Последнее обновление: 10.10.2023
Время прочтения: 7 минут

Как рассчитать теплообменник для бассейна

Постоянно поддерживать температуру воды в общественном бассейне на установленном действующими санитарными нормами уровне не удастся без использования нагревательного оборудования. Крупные спортивные комплексы, развлекательные аквапарки и небольшие частные объекты применяют рекуперативные теплообменники, позволяющие подогревать воду до комфортных 24-26 градусов. Если же купание или занятия водными видами спорта планируется проводить с детьми в возрасте до 7 лет, предстоит подогревать воду до 30 градусов.

Типы конструкций

Теплообменник для подогрева воды в бассейне производит циклический нагрев жидкости до установленной температуры, а затем поддерживает ее параметры на необходимом уровне. Потери тепла напрямую зависят от площади водного зеркала и также связаны с испарением воды, теплопроводностью стенок чаши, интенсивностью воздухообмена в помещении.

Преимущества рекуперативных теплообменников:

простота конструкции;
отсутствие расхода электроэнергии на подогрев;
длительное время работы благодаря коррозиеустойчивому корпусу;
простота подключения к системе водоснабжения и подачи воды в бассейн;
высокие значения теплообменного КПД.

Востребованные модели теплообменников чаще всего состоят из двухконтурного резервуара, через который протоком проходит вода из бассейна, соприкасаясь с теплоносителем центрального коллектора отопления. Таким образом, самостоятельную генерацию установки не производят, а выступают посредниками в передаче тепла.

В системе водоподготовки для бассейнов теплообменник устанавливается перед дозаторами химических препаратов для обеззараживания, но после фильтрующих блоков и циркуляционного насоса. Подключение узла осуществляется при помощи запорной арматуры, чтобы обеспечить его быстрое снятие для ремонта или технологического обслуживания.

Чтобы регулировать объем поступающей горячей воды, тем самым управляя степенью подогрева, перед впускной магистралью устанавливается регулирующий клапан. Систему автоматики можно настроить на открытие или закрытие регулировочной арматуры в нужном диапазоне без участия обслуживающего персонала.

Разборные пластинчатые теплообменники

Нагреваемая вода для бассейна и теплоноситель, подаваемый из системы теплоснабжения, перемещаются по контурам, собранным из металлических пластин толщиной 0,5-0,6 мм. Каждый такой элемент с одной стороны контактирует с водой из резервуара, а с другой – с теплой жидкостью из магистрали отопления. Благодаря достаточно высокой скорости перемещения жидкости по контурам каналы без посторонней помощи очищаются от мелких загрязнений.

Достоинства пластинчатых теплообменников для бассейнов:

малые габаритные размеры;
высокий КПД – до 95%;
возможность присоединения входных и выходных патрубков с одной стороны;
простота обслуживания;
возможность регулирования уровня нагрева путем добавления или удаления пластин из пакета;
минимальный расход теплоносителя;
быстрота замена вышедших из строя пластин.

К недостаткам эксплуатации пластинчатых теплообменников относят необходимость заземления корпуса установки, чтобы избежать появления блуждающих токов, вызывающих коррозию. А также повышенные требования к степени очистки перемещаемых по контурам жидкостей.

Наиболее часто встречаемый тип неисправности нагревательного оборудования – образование накипи на теплообменных трубках и стенках. Для профилактики пластинчатые теплообменники разбираются, все их металлические поверхности очищаются с помощью металлической щетки и мощного напора воды.

Кожухотрубные теплообменники

В этих установках процесс теплообмена происходит в межтрубной полости резервуара, в который поступает горячая вода из системы теплоснабжения. В этой полости находятся металлические трубки, внутри которых протекает жидкость из бассейна. Подогреваемая вода нагнетается с помощью насоса, поступает в приемный коллектор, проходит по системе трубок, а затем собирается выходном коллекторе.

Мощность кожухотрубных теплообменников регулируется количеством трубок в общем резервуаре, а преимущества использования систем таковы:

устойчивость к гидроударам;
большая площадь обмена теплом между циркулирующими жидкостями;
низкие требования к степени очистки поступающей в трубки воды;
возможность интенсивного теплообмена внутри резервуара даже при малой разнице температур в контурах.

К недостаткам относят меньший КПД, чем у пластинчатых теплообменников, большие размеры, необходимость монтажа специального фундамента на этапе строительства объекта. Также стоит отметить необходимость дополнительной теплоизоляции корпуса, сложность замены трубопроводов внутреннего контура без проведения капитального ремонта установки.

