Пример расчета воздухообмена в помещении бассейна. Потери тепла за счет вентиляции и испарения

Что такое комфорт?

Комфорт - это сочетание условий внешней среды, в которых человек чувствует себя хорошо, не рискуя ухудшить свое здоровье. Так, например, для комфортного самочувствия одетых людей в помещении температура воздуха при относительной влажности воздуха 40-60% должна быть от 18С до 20С, температура поверхности oгpaждaющиx конструкций (стен) - от 14С до 19С, температура пола - около 20С. При этом допускается движение вoздухa со скоростью до 0,3 м/с.
Эти цифры основываются на следующих средних биофизических характеристиках
человека:

Масса, кг. 60

Площадь поверхности, м.кв 1,8

Темп.тела 36,5-37

Темп.кожи 32-33

Теплообмен,Вт 82

Объем дыхания м 3 /ч 0,5

Частота дыхания раз/мин 16

Частота пульса уд/мин 70-80

Постоянная мощность Вт 85

При более низкой температуре поверхности стен и на открытом воздухе человек теряет большое количество тепла за счет излучения, и поэтому даже при отсутствии движения воздуха возникает ощущение сквозняка.
Требуемая температура поверхностей достигается за счет их хорошей теплоизоляции, применения воздушных тепловых завес или подогрева теплоизлучателями.
Низкие температуры поверхности пола могут привести к простудным заболеваниям, особенно в тех случаях, когда верхние слои пола обладают высокой теплопроводностью (кафель, бетон). Избежать этого можно за счет хорошей теплоизоляции, применения теплых покрытий или подогрева полов; последнее мероприятие рекомендуется осуществлять только при большой площади полов и температуре воздуха в помещениях ниже 30С. Температура поверхности пола, превышающая в обычных помещениях 24-25С, а в помещениях с бассейном 32-33С, также вредна для здоровья людей.
Слишком низкая влажность воздуха в помещении (особенно в зимнее время, когда наружный воздух содержит очень мало водяных паров) ведет к высыханию слизистых оболочек и увеличивает возможность простудных заболеваний. Высокая влажность воздуха снижает испарение через кожу и ограничивает регулирующие возможности организма по поддержанию температуры тела на постоянном уровне (ощущение духоты).
При слишком высокой скорости движения воздуха возрастает доля тепла, отдаваемая телом за счет конвекции. в целом теплоотдача организма снижается (сужение кровеносных сосудов, в экстремальном случае "гусиная кожа"), и наряду с oхлaжденными зонами, возникают зоны перегрева, приводящие к ощущению сквозняка.

Комфорт в бассейне

Температура воздуха в помещении, где находятся раздетые люди, должна составлять 26-30° С в зависимости от их подвижности: чем выше подвижность человека, тем больше тепла выделяет его тело. У бассейна температура воздуха должна на несколько градусов превышать температуру воды, так как при испарении влаги с водяной пленки, покрывающей тело человека после выхода из бассейна, происходит дополднительный отвод тепла, и возникает ощущение холода при слишком низкой температуре воздуха в помещении. При движении босиком отвод тепла через пол значительно возрастает, поэтому для обеспечения дополнительного комфорта в бассейнах с "холодными" покрытиями полов рекомендуется применять непосредственный подогрев пола или потолочное лучистое отопление и инфракрасные излучатели. Однако, подогрев полов требуется лишь при температуре воздуха ниже 28С или плохой теплоизоляции пола. Требования к влажности воздуха такие же, как и для отдельных помещений, а скорость движения воздуха в рабочей зоне крытых бассейнов не должна превышать 0,3 м/с.

Допустимая температура воды, так же как и температура воздуха около бассейна, в некоторой степени зависит от возможной активности людей. Кроме того, следует помнить, что при одинаковой температуре воды и воздуха охлаждение в воде происходит примерно в 20 раз быстрее, чем на воздухе. в стандартных и крупных плавательных бассейнах с длиной дорожки 25-50 м, где активно занимаются люди, умеющие плавать, достаточна температура воды около 22С, а в учебных плавательных бассейнах с длиной дорожки 8-16 м температура воды должна быть 23-26С. При использовании плавания в медицинских целях (для разгрузки позвоночника у не совсем здоpoвых людей) температура воды должна превышать 26С, а лучше всего равняться 28С (при температуре ниже 25С могут появиться судороги). в связи с этими же соображениями в индтвидуальных крытых бассейнах рекомендуется температура воды 24-28С, а в бассейнах для маленьких детей 28-30С.
в целом в индивидуальных бассейнах должны быть следующие характеристики микроклимата: температура воды 24-28С; температура воздуха на 2-3С выше температуры воды (26-31С). При более низких температурах воздуха возникают неприятные ощущения и опасность простуды. Следует помнить, что более высокая температура воздуха снижает испарения из ванны и, следовательно, уменьшает расход тепла на обогрев воды. Ощущение духоты возникает лишь при слишком высокой относительной влажности воздуха. Не следует снижать температуру воздуха в ночное время, так как из-за роста испарений повышается расход энергии на обогрев.

В открытых бассейнах подвижность людей обычно выше, чем в крытых. Кроме того, температура воздуха здесь часто ниже, а температура излучения- выше, но во всяком случае при наличии солнечной инсоляции. К этому следует добавить благотворное воздействие свежего воздуха, что сохраняет комфортность ощущений также и при более низких температурах и высоких скоростях движения воздуха.

