла может быть как котел отопления, солнечные панели или геотермальное тепло, а для передачи тепла воде потребуется теплообменник для бассейна.

Проще всего нагреть бассейн, если разместить теплообменник последовательно с фильтрами и циркуляционным насосом, который постоянно перекачивает жидкость от донного слива и скиммера и возвращает обратно через форсунки, расположенные по периметру чаши. Таким образом, вода в бассейне не застаивается, регулярно очищается и подогревается. Никакого дополнительного оборудования в самом резервуаре нет, все выведено за его пределы и размещается чаще всего ниже уровня грунта в специальном кессоне.

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.

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.

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.

Сопротивление току воды следует учитывать при выборе циркуляционного насоса, притом совместно с фильтрующей станцией, сопротивлением труб, форсунок и всех остальных элементов обвязки.

Читайте также:  Консервация каркасного бассейна на зиму

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.

Подключение

Теплообменник включается уже после фильтра и циркуляционного насоса, но перед дозатором химических реагентов, хлора, отдушки и т.д. Подключения обоих контуров выполняется только через запорные вентили для возможности контролировать включение и демонтажа по случаю технического обслуживания.

Управлять нагревом должен регулирующий клапан, расположенный на подаче горячего контура от котла. Он в свою очередь регулируется термостатной головкой, у которой датчик температуры закрепляется на выходном патрубке нагреваемого контура. С помощью стационарного погружного термометра с индикацией выставляются настройки термоголовки для управления подачей теплоносителя.

Теплообменник для бассейна следует устанавливать ниже напорной линии, фактически ниже труб, подсоединяемых к нему, ниже фильтра и воздухоотводчика, исключая попадание и аккумулирования воздуха.

Чаще всего контур от котла отопления к бассейну и теплообменнику получается протяженным. Потому на линии устанавливается дополнительный циркуляционный насос. Для его беспрепятственной работы следует организовать байпас параллельно теплообменнику и перед регулирующим клапаном. В результате теплообменник постоянно контролирует температуру воды в бассейне и подогревает, если это необходимо.

БАССЕЙНЫ

Расчет и подбор теплообменника, электронагревателя для бассейнов

Как выбрать нагреватель ?
Нагреть и поддерживать температуру воды в бассейне можно при помощи теплообменника, подключенного к отопительному котлу( схемы обвязки ), или используя специальный электрический водонагреватель.
Для работы системы с теплообменником можно использовать как отдельный котел, так и котел системы отопления жилого дома.

Упрощенно теплообменник можно подобрать следующим образом:
– Для уличных бассейнов мощность теплообменника ( кВт) равна объему бассейна (м3)
– Для бассейнов, расположенных в помещении, мощность теплообменника ( кВт) равна 3/4 объема бассейна (м3)

Фактическая производительность теплообменника зависит от жидкостей в первичном и вторичном контуре, а также от разницы температур в этих контурах. Для коррекции номинальной производительности, указанной в таблицах, следует пользоваться диаграммами А и Б ( Паспорт производителя ).

Диаграмма А.

Отображает зависимость величины производительности теплообменника от разницы температур в первичном и вторичном контуре системы.

Например, для теплообменника 11312 Hi-Temp:
– Номинальная производительность из таблицы равна 40 кВт
– Температура первичного (горячего) контура = 70 °С
– Температура вторичного (холодного) контура = 10 °С
– Разница температур составит: 70 – 10 = 60 °С

Из графика находим, что при разнице температур 60 °С фактическая производительность соответствует 100% от номинальной, 40 кВт.

Диаграмма Б.

Отображает зависимость величины производительности теплообменника от разницы потоков в первичном и вторичном контуре системы. Если потоки в контурах теплообменника отличаются от приведенных в таблицах, то следует скорректировать номинальную производительность, вычислив ее как среднее арифметическое между значениями, взятыми из графика, для каждого потока в отдельности.