Так как кожухотрубные теплообменники сложны в разборке, их внутренние поверхности очищают с помощью химических реагентов. Для этого оборудование сдается в сервисные центры, располагающие специальным оборудованием, промывочными препаратами, опытным персоналом, который не повредит целостность внутренних контуров.

Из каких материалов изготавливаются

В бассейнах с пресной водой в основном применяют теплообменники из нержавеющей стали, которая не подвержена коррозии, не меняет цвет воды в бассейне, хорошо выдерживает термические удары. Также стоит отметить такое важное преимущество нержавеющей стали, как относительно невысокая цена по сравнению с другими металлами, не подверженными разрушительному воздействию коррозии.

В бассейнах, посетители которых предпочитают купаться в морской воде, устанавливаются титановые теплообменники. Несмотря на значительную стоимость, такие установки полностью химически пассивны, не вступают в реакцию с водой бассейна и тепловой магистрали, отличаются повышенной температурной стойкостью.

Расчет нагрева воды в бассейне

Нормативные показатели температуры воды выглядят следующим образом:

спортивные и плавательные бассейны – 24-26 градусов;
детские объекты – 28-30 градусов;
зоны СПА и гидромассажные бассейны – 32-38 градусов.

Расчет времени работы теплообменника

Если не учитывать тепловые потери в трубопроводах, можно воспользоваться такой формулой:

t = 1,16VT/P, в которой t означает искомое время работы в часах, V – объем воды в бассейне (в кубических метрах), T – необходимая разница температур в градусах, P – номинальная мощность установки.

Например, исходные данные таковы: температура воды в рассматриваемом бассейне находится на уровне 25 градусов, ее требуется нагреть до 30 градусов, т.е. повысить температуру на 5 градусов. Объем бассейна – 40 кубических метров, мощность выбранного теплообменника составляет 10 кВт.

t=1,16405/10.

В результате получаем искомое время работы оборудования t=23,2 часа.

Определение необходимой мощности нагревателя

Чтобы рассчитать мощность теплообменника, отталкиваются от условий первичного состояния воды в бассейне. Как правило, время первичного нагрева оценивается в 2-4 дня, если нагреватель будет работать постоянно.

Мощность теплообменника Qs, измеряемая в Ваттах, рассчитывается по формуле:

Qs=VC(tтр – tз)/Zн + Zп*S,

где V – объем бассейна, измеряемый в литрах;

C – удельная теплоемкость воды, этот параметр известен и принимается 1,163 (Вт/кг*К);

S – площадь водного зеркала бассейна в квадратных метрах;

tтр – требуемая температура воды в градусах Цельсия;

tз – температура наливаемой в бассейн воды в градусах Цельсия;

Zн – требуемое время, за которое вода полностью нагреется до нужного значения;

Zп – потери тепла в час, зависящие от вида бассейна. Эта табличная величина выбирается, исходя из местоположения бассейна и его вида. Например, для закрытых объектов Zu принимают 180 Вт/кв. м. Для размещенных на полностью открытой территории бассейнов Zu выбирается 1000 Вт/кв. м.

Например, производится расчет оборудования при выборе теплообменника для общественного бассейна объемом 400 м3, который находится в помещении. Ширина и длина водного зеркала составляют 25 и 15 метров, соответственно, его площадь – 375 кв. м. Время нагрева 96 часов. Требуемая температура в бассейне – 28 градусов, начальная – 12 градусов.

Получаем 4000001,163(28-12)/96+180*375 или Qs = 145 кВт.

Правила эксплуатации нагревательного оборудования

Чтобы обеспечить максимальное время функционирования теплообменника, производители советуют следовать некоторым рекомендациям:

регулярно проводить очистку поверхности открытых бассейнов, чтобы не допустить развития процессов гниения в воде. Проходя через теплообменник, водная среда с повышенной кислотностью способна ускорить коррозию металлических частей оборудования;
не допускать большого температурного перепада между поступающей из тепловой магистрали и подогреваемой в бассейне жидкостью. При постоянных тепловых ударах внутренние трубки теплообменника быстрее выйдут из строя;
следить за равномерностью распределения хлора при внесении его в чашу бассейна. Если в теплообменник попадет вода с повышенной концентрацией этого активного препарата, могут начать разрушаться металлические трубопроводы, по которым циркулирует жидкость;
каждый день измерять уровень рН в бассейне, который должен быть на уровне 7,4-7,6 единиц. Если показатели превысят 7,8 или опустятся ниже 7,2, это вызовет ускоренное разрушение металлических блоков теплообменника;

регулярно проверять целостность фильтрующих элементов. Во внутренние каналы теплообменника не должны попадать крупные частицы загрязнений и песчинки, если для фильтрации воды в бассейне используются песочные блоки.

Сейчас мы не в офисе