Теплопотери в открытых бассейнах

Температура в открытом бассейне обычно ниже, чем в крытом, и составляет 21-25С. Для улучшения микроклимата и создания дополнительного комфорта, особенно при длительном купальном сезоне или пользовании бассейном в зимнее время рекомендуется осуществлять подогрев пола или лучистое отопление обходной дорожки и подходов к ванне бассейна с помощью электрических инфракрасных излучателей; ванну и подходы к ней по возможности следует защитить от ветра, а при наличии покрытия – установить теплоизлучатели над ванной. Отопление требуется прежде всего в переходные месяцы (апрель, май, сентябрь и октябрь), причем длительность купального сезона принимается равной 6 месяцев: с середины апреля до середины октября.

Поскольку имеет место значительный теплообмен между поверхностью воды и окружающим воздухом, открытыe бассейны следует размещать с учетом защиты от ветра. При круглогодичной эксплуатации бассейна рекомендуется устраивать покрытие с механическим приводом, что позволяет значительно снизить теплопотери и довести эксплуатационные затраты до уровня, сравнимого с летним периодом.
Открытый бассейн без отопления обычно пригоден лишь для кратковременной эксплуатации, так как в этом случае имеют место постоянные теплопотери (особенно ночью). Теплопотери открытого бассейна включают следующие составляющие:

Потери тепла из-за испарения воды с поверхности ванны и нагрева подпиточной воды.

Потери тепла из-за естественной конвекции, когда температура воздуха ниже температуры воды.

Потери тепла вместе с водой, переливающейся через края ванны и разбрызгиваемой при выходе людей из ванны.

Потери тепла за счет излучения в окружающую среду в ночное время.

Потери тепла при первичном подогреве воды.

Потери тепла в грунт, примыкающий к ванне, и окружающий воздух.

Потери тепла при заполнении ванны теплой водой для промывки фильтров.

Необходимо отметить, что в применявшихся до настоящего времени уравнениях для расчета теплопотерь на испарение не учитывали процессы на границе слоев, что снижало точность получаемых результатов. Средняя температура воздуха в летнее полугодие принималась равной 10С, в то время как фактически эта величина составляет 14-14,5С, а расчетная скорость движения воздуха над ванной 1-4 м/c не соответствует фактической скорости движения воздуха непосредственно над поверхностью воды, которая значительно ниже. Излучение ванны бассейна должно всегда рассматриваться совместно со встречным излучением атмосферы.

Температура воды в ванне бассейна фактически превышает заданное значение на величину 4ОК из-за солнечной инсоляции.

Сильное солнечное излучение предполагает наличие ясного неба, однако обычно встречное излучение атмосферы весьма незначительнО, а излучение ванны, особенно ночью, значительно выше, чем излучение атмосферы при облачной погоде. В связи с этим для расчета рекомендуется принимать для всего сезона постоянную величину солнечной инсоляции, имея в виду, что чем сильнее инсоляция, тем выше температура воды и больше излучение ванны бассейна.

Глубина воды в ванне бассейна не оказывает существенного влияния на энергобаланс и выступает только в качестве характеристики объема. От площади поверхности воды зависит соотношение между снижением температуры и теплопотерями каждой ванны, причем мелкий бассейн остывает и нагревается быстрее, чем глубокий, при одинаковых величинах потерь и поступлений тепла.

Теплопотери открытых бассейнов со стенками в грунте в летнее время обычно можно не учитывать, как как грунт плохо проводит тепло и аккумулирует теплоту, полученную при первичном подогреве. Теплопотери в грунт практически весьма невелики по сравнению с другими видами теплопотерь. Иная картина имеет место в зимнее время для ванн со свободно стоящими стенками и крытых бассейнов.

Как бороться с теплопотерями

Теплоизоляция толщиной в 1 см снижает теплопотери на 80% . Дополнительные потери стенки составляют лишь 15,5 KBтч / дeнь, что соответствует 0,55 кВтч / м 2 в день и при снижении температуры на 0,37К.

Теплоизоляцию бетонных стенок ванны целесообразно выполнять с наружной стороны. В сборных ваннах рекомендуется выкладывать жесткие теплоизоляционные маты между пленкой и наружной оболочкой стенки ванны.
Исследования показали, что применение"темных плиток для облицовки значительно повышает абсорбцию солнечного излучения. Средние изменения величины поглощения солнечной инсоляции при изменении цвета облицовочной плиткиванн различаются весьма существенно, даже при изменении цвета плитки от бело-голубого до сине-голубого. Полноценная эксплуатация бассейнов в зимнее время требует больших энергозатрат. Поэтому для открытых бассейнов рекомендуется зимой использовать укрытия.

В отличие от летнего сезона зимой на температуру воды оказывает влияние теплоотдача в прилегающий грунт. Уже при толщине пеноматериала в 1 см достигается экономия более 25 %.

При циркулярном цикле продолжительностью 8 ч, включая время промывки одного песчаного фильтра, при глубине ванны 1,5 м и разности температур между водой в ванне и свежей водой 13ОК потери тепла на каждую промывку составляют 0,23 кBтч/м 2 (203 ккал/м 2). В индивидуальных бассейнах, где промывка фильтров осуществляется не чаще одного раза в неделю, теплопотерями на промывку можно пренебречь, а в бассейнах гостиниц, где требуется ежедневная промывка фильтров, с этим фактором приходиться считаться. В общественных бассейнах, к которым относятся и гостиничные, в соответствии с нормами Требуется добавка свежей воды в количестве 30 л на одного купающегося что приводит к теплопотерям на подогрев свежей воды в размере около 0,45 кBтч/м 2 в день (390 ккал/м 2 в день).