Например для теплообменника 11312 Hi-Temp:
– Отклонение потока в первичном контуре = 40,8 / 34,0 х 100% =120 %, во вторичном = 210 / 300 х 100% = 70 %
– Из графика находим величины соответственно 110 % и 80 %
– Общая коррекция = (110% + 80 %) / 2 = 95 % Фактическая производительность = 40 кВт * 95% = 38 кВт

Для ориентировочного расчета потребной энергии P, без учета потерь, для нагрева воды на ΔT °С за t
часов, можно воспользоваться эмпирической формулой (1). Для расчета времени нагрева воды на ΔT °С
при заданной проиводительности теплообменника P, можно воспользоваться формулой (2).

Где: P = энергия, кВт
t = время, часы
ΔT = разница температур в контурах, °С
V = объем воды, м3

Пример: Требуется расчитать время нагрева воды бассейна до температуры от 5 °С до 25 °С
– Объем бассейна: 30 м3
– Температуры начальная и заданная: Т1 = 5 °С, Т2 = 25 °С
– Производительность теплообменника: Р = 6 кВт
Результат: t = 1,16 x (25 – 5) / 6 x 30 = 116 часов.

Электрические проточные водо нагреватели

Электрические водонагреватели предназначены для нагревания непрерывного потока жидкости с минимально возможным перепадом давлений. Компактная конструкция позволяет производить монтаж в ограниченном пространстве. Водонагреватели поставляются с различными комбинациями защиты от перегрева и термостатами.

Упрощенно электрические водонагреватели подбираются так:
– Для уличных бассейнов мощность водонагревателя (кВт) равна 1/2 объема бассейна (м3)
– Для закрытых бассейнов, мощность водонагревателя (кВт) равна 1/3 объема бассейна (м3)

Мир водоснабжения и канализации

все для проектирования

Расчет подогрева воды в бассейне

Добрый день, уважаемые коллеги!

Недавно проектировала многофункциональное здание с бассейном. Столкнулась с задачей подогрева воды в бассейне. Бассейн существующий , по существующей схеме подогрев выполнен от системы горячего водоснабжения, путем добавления горячей воды в бассейн и вытеснением теплой воды. Теплая воды уходит через перелив в канализацию. Способ конечно крайне не экономичный, но нормами допускается. Особенно для маленьких бассейнов (объемом до 80 м3), так же можно использовать для бассейнов в детских садах (они не большие и требуют регулярной смены воды).

Расчет количество холодной и горячей воды для заполнения бассейна из централизованной системы водоснабжения:

Пример выполнен на бассейна объемом 80м3. Время заполнение бассейна принято 14 часов (согласно действующим нормам время можно брать больше в зависимости от объема бассейна 24-48часов). Температура воды в бассейне 26 градусов. В расчете я принимаю температуру воды на заполнение бассейна 30 градусов, с учетом потерь на нагрев конструкции бассейна и нагрев трубопроводов.

Расход теплой воды на заполнение бассейна составит:

Расход холодной и горячей воды на первое заполнение бассейна составляет:

где: Qб — расход воды на заполнение бассейна; Qх — количество холодной воды, Qг — количество горячей воды;

tб, tг, tг -температура воды в бассейне, горячей и холодной воды соответственно.

Расчет водяного теплообменника для бассейна:

Классическая схема, это подогрев воды бассейна от водяного теплообменника, подключенного к системе отопления. В идеале , контур отопления должен быть круглогодичной работы.

Читайте также:  Обогрев бассейна своими руками

Требуемая мощность водяного теплообменника бассейна определяется:

C удельная теплоемкость (Вт/кг*град.), С=1,163

Т разность температур между свежей и требуемой водой, град.

T время первоначального нагрева (час)

Qкп компенсация теплопотерь во время нагрева (Вт/м2) в зависимости от температуры воды и воздуха в бассейне, 140кВт

Принимаем водяной теплообменник производительностью 80кВт (с учетом 15% запаса на износ работы теплообменника).

Примечание к расчету: Обратите внимание, что в моем расчете , я приняла температуру холодной воды 10 градусов (это индивидуальная особенность моего проекта), как правила температура холодной воды в расчете принимается 5 градусов. Так же для уменьшения мощности теплообменника , вы можете увеличить время первоначального нагрева до 48 часов.