Существенный элемент теплопотерь открытых бассейнов - испарение - в значительной мере зависит от температуры воздуха. При низких температурах в ночное время испарение воды значительно выше, чем при более дневных температурах.

Поверхностное укрытие

Таким образом, в открытых бассейнах без отопления температура воды возрастает или остается постоянной в дневное время, а ночью значительно снижается. Устройство укрытия над ванной значительно снижает испарение, существенно уменьшает излучение и в некоторой степени снижает теплопотери за счет конвекции. С помощью установки укрытия в период наибольших теплопотерь можно добиться их снижения в открытых бассейнах на 80%. Следует иметь в виду, что в связи с большим удельным весом излучения в суммарных теплопотерях существенное значение имеет теплоизоляция укрытия. Экономия от применения укрытий без теплоизоляции составляет лишь 30-40% по сравнению с теплоизолированным укрытием. Для использования солнечной радиации укрытие следует снять в дневное время. С поверхности укрытия должна удаляться вода (отверстия, перфорация и т.д.), так как скопление дождевой воды на поверхности укрытий способствует потерям тепла при испарении.

Укрытие в виде солнечного коллектора может оставаться над ванной и в дневное время, когда не пользуются бассейном. Такое укрытие из светопрозрачного теплоизолирующего верхнего слоя и прилегающего к воде абсорбирующего слоя значительно улучшает поглощение солнечных лучей по сравнению с открытой ванной. Как показали исследования, при благоприятных погодных условиях применение укрытия в виде солнечного коллектора позволяет эксплуатировать бассейн с температурой воды 23С без дополнительного отопления.

Подогрев воды в бассейнах

При определении стоимости отопления открытых бассейнов существенное значение имеет средний расход тепла, в зависимости от сезона года и температуры воды.

Для расчета затрат на отопление необходимо расход тепла умножить на стоимость 1 кВтч электроэнергии в регионе эксплуатации бассейна.

Когда-то открытые бассейны обогревались от системы домового отопления с использованием противоточного теплообменника. Однако в последние годы появилось много новых вариантов обогрева ванн с использованием агрегатов, серийно выпускаемых промышленностью. Среди этих вариантов следует назвать:

Обогрев ванн от отопительного котла;

Прямоточные топливные нагреватели;

Прямоточные нагреватели с электроприводом;

Тепловые насосы;

Обогрев ванн с помощью солнечных коллекторов.

Во всех системах вода подогревается до поступления в ванну бассейна. Прямые системы обогрева с помощью труб, расположенных непосредственно в ванне, или электронагрев облицовочных плиток не нашли применения по гигиеническим и экномическим соображениям.

Oбorpeв бассейна от котельной в свое время обогрев открытого бассейна обычно осуществлялся путем подключения к домовой системе отопления. в летнее время, когда отопление помещений дома отключено, мощность котла использовалось не полностью, что сильно снижало эффективность его работы.

Расчет теплообменника

Для расчета системы отопления можно исходить из того, что Она должна эксплуатироваться 24 ч в сутки. Поэтому минимальная мощность противоточного аппарата должна равняться частному от деления максимальных ежедневных потерь тепла на 24 ч. Время на первичный разогрев определяется как произведение площади ванны на прирост температуры воды и удельное теплопотребление, деленное на мощность противоточного аппарата.

Топливные нarpeвaтели

Для поддержания нормальной температуры воды в бассейне применяются следующие нагревательныеагрегаты:
нагреватели, работающие на нефтяном жидком топливе; обычно они имеют собственный водяной насос или подключаются в циркуляционную линию (в участок подачи воды после фильтров). Их мощность составляет, как правило, около 45 кВт (40000 ккал/час). Коэффициент полезного действия 70-80%;

газовые нагреватели, работающие на пропане, с встроенным фильтром или без него (в последнем случае с циркулярным насосом). Их мощность составляет 37 кВт (32000 ккaл/ч). Расход пропана около 3,2 KГ/ч. Коэффициент полезного действия около 80%;

стандартные газовые водонагреватели мощностью 17,5 кВт (15000 ккал/ч), 23 и 28 кВт. Подключаются в циркуляционную линию за фильтром насоса. Система регулируется количеством пропускаемой воды. Термостат связан с насосом или смесителем; при недостатке воды отключается подача газа. Требуется ежегодная очистка внутренних элементов нагревателя. Коэффициент полезного действия около 80%.

Электрические нaгpeватели

Эти приборы выпускаются специально для подогрева воды в бассейнах и оборудованы регулятором температуры. Работают от электросети с соответствующими характеристиками по мощности. в зависимости от размеров бассейна и климата местности применяются нагреватели мощностью от 3 до 18 кВт, встроенные в систему. Их можно устанавливать в основной линии (на участке фильтрующее устройство - впускные отверстия) или в дополнительной ветви-байпасе.

Мощность прямоточного электронагревателя, необходимого вашему бассейну, определяется как отношение максимальной суточной теплопотери к длительности работы.

Солнечные коллекторы

В связи с относительно небольшой разностью температур между наружным воздухом и водой плавательного бассейна (100К), коэффициент полезного действия солнечных коллекторов, используемых для обогрева открытых бассейнов, в летнее время относительно высок: каждый 1 м 2 коллектора дает от трех (апрель) до пяти кВт (июль, август).

Коллекторы, подключенные непосредственно к ванне бассейна, подвержены коррозии и должны выполняться из соответствующих материалов. в них также могут иметь место отложения карбонатной накипи. Поэтому их применяют только там, где жесткость воды строго контролируется.

Важным требованием является возможность регулирования потока воды через коллектор, так как он работает в качестве нагревателя только в дневное время, а в ночное время коллектор может оказаться причиной нежелательного охлаждения ванны. Регулирование температуры воды в бассейне достигается путем автономного подключения.

Для комфортного самочувствия одетых людей (см. ниже 5.1) температура воздуха при относительной влажности воздуха 40-60% должна быть от 18 до 20°С, температура поверхности ограждающих конструкций - от 14 до 19°С, температура пола около 20°С. При этом допускается движение воздуха со скоростью до 0,3 м/с.

При более низкой температуре поверхности ограждающих конструкций (так называемая температура излучения) человек теряет большое количество тепла за счет излучения и даже при отсутствии движения воздуха возникает ощущение сквозняка. Требуемая температура поверхностей достигается за счет их хорошей теплоизоляции, применения воздушных тепловых завес или подогрева теплоизлучателями

Низкие температуры поверхности пола могут привести к простудным заболеваниям, особенно в тех случаях, когда верхние слои пола обладают высокой теплопроводностью. Избежать этого можно за счет хорошей теплоизоляции, применения теплых покрытий или подогрева полов; последнее мероприятие рекомендуется осуществлять только при большой площади полов и температуре воздуха в помещениях ниже 30сС. Температура поверхности пола, превышающая в обычных помещениях 24-25°С, а в крытых бассейнах 32-33°С, также вредна для здоровья людей.

Низкая влажность воздуха в помещении (особенно в зимнее время, когда наружный воздух содержит очень мало водяных паров) ведет к высыханию слизистой оболочки и увеличивает возможность простудных заболеваний. Высокая влажность воздуха снижает испарение через кожу и ограничивает регулирующие возможности организма (5.3) по поддержанию температуры тела на постоянном уровне (ощущение духоты).

При слишком высокой скорости движения воздуха возрастает доля тепла, отдаваемая телом за счет конвекции. В целом теплоотдача организма снижается (сужение кровеносных сосудов, в экстремальном случае «гусиная кожа») и наряду с охлажденными зонами возникают зоны перегрева, приводящие к ощущению сквозняка.

В бассейнах температура воздуха должна на несколько градусов превышать температуру воды, так как при испарении влаги с водяной пленки, покрывающей тело человека после выхода из ванны бассейна, происходит отвод тепла и возникает ощущение холода при слишком низкой температуре воздуха в помещении (5.4, 5.5). Более высокой должна быть и температура поверхности ограждающих конструкций. При движении босиком отвод тепла через пол значительно возрастает, поэтому для обеспечения дополнительного комфорта в бассейнах с «холодными» покрытиями полов рекомендуется применять непосредственный подогрев пола или потолочное лучистое отопление и инфракрасные излучатели. Однако подогрев полов тоебуется лишь при температуре воздуха ниже 28°С или плохой теплоизоляции пола.

Температура воды, так же как и температура воздуха, зависит от возможной активности людей. При одинаковой температуре воды и воздуха охлаждение в воде происходит примерно в 20 раз быстрее, чем на воздухе. Поэтому в стандартных и крупных плавательных бассейнах с длиной дорожки 25-50 м достаточна температура воды около 22°С, а в учебных плавательных бассейнах с длиной дорожки 8-16 м температура воды должна быть 23-26°С. При использовании плавания в медицинских целях (для разгрузки позвоночника) температура воды должна превышать 26°С, а лучше всего равняться 28°С (при температуре ниже 25°С могут появиться судороги). В связи с этим в индивидуальных крытых бассейнах рекомендуется температура воды 24-28°С, а в ваннах бассейнов для маленьких детей-28~30°С.

В целом в индивидуальных крытых бассейнах должны быть следующие характеристики микроклимата:

температура воды 24-28°С;

температура воздуха на 2-3 К выше температуры воды (26-31°С). При более низких температурах воздуха возникают неприятные ощущения и опасность простуды. Более высокая температура воздуха снижает испарения из ванны и, следовательно, уменьшает расход тепла. Ощущение духоты возникает лишь при слишком высокой относительной влажности воздуха. Не следует снижать температуру воздуха в ночное время, так как из-за роста испарений повышается расход энергии;

скорость движения воздуха 0,15-0,3 м/с. При больших скоростях в рабочей зоне возможны сквозняки;

относительная влажность воздуха в помещении 50-60% (макс. 70%). При более высокой влажности воздуха возникает ощущение духоты, а также опасность образования конденсата на ограждающих конструкциях;

температура поверхности стен и покрытий макс. 10 К, лучше на 3-5 К ниже температуры воздуха. Такие характеристики достигаются за счет хорошей теплоизоляции (К < 0,65). При более низких значениях температуры стен покрытия возникают большие теплопотери за счет теплоизлучения тела (ощущение сквозняка) и образуется конденсат на строительных элементах.