Для проверки своего расчета: мощность водяного теплообменника примерно равна объему бассейна.

Очень часто в здании система отопления работает сезонно. Например в школах и детских садах, бассейн тоже работает сезонно, только в период, когда работает отопление. Если же Ваш бассейн круглогодичного использования, а отопление в теплый период года отключается, тогда для подогрева воды в бассейне можно поставить электрический водонагреватель.

Мощность электрического водонагревателя для закрытого бассейна принимают 1/3 от объема воды в бассейне.

Мощность электрического водонагревателя для открытого бассейна принимают 1/2 от объема воды в бассейне.

Если же электрических мощностей не хватает, то можно в теплый период года установить тепловой насос, который преобразует энергию теплого уличного воздуха в кВт. Ориентировочно: при потребления 2,5кВт электричества , он вырабатывает 10кВт мощности. Тепловой насос можно поставить не во всех объектах. Он очень шумный, дорого стоит и для эффективной работы требует температуру уличного воздуха от 18 градусов до 24 градусов.

Успехов Вам в работе! И хорошего дня!

Теплообменники для бассейнов

Чтобы получить расчет и подбор теплообменника для нагрева воды в бассейне любой площади, вы можете заполнить опросный лист. Если возникают трудности с заполнением опросного листа — наши специалисты проконсультируют вас по всем вопросам, связанным с теплообменом — просто свяжитесь с нами любым удобным для вас способом.

Разборные и паяные теплообменники для бассейнов

Наши теплообменники подходят для воды с высоким содержанием хлора. Для небольших бассейнов специально разработана M-серия паяных теплообменников Kaori, которая изготавливается из нержавеющей стали с высокой устойчивостью к коррозии (аналог SMO-254).

Для бассейнов большей площади предлагаем использовать разборные теплообменники с пластинами из нержавеющей стали, которые за счет высокого КПД обеспечивают быстрый нагрев и поддержание заданной температуры большого объёма воды.

В сравнении с трубчатыми теплообменниками, пластинчатые имеют ряд преимуществ:

  • Компактность — Больший коэффициент теплопередачи при равных габаритах. 99,0-99,8% от общей площади пластинчатого теплообменника — теплопередающая поверхность.
  • Низкий расход электроэнергии на насосах. Меньшее гидравлическое сопротивление достигается за счет увеличения количества каналов.
  • Ремонтопригодность — разбор и промывка проводятся за несколько часов. Все комплектующие легко заменяются. Общий срок службы — 15-20 лет.
  • Самоочищаемость — за счет высокой турбулентности в профилях каналов.

Где лучше разместить теплообменник для бассейна

Теплообменники Kaori серии M для бассейнов — схема подключения

Теплообменник для бассейна устанавливается ниже уровня напорной линии — между фильтром, насосом и дозатором реагентов (хлор и пр.). Подключение контуров выполняется через запорные вентили, это дает возможность контроля включения, а также упрощает демонтаж для сервисного обслуживания. Для стабильной работы циркуляционного насоса, параллельно теплообменнику, перед регулирующим клапаном подключается байпас.

Расчет мощности теплообменника для бассейна

Цена и габаритные размеры теплообменника для бассейна напрямую зависят от мощности. Чтобы рассчитать мощность, нужно знать объём воды в бассейне, температуру нагревающей среды и мощность котла или другого источника тепла. Поддерживаемую комфортную температуру воды в бассейне. Требуемое время нагрева бассейна с нуля.

Мощность теплообменника (Вт) = ((V*C*dТ)/t1) + q*S

  • С – удельная теплоемкость воды при температуре 20оС = 1,163(Вт/кг*К)
  • ΔТ – разница температуры холодной и горячей воды (оС)
  • t1 – требуемое время первичного нагрева бассейна (часы)
  • q – потери тепла в час с квадратного метра поверхности воды (на улице

1000 Вт/м2, под навесом

620 Вт/м2, крытый бассейн

520 Вт/м2)

  • S — площадь бассейна
  • V – объем воды в бассейне (л)
  • Комфортные температуры для бассейнов:

    • Плавательные и спортивные — 24-26°C
    • Детские — 28-30°C
    • Гидромассажные и спа — 32-38°C

    Обратитесь к нам и мы подберем модель теплообменника с оптимальной стоимостью и сроками поставки под ваши задачи.

    Типоразмерный ряд теплообменников для бассейнов серии M

    Как рассчитать теплообменник для бассейна

    Опубликовано Mar 07, 2013 | Тэги: | Коментарии (0)

    9. Расчет нагревателей воды бассейна

    Общее

    Возможностей рационального нагревания воды бассейна много, они существенно отличаются размерами капиталовложений и .позднейшими расходами. При осуществлении альтернативных возможностей использования энергии надо учитывать при проектировании дополнительных необходимых мероприятия как размер капиталовложений, так и позднейшие расходы.

    Инвестиционные издержки часто бывают незначительным, если подогрев воды присоединяется к наличествующему паровому отоплению здания.

    9.1 Бассейн под открытым небом

    Бассейны под открытым небом отапливаются, как правило, только летом и в течение месяцев перехода, так что это потребность в отоплении появляется только в то время, когда для жилых домов не возникает такой острой необходимости в тепле, а нужна лишь относительно незначительная тепловая энергия. По приоритетной схеме вполне возможно экономически обеспечить дополнительное нагревание воды бассейна, является, не увеличивая при этом котёл отопления здания.

    9.2 Закрытый бассейн

    Закрытые бассейны обычно эксплуатируются круглый год. Поэтому, при обеспечении отопления здания нужно дополнительно учитывать подогрев воды бассейна (трансмиссия и потребность тепла для вентиляции).

    9.3 Определение производительности водонагревателей бассейна

    Почасовая производительность водного нагревателя частного бассейна определяется в основном продолжительностью нагрева. Она составляет 2-3 дня при обычном режиме эксплуатации, причем нужно учитывать, является ли продолжительность нагрева непрерывной или возможно прерывается во время низких тарифов при электроотоплении. Общая производительность вычисляется по следующей формуле:

    Qs = производительность нагревателя воды бассейна при непрерывной эксплуатации в Вт

    V = объемы воды бассейна в л

    C = специфическая теплоемкость воды в Вт/(кг K) = 1,163 Вт (кг K)

    tB = Температура воды бассейна в °C

    tK = температура подводимой воды в бассейн в °C (разница температуры в K)

    Za = необходимая продолжительность отопления в ч

    Zu = фактор доплаты для потери тепла во время отопления без покрытия воды бассейна в Вт:

    закрытых бассейнах ≈ 120 Вт/м 2

    открытых бассейнах, свободное расположение 750 Вт/м 2 , частично защищенное расположение 433 Вт/м 2 , защищенное расположение 280 Вт/м 2 .

    Пример расчета

    для определения производительности водонагревателя частного бассейна:

    Размер бассейна: 8 x 4 м и 1,35 м глубина

    Объемы бассейна: 42 700 л,

    Температура воды бассейна: 27 °C

    Температура воды наполнения = 10 °C

    Разницу температур 17 K

    Продолжительность отопления: 2,5 дня = 60 ч

    Фактор доплаты = 120 Вт/м 2 x 32 м 2 = 3840 Вт

    Qs=(42700*1.163*17)/60+3840 ≈17 900 Вт

    При дневном ограничений продолжительности отопления для определения производительности водонагревателя бассейна получается следующая формула:

    Q = Производительность водонагревателя бассейна при длительной эксплуатации в Вт

    24 = часы/день в ч

    ZH = отопительное время в ч

    Расширенный пример расчета при времени отопления14 ч:

    Q = (17900*24)/14≈30700 Вт

    Рис. 114b. Водонагреватель плавательного бассейна, слева – с трубчатым отопительным узлом

    (Фабр . Fröhling), справа – в виде пластинчатого теплообменника из материала №. 1.4301 или 1.4401, или титана (фабр. Otto)

    IX. Определение производительности водонагревателей открытых бассейнов

    Производительность водонагревателя бассейна вычисляется из следующих значений:

    – Температура воды бассейна

    – Объем воды бассейна

    – Температура наполняющей воды

    – Продолжительность отопления
    – Охлаждение

    a) Температуры воды бассейна

    НИС 19643 и „ Строительные директивы для медицинских бассейнов ” содержат указания по температуре воды как основе вычислений для водонагревателей. Для повышения популярности, в особенности в любительских бассейнах, тенденция однозначно идет к более высоким температурам воды.

    b) Объемы воды бассейна и температура наполняющей воды

    Объем контейнера для воды бассейна и потока воды является фиксированные значением; температура наполняющей воды может приниматься примерно от 10 °C.

    a) Продолжительность отопления

    Продолжительность отопления определяется величиной бассейна, режимом эксплуатации и постоянной теплопроизводительностью. В бассейне для проведения гидрокинезитерапии – и терапевтическом бассейне с относительно маленьким объемом воды имеет смысл по возможности наиболее короткая продолжительность отопления примерно от 24 ч. Возможность кратковременного нагрева воды сокращает перерывы в эксплуатации. В меньших и средних бассейнах считают примерно 2 дня, а больших от 3 до 4 дней.

    Примечание: чем короче продолжительность отопления, тем выше:

    1. размер капиталовложений для водонагревателя бассейна и

    2. необходимая теплопроизводительность.

    b)Охлаждение

    Существенные факторы охлаждения для открытых и закрытых бассейнов указаны в 2. „ Примеры бассейнов для потребности водонагревателей в энергии “.

    Средняя ежедневная потеря температуры в закрытых бассейнах составляет примерно 1 °C, в открытых бассейнах около 1,3 °C, а во время разогрева в конце апреля примерно 2 °C. В открытых бассейнах потребность в подогреве существенно определяется условиями погоды, и она является наибольшей в критических фазах в начале и соответственно в конце купального сезона. В апреле и октябре при температуре воды 28 °C и средней скорости ветра (частично защищенное положение) потребность в подогреве составляет примерно 0,60 кВт/м 2 , в июне/июле примерно 0,30 кВт/м 2 . В технических документах производителей указываются следующие значения потребности в подогреве для водонагревателей:

    Закрытые бассейны: 0,18 кВт/м 2

    Свободное распложение:1,00 кВт/м 2

    Частично защищённое расположение: 0,62 кВт/м 2

    Защищённое расположение: 0,52 кВт/м 2

    (См. также 9.3 «Производительность водонагревателей бассейнов»). Упомянутый фактор доплаты за потерю тепла во время отопления (Zu) может приниматься в расчёт для закрытых бассейнов с 1,2 и для открытых бассейнов с 1,3 .

    В качестве нормативного показателя на примерно 100 м 2 содержимого бассейна считают теплопроизводительность от примерно 50 кВт при 24 ч продолжительности отопления в пределах 2 дней. При больших открытых бассейнах с продолжительностью отопления прим. 4 дня и частично защищенным бассейнах для неумеющих плавать и расположением на практике оправдывает себя в плавательных бассейнах и бассейнах для прыжков с поверхностью 1300 м 2 и с 100 м 3 содержимого теплопроизводительность от 850 кВт, а в детских бассейнах с поверхностью примерно 1 000 м 2 800 m3 содержимого – 550 кВт теплопроизводительности (смотри также II. «Вычисление потребности в энергии для общественного открытого бассейна»).

    Нормативные показатели температуры для разных видов бассейнов

    Температура воды в °C

    Бассейны для начинающих Плавательные бассейны

    Бассейны для прыжков

    Бассейн с искусственным волнообразованием

    в дни тёплого купания прим. на 2 °C выше

    Бассейн для проведения гидрокинезитерапии

    Теплый бассейн для лежания

    Рис. 114c. Бассейн с подогревом (36°C) для ныряния и хождения из железобетона, облицован, в любительском отделении общественной сауны

    Рис. 114d. Частный закрытый плавательный бассейн с интегрированным водоворотом, горным ручьем, гротом с водопадом (смотри Рис. 151)

    Оцените статью
    Добавить комментарий