В открытых бассейнах подвижность людей обычно выше, чем в крытых. Отсюда следует, что температура воздуха здесь часто ниже, а температура излучения -выше, но во всяком случае при наличии солнечной инсоляции. К этому следует добавить благотворное воздействие свежего воздуха, что сохраняет комфортность ощущений также и при более низких температурах и высоких скоростях движения воздуха.

Поэтому температура в открытом бассейне обычно ниже, чем в крытом, и составляет 21-25°С. Для улучшения микроклимата и создания дополнительного комфорта, особенно при длительном купальном сезоне или пользовании бассейном в зимнее время рекомендуется осуществлять подогрев пола или лучистое отопление обходной дорожки и подходов к ванне бассейна с помощью электрических инфракрасных излучателей; ванну и подходы к ней по возможности следует защитить от ветра, а при наличии покрытия установить теплоизлучатели над ванной.

Отопление требуется прежде всего в переходные месяцы (апрель, май, сентябрь и октябрь), причем длительность купального сезона принимается равной 6 мес-с середины апреля до середины октября.

Поскольку имеет место значительный теплообмен между поверхностью воды и окружающим воздухом, открытые бассейны следует размещать с учетом защиты от ветра (5.6). При круглогодичной эксплуатации бассейна рекомендуется устраивать покрытие с механическим приводом, что позволяет значительно снизить теплопотери и довести эксплуатационные затраты до уровня, сравнимого с летним периодом.

Отрытый бассейн без отопления обычно пригоден лишь для кратковременной эксплуатации, так как наблюдаются постоянные теплопотери (особенно ночью).

Теплопотери открытого бассейна включают следующие составляющие:

1. Потери тепла из-за испарения воды с поверхности ванны и нагрева подпиточной воды.

2. Потери тепла из-за естественной конвекции, когда температура воздуха ниже температуры воды.

3. Потери тепла вместе с водой, переливающейся через края ванны и разбрызгиваемой при выходе людей из ванны.

4. Потери тепла за счет излучения в окружающую среду в ночное время.

5. Потери тепла при первичном подогреве воды.

6. Потери тепла в грунт, примыкающий к ванне, и окружающий воздух.

7. Потери тепла при заполнении ванны теплой водой для промывки фильтров.

Потери тепла по п. 3 примерно равны поступлению тепла от тел пловцов, а потери тепла по п. 6 для ванн, заглубленных в грунт, принимают во внимание только при первоначальном подогреве, когда примыкающие элементы нагреваются до температуры воды и в дальнейшем практически аккумулируют полученную теплоту.

Известны уравнения, по которым можно рассчитать величину всех составляющих теплопотерь открытого бассейна

Необходимо отметить, что в применявшихся до настоящего времени уравнениях для расчета тепло-потерь на испарение не учитывали процессы на границе слоев, что снижало точность получаемых результатов. Средняя температура воздуха в летнее полугодие принималась равной 10°С, в то время как фактически эта величина составляет 14-14,5°С, а расчетная скорость движения воздуха над ванной 1-4 м/с не соответствует фактической скорости движения воздуха непосредственно над поверхностью воды, которая значительно ниже. Излучение ванны бассейна должно всегда рассматриваться совместно со встречным излучением атмосферы.

Температура воды в ванне бассейна фактически превышает заданное значение на величину 4К из-за солнечной инсоляции (5.7).

Сильное солнечное облучение предполагает наличие ясного неба, однако обычно встречное излучение атмосферы весьма незначительно, а излучение ванны, особенно ночью, значительно выше, чем излучение атмосферы при облачной погоде. В связи с этим для расчета рекомендуется принимать для всего сезона постоянную величину солнечной инсоляции, имея в виду, что чем сильнее инсоляция, тем выше температура воды и больше излучение ванны бассейна.

Теплопотери открытых бассейнов со стенками я грунте в летнее время обычно можно не учитывать, так как грунт плохо проводит тепло и аккумулирует теплоту, полученную при первичном подогреве. Теплопотери в грунт практически весьма невелики по сравнению с другими видами тепло-потерь. Иная картина имеет место в зимнее время для ванн со свободно стоящими стенками и крытых бассейнов.

Теплоизоляция толщиной в 1 см снижает теплопотери на 80%. Дополнительные теплопотери стенки составляют лишь 15,5 кВт ч/дн, что соответствует 0,55 кВт-ч/(м2дн) на 1м поверхности воды и 0,37 К снижения температуры.

Исследования показали, что применение темных плиток для облицовки ванн значительно повышает абсорбцию солнечного излучения.

Полноценная эксплуатация бассейнов в зимнее время требует больших энергозатрат. Поэтому для открытых бассейнов рекомендуется зимой использовать укрытия.

В отличие от летнего сезона зимой оказывает влияние теплоотдача в прилегающий грунт.

Уже при толщине пеноматериала в 1 см коэффициент к становится равным 2,5 Вт/ (м2 К) и достигается экономия более 25%.

При циркулярном цикле продолжительностью 8 ч и длительности промывки 5 мин теряется около 1% емкости ванны для промывки одного песчаного фильтра. П р и глубине ванны 1 , 5 м и разности температур между водой в ванне и свежей водой 13 К потери тепла на каждую промывку составляют 0,23 кВт ч/м2 (203 ккал/м2).

В индивидуальных бассейнах, где промывка фильтров осуществляется не чаще одного раза в неделю, теплопотерями на промывку можно пренебречь, а в бассейнах гостиниц, где требуется ежедневная промывка фильтров, с этим фактором приходится считаться. В общественных бассейнах, к которым относятся и гостиничные, в соответствии с нормами требуется добавка свежей воды в количестве 30 л на одного купающегося, что приводит к теплопотерям на подогрев свежей воды в размере около 0,45 кВт ч/(м2 дн) .

При этом следует иметь в виду, что в связи с большим удельным весом излучения в суммарных теплопотерях существенное значение имеет теплоизоляция укрытия. Экономия от применения укрытий без теплоизоляции составляет лишь 30-40% по сравнению с теплоизолированным укрытием. Для использования солнечной радиации укрытие следует снять в дневное время. С поверхности укрытия должна быть удалена вода (отверстия, перфорация и т.д.), так как скопление дождевой воды на поверхности укрытий способствует потерям тепла при испарении.

Укрытие в виде солнечного коллектора может оставаться над ванной и в дневное время, когда не пользуются бассейном. Такое укрытие из свето-прозрачного теплоизолирующего верхнего слоя и прилегающего к воде абсорбирующего слоя значительно улучшает поглощение солнечных лучей по.равнению с открытой ванной. Как показали исследования, при благоприятных погодных условиях применение укрытия в виде солнечного коллектора позволяет эксплуатировать бассейн с температурой зоды 23°С без дополнительного отопления.

Для расчета затрат на отопление необходимо расход тепла умножить на стоимость 1 кВт-ч.

Долгое время открытые бассейны обогревались от системы домового отопления с использованием противоточного теплообменника. Однако в последние годы появилось много новых вариантов обогрева ванн с использованием агрегатов, серийно выпускаемых промышленностью:

обогрев ванн от отопительного котла;

прямоточные топливные нагреватели;

прямоточные нагреватели с электроприводом;

тепловые насосы;

обогрев ванн с помощью солнечных коллекторов.

Во всех системах вода подогревается до поступления в ванну бассейна. Прямые системы обогрева с помощью труб, расположенных непосредственно в ванне, или электронагрев облицовочных плиток не нашли применения но гигиеническим и экономическим соображениям.

Температура окружающего воздуха основательно влияет на температуру воды в открытом бассейне. При температуре воздуха 18-20 градусов человек чувствует себя еще мало-мальски комфортно, однако, плавать при такой температуре мало кому захочется. Зачастую, такие условия в теплом периоде в средней полосе и севернее, составляют львиную долю. В связи с этим, вопрос подогрева воды в бассейне актуален.

Для исключения проблем с поддержанием необходимой температуры воды уже на этапе проектирования подбирают необходимое нагревательное оборудование. В статье мы поможем Вам освоиться с этой проблемой и выбрать подходящую модель по типу и мощности.

Устройства обогрева воды работают по принципу передачи тепла «от горячего к холодному». Установки различаются принципом получения тепла для нагрева.

2.Теплообменники

Состоит из корпуса, внутри которого смонтированы два контура. Первичный контур (контур нагрева) предназначен для циркуляции воды из бойлера. Вторичный контур - для циркуляции воды из бассейна. Между контурами происходит теплообмен следующим образом. Вода из бассейна забирает тепло от воды из теплообменника. Остывшая вода снова проходит через бойлер, подогревается и снова возвращается в теплообменник для отдачи тепла воде из бассейна. И так по замкнутому кругу пока вода в бассейне не достигнет заданной температуры. Затем нагреватель в зависимости от настроек либо отключается, либо продолжает работать в режиме поддержания требуемой температуры.

Время, требуемое для нагрева воды до заданной температуры, зависит от объема бассейна и мощности нагревателя.

Корпус теплообменника изготавливают из

композитного пластика,
нержавеющей стали,
титана.

Контур нагрева изготавливают из

нержавеющей стали (подходит по соотношению цена/качество для бассейнов с пресной водой),
титана (для бассейнов с морской водой),
никеля,
купроникеля.

Падение производительности нагревателя в случае отклонения от паспортных данных можно проанализировать по графикам (диаграмма А,Б)

3. Солнечные коллекторы (солнечные батареи)

Нагреваются под действием солнечных лучей и это тепло используется для подогрева воды в бассейне. имеет систему тонких трубок.

4. Электронагреватели

Являются устройствами альтернативными теплообменникам. Принцип действия: в корпусе размещается трубчатый электронагревательный элемент (ТЭН). Он передает тепло протекающей воде. Особых различий между моделями нет.

При выборе электронагревателя ориентиром является:

выходная мощность,
материал, из которого изготовлен корпус,
материал, из которого изготовлен ТЭН.

При использовании морской воды ТЭН подбирают из титана, никеля или купроникеля.

Особенности монтажа

Электронагреватель включают в цепь так, чтобы входящая труба была направлена вертикально вниз. В таком случае прибор всегда будет наполнен водой и даже при выходе из строя автоматики ТЭН не перегорит.

Практика показывает, что электронагреватели используют для бассейнов до 12 - ти кубометров открытого типа и до 20 - ти кубометров закрытого типа.

Задача по поддержанию в бассейне необходимой температуры решается не так уж и просто. Формула для расчета времени нагрева воды не учитывает важную ее особенность - теплопотери при испарении. Из-за этого подогрев воды происходит длительнее, при всем при том, что, подогрев и без того занимает массу времени.

В связи с этим в проект включают вспомогательные средства для подогрева:

покрытие стенок бассейна теплоизоляционным напылением,
использование системы .

5. Тепловые насосы для подогрева воды

Предназначен охлаждать или обогревать воду в плавательном бассейне с помощью преобразования энергии атмосферного воздуха в тепло.

Устанавливается вне помещения.

Достоинства

Очень простое подключение - достаточно подключить воду и электропитание теплового насоса.

- встроенная система автоматически выставляет оптимальные режимы работы компрессора и вентилятора для получения максимального КПД, путём замера соотношения температуры воздуха и теплоносителя. Управление осуществяется цифровым пультом, есть несколько автоматических настроек работы поддержания температуры.

Установлены датчики и системы защиты : защита от малого и большого давления теплоносителя, датчик высокой температуры теплоносителя, датчик потока воды, система отключения при низкой температуре воздуха, система автоматического оттаивания.

Выводы:

1. Для нагрева воды в бассейне в основном используются водно-водяные теплообменники, электронагреватели и солнечные батареи. Последний вариант используется в основном в качестве дополнительного источника нагрева.

2. Выбор модели основывается на мощности нагревателя.

3. В бассейне с морской водой требуется нагреватель из антикоррозийных материалов.

4. Нагрев воды в бассейне занимает продолжительное время

6. Порядок расчета времени работы теплообменника

Оценим время работы теплообменника по нагреву бассейна. Для этого воспользуемся эмпирической формулой (без учета отклонений от имеющейся мощности и потерь тепла):

t = 1.16 * V * T / P, где,

t - искомое время в часах,

V - объем воды в бассейне в кубометрах,

T - требуемая разница температур в градусах,

P - заявленная мощность.

Пример расчета.

По этой формуле заранее посчитаем необходимое время нагрева вашего бассейна теплообменником заявленной мощности. Например, вода в бассейне 20 градусов, а требуется нагреть до 26 градусов, т.е. на 6 градусов, при объеме бассейна 30 кубометров и мощности теплообменника 6 кВт.

t = 1.16 * 30 * 6 / 6, t = 34,8 час.

7. Определение необходимой мощности нагревателя

Приведем несколько обобщенных формул для правильного подбора водонагревателя.

Определение мощности водонагревателя

Тип и место использования водонагревателя	Значение требуемой мощности водонагревателя
Теплообменник для открытого бассейна (мощность в кВт)	Равен объему бассейна (куб. метр)
Теплообменник для закрытого бассейна (мощность в кВт)	Равен ¾ объема бассейна (куб. метр)
Электронагреватель для открытого бассейна (мощность в кВт)	Равен ½ объема бассейна (куб. метр)
Электронагреватель для закрытого бассейна (мощность в кВт)	Равен 1/3 объема бассейна (куб. метр)
Солнечные батареи	Суммарная площадь коллекторов должна быть равна площади самого бассейна

Расчет мощности нагревателя воды описан в разной литературе. Мы же будем использовать формулы из книги «Planung von Schwimmbadern» C. Saunus

Мощность теплообменника определяется из условий первичного нагрева воды в бассейне. Обычно принимается время первичного нагрева 2-4 дня при непрерывной работе нагревателя.

Qs = V*C*(tB - tK)/Za + Zu*S

Qs - мощность нагревателя (Вт)

V - объем бассейна (л)

C - удельная теплоемкость воды, C = 1,163 (Вт/кгК)

tB - требуемая температура воды (град. по Цельсию)

tK - температура заполняемой воды (град. по Цельсию)

S - площадь зеркала воды (кв. метр)

Za - требуемое время нагрева

Zu - потери тепла (в час.)

При расчете по этой формуле условно - 1 кг = 1 л.

Таким образом, мы рассмотрели современные устройства подогрева воды в бассейне. Они имеют разные принципы действия, форму, технические характеристики и цену. Выбор подходящего именно для своего бассейна за Вами, а также можете обратиться к специалистам в нашу компанию и получить крайне граммотную консультацию.

1. Температура воды в бассейне

Несколько обобщенных формул для правильного подбора водонагревателя для бассейна.

2. Расчет времени работы теплообменника

Расчетам время работы теплообменника для нагрева бассейна. Воспользуемся эмпирической формулой (без учета потерь):

t = 1.16 * V * T / P где

t – искомое время в часах,

V – объем воды в бассейне в кубометрах,

T – требуемая разница температур в градусах,

P – заявленная мощность.

Воспользуйтесь калькулятором.

Пример.

t = 1.16 * 30 * 6 / 6 t = 34,8 час.

3. Определение необходимой мощности нагревателя

Мощность теплообменника определяется из условий первичного подогрева воды в бассейне . Обычно принимается время первичного нагрева 2-4 дня при непрерывной работе нагревателя.

Qs = V*C*(tB – tK)/Za + Zu*S

Qs – мощность нагревателя (Вт)

V – объем бассейна (л)

C – удельная теплоемкость воды, C = 1,163 (Вт/кгК)

tB – требуемая температура воды (град. по Цельсию)

tK – температура заполняемой воды (град. по Цельсию)

S – площадь зеркала воды (кв. метр)

Za – требуемое время нагрева

Zu – потери тепла (в час.)

Для примера, дано. Общественный бассейн в помещении объёмом 500 м3. Размер 25м х 11,4м = 285 м2. Время нагрева 72 часа. Требуемая температура 24С. Начальная 10С.

Воспользуйтесь калькулятором.

500000*1,163*(24-10)/72+180*285 Qs = 164 кВт

Каталог нагревателей.

Определение необходимой мощности нагревателя

Приведем несколько обобщенных формул для правильного подбора водонагревателя.

Тип и место использования водонагревателя	Значение требуемой мощности водонагревателя
Теплообменник для открытого бассейна (мощность в кВт)	Равен объему бассейна (куб. метр)
Теплообменник для закрытого бассейна (мощность в кВт)	Равен ¾ объема бассейна (куб. метр)
Электронагреватель для открытого бассейна (мощность в кВт)	Равен ½ объема бассейна (куб. метр)
Электронагреватель для закрытого бассейна (мощность в кВт)	Равен 1/3 объема бассейна (куб. метр)
Солнечные батареи	Суммарная площадь коллекторов должна быть равна площади самого бассейна

Задача 3

Тепловой баланс для помещения бассейна.

1. Теплопоступления от людей.

Чаще всего при расчетах тепловыделений от людей пользуются табличными данными. В этом случае тепловыделения определяют по формуле:

где - тепловыделения одного взрослого мужчины. По таблице №1 определяем – при, , легкой работе тепловыделения взрослого мужчины 145 Вт.

Количество людей.

Для пловцов в бассейнах вводится поправка (1-0,33), где 0,33 – доля времени, проводимая ими в бассейне.

Учитывая, что в данной ситуации (по справочным данным) количество человек 5 условно определим, что все пловцы и все мужчины вводим поправку:

2. Тепловыделения от источников искусственного освещения.

Если мощность светильников неизвестна, то тепловыделения от источников освещения, можно определить по формуле:

Где - освещенность, определяем по таблице №3 видим, что для бассейнов 150 лк.

Площадь пола, помещения бассейна составляет 462 ;

Удельные тепловыделения, при площади помещения 462 , высоте помещения 4,2 м. По таблице № 2 принимаем диффузный рассеянный свет 0,094 .

Доля теплоты, поступающей в помещение, от люминесцентных ламп составляет 0,45;

3. Теплопоступления от солнечной радиации.

Количество тепла от солнечной радиации, поступающее через остекление поверхности, определяется по формуле:

где - количество тепла, поступающее на 1 вертикальной поверхности в 13 – 14 ч в зависимости от географической широты расположения данного объекта и ориентации по сторонам света, город Воронеж находится на с.ш. , ориентация витражного остекления ЮЗ. По таблице № 4 определяем количество тепла, которое равно 489 ;

Площадь остекленной поверхности, при высоте помещения 4,2 м и длине 28 м получаем 117,6 ;

Коэффициент, учитывающий уменьшение поступления тепла за счет затемнения стекол переплетами рам и загрязнения атмосферы.

По таблице № 5 выбираем тип остекления – окна в металлических рамах, двойные в спаренных переплетах, где коэффициент равен 0,70;

Коэффициент, учитывающий уменьшение поступления тепла через вертикальные остекленные поверхности из-за применения солнцезащитных устройств или наружных козырьков. По таблице № 6 принимаем остекление матовыми стеклами, где коэффициент равен 0,70.

4.Теплопоступления от инсоляции через бесчердачное покрытие

определяется по формуле:

Где F покр – площадь поверхности покрытия в данном случае при ширине помещения 16,5 м и длине 28 м получаем 462 м 2 ;

Эквивалентная разность температур, определяется по таблице № 4 и равна 25,9 °С

k покр – коэффициент теплопередачи покрытия вычисляем по формуле приведенной в СНиП 23-02-2003 таблица № 4

5. Теплопоступления от нагретых поверхностей.

Теплый пол.

При известных значениях температур поверхностей и температуры внутреннего воздуха, поступление тепла определяется:

При определении теплопоступлений от строительных конструкций со встроенными нагревательными элементами (например от обходных дорожек в бассейне и т.п.) сумма коэффициентов теплоотдачи принимается 10 Вт/(м 2 ·°С),

Среднюю температуру поверхности принимают согласно п. 6.5.12 СНиП 41-01-2003. -для полов помещений с временным пребыванием людей, а также для обходных дорожек, скамей крытых плавательных бассейнов; 31°С

Площадь нагретой поверхности обходных дорожек, составляет 85м 2 .

t в – температура воздуха в помещении, принимаем 30ºС

6. Теплопоступление с открытой поверхности нагретой воды и с водяными парами.

В этом случае в помещение поступает теплота в явном и скрытом виде. При температуре воды (t w) больше температуры окружающего воздуха (t в) явное теплопоступление определяется по формуле;

Где υ - скорость воздуха в помещении, м/с; принимаем 0,15 м/с

t W – температуру воды в бассейне, принимаем 28ºС

t п – Если поддерживается постоянная температура горячей воды и вода находится в спокойном состоянии, то температура поверхности воды (зеркало испарения) определяется в зависимости от температуры воды методом интерполяции по таблице № 8. Принимаем 26°С

Возможно, будет полезно почитать: