Всё о тепловых циркуляционных насосах для бассейна с подогревом

Расходы на содержание бассейна

В качестве примера рассмотрим бассейн с зеркалом 3х7м и затраты на его эксплуатацию, в зависимости от его типа и источника обогрева, с учетом действующих тарифов на энергоносители:

Тип бассейна	Кол-во часов эксплуатации*	Теплопотери, Вт*час / м2	Площадь зеркала бассейна, м2	Суммарные теплопотери, кВт
Открытый бассейн без накрытия (температура воды +20℃)	2880	450	21	27216
Открытый бассейн с накрытием (температура воды +20℃)	3600	100	21	7560
Закрытый бассейн (температура воды +20℃, температура в помещении +23℃)	8760	90	21	16556

• *120 дней (лето 90 дней, 15 дней весны, 15 дней осени) х 24 = 2880 часов
• *150 дней (лето 90 дней, 30 дней весны, 30 дней осени) х 24 = 3600 часов
• *365 дней х 24 = 8760 часов

Имея стоимоисть 1 кВт тепловой энергии и суммарные теплопотери можно легко получить итоговую стоимость содержания бассейна в части нагрева (без учета на другие средства и обслуживание). Рассмотрим закрытый бассейн (температура воды +20℃, температура в помещении +23℃) — 16556 кВт тепла в год.

Источник тепловой энергии	Энергоноситель	Цена 1 кВт тепла	Суммарные теплопотери, кВт	Итого затраты на содержание бассейна, грн
Тепловой насос (тариф «Электроотопление»)	воздух / электричество	0,25 грн/кВт	16556	4139
Тепловой насос (тариф «Электроотопление»)	грунт-вода / электричество	0,225 грн/кВт	16556	3725
Тепловой насос (стандартный тариф)	воздух / электричество	0,48 грн/кВт	16556	7946
Тепловой насос (стандартный тариф)	грунт-вода / электричество	0,42 грн/кВт	16556	6953
Газовый котел	газ природный	1,02 грн/кВт	16556	16887
Котел на твердом топливе	дрова дубовые	0,59 грн/кВт	16556	9768
древесные пеллеты	1,27 грн/кВт	16556	21026
уголь	1,39 грн/кВт	16556	23012
Электрокотел (тариф «Электроотопление»)	электроэнергия	0,90 грн/кВт	16556	14900
Электрокотел (стандартный тариф)	электроэнергия	1,69 грн/кВт	16556	27979
Солнечные коллекторы	солнце	—	16556	необходимо только электричество для работы циркуляционного насоса

Как видно из таблицы — сумма содержания бассейна может значительно варъироваться в зависимости от выбранного источника нагрева. Поэтому, главный совет — все тщательно взвесить и выбрать золотую середину. Более подробный расчет стоимости 1 кВт тепловой энергии здесь

Схема работы теплового насоса для нагрева бассейна

Схема работы теплового насоса для нагрева бассейна достаточно проста и включает в себя следующие элементы:

• Первичный источник тепла — воздух, вода, грунт или технологический процесс
• Тепловой насос
• Теплообменник
• Контур циркуляции воды бассейна
• Система фильтрации (не показана для упрощения)

Как правило, в схеме присутствует теплообменник кожухотрубного типа. Кожухотрубный теплообменник — прост в обслуживании и долговечен. Наиболее часто используется именно этот тип теплообменников для нагрева бассейна

Важно подобрать правильно теплообменник для теплового насоса — Обязательно посоветуйтесь со специалистами

Правильно подобранное оборудование и качественный монтаж — залог успеха при внедрении системы нагрева бассейна с помощью теплового насоса.  

Расчет отопления дома с тепловым насосом

Для нормальной работы теплоперекачивающей установки необходима качественная теплоизоляция здания. Поэтому перед покупкой теплового насоса необходимо утеплить стены, пол и потолки, после чего выполнить расчет тепловых потерь (Q).

Упрощенная формула подсчета количества тепла (Вт), уходящего из дома через ограждающие конструкции (стены, окна, пол, потолок) выглядит так:

Q = S х (разница температур воздуха в помещении и на улице)/ Rт.

S –площадь ограждающей конструкции в м2;

Rт – тепловое сопротивление материала ограждающей конструкции (берут из таблиц СНиП по строительной теплотехнике).

Поочередно подсчитав теплопотери стен, окон, пола и потолка их суммируют и получают количество киловатт, теряемых домом за 1 час в самый холодный период года. Мощность теплонасоса должна быть не меньше суммарной величины теплопотерь. Если кроме отопления установка будет греть воду для бытовых нужд, то ее мощность увеличивают на 20%.

Выбирая теплонасос «воздух-воздух» или «воздух-вода» следует ориентироваться на тепловую мощность, которую он развивает в области низких температур, поскольку она значительно ниже мощности при работе в теплый период года.

В качестве примера приведем параметры воздушно-водяной установки NIBE FIGHER F2300-14. Работая в температурном диапазоне от +7 до + 45С, она выдает около 18 кВт, а при температуре воздуха -15С всего 10,7 кВт.

Теплопотери бассейна

Для выбора мощности источника тепла – необходимо рассчитать теплопотери бассейна. Конечно, такой расчет должен производиться инженером-теплотехником, но, для общего понятия порядка цифр, приведем эмпирическую таблицу теплопотерь бассейна. С ее помощью Вы с легкостью сможете определить необходимую мощность источника тепла:

Тип бассейна	Тепловые потери с 1м2 бассейна при различных температурах воды, Вт*час/м2
20 °С	24 °С	28 °С
Закрытый бассейн (температура в помещении 23 °С)	90	165	265
Закрытый бассейн (температура в помещении 25 °С)	65	140	240
Закрытый бассейн (температура в помещении 28 °С)	50	100	195
Открытый бассейн с накрытием	100	150	200
Открытый бассейн без накрытия (защищенное от ветра положение)	200	400	600
Открытый бассейн без накрытия (незащищенное от ветра положение)	450	800	1000

Следует отметить, что первоначальный нагрев бассейна может занять несколько суток, поэтому не следует переживать в случае длительного первоначального прогрева бассейна.

Варианты источников тепла для нагрева бассейна

Рассмотрим основные источники тепла для нагрева бассейна и сравним их технико-экономические показатели:

Источник тепловой энергии	Энергоноситель	Плюсы	Минусы
Тепловой насос (тариф «Электроотопление»)	воздух / электричество	Автономность Эффективность Экономность
Тепловой насос (тариф «Электроотопление»)	грунт-вода / электричество	Автономность Эффективность Экономность	Большие первоначальные капиталовложения Сложность монтажа и обслуживания
Тепловой насос (стандартный тариф)	воздух / электричество	Автономность Эффективность Экономность
Тепловой насос (стандартный тариф)	грунт-вода / электричество	Автономность Эффективность Экономность	Большие первоначальные капиталовложения  Сложность монтажа и обслуживания
Газовый котел	газ природный	Автономность Эффективность	Большие затраты на содержание бассейна Опасность взрыва газа
Котел на твердом топливе	дрова дубовые		Большие затраты на содержание бассейна Сложное техническое обслуживание
древесные пеллеты		Большие затраты на содержание бассейна Сложное техническое обслуживание
уголь		Большие затраты на содержание бассейна Сложное техническое обслуживание
Электрокотел (тариф «Электроотопление»)	электроэнергия	Эффективность Автономность
Электрокотел (стандартный тариф)	электроэнергия	Эффективность Автономность
Солнечные коллекторы	солнце	Эффективность Автономность Экономность

Солнечные коллекторы – выгодны для бассейнов открытого типа, когда бассейн эксплуатируется летом и в межсезонье. В сочетании с резервным источником тепловой энергии – отличное решение для обеспечения комфортной температуры воды в бассейне.

Электрокотел – очень высокие эксплуатационные затраты не позволяют рекомендовать этот тип обогрева для бассейна.

Газовый котел – компромиссное решение, но эксплуатационные затраты все же тоже велики, поэтому с учетом остальных недостатков – не рекомендуется для обогрева бассейна.

Котел на биомассе (дрова, пеллеты) – этот вариант не столь экономичен, сколько более сложен в обслуживании, поэтому, человек, который обустроил бассейн вряд ли захочет тратить свое драгоценное время на постоянное обслуживание котла. Исходя из вышеперечисленного – не рекомендуется для обогрева бассейна.

Тепловой насос – отличное решение для нагрева бассейна. Автономность – Вы можете запустить тепловой насос со смартфона и к Вашему прибытию тепловой насос подымет температуру в бассейне до более комфортной. Не нужно ничего чистить и проверять, все работает автоматически, плюс ко-всему это намного дешевле чем отопление газом, дровами или электричеством. Может использоваться для нагрева как крытых, так и открытых бассейнов. Для открытых бассейнов рекомендуем сочетание солнечных коллекторов и теплового насоса, так как в основное время эксплуатации — летом, будут работать только солнечные коллекторы. Поэтому содержание бассейна будет практически бесплатным в солнечные дни, а когда солнца не будет — подстрахует тепловой насос и Вы всегда сможете окунуться в теплую воду своего бассейна утром, днем и вечером.

Характеристики тепловых насосов

Главный показатель, по которому оценивают эффективность работы теплового насоса — коэффициент преобразования тепла, сокращенно именуемый КПТ (в английской аббревиатуре СОР). К привычному для нас КПД — коэффициенту полезного действия он отношения не имеет. КПТ (СОР) показывает, сколько киловатт энергии перекачивает насос на один киловатт полученной им электроэнергии. В зависимости от условий работы КПТ теплонасоса может составлять от 3 до 5, что без лишних дискуссий подтверждает экономическую выгоду его использования.

Наиболее стабильные показатели эффективности демонстрируют грунтовые и водяные установки, поскольку температура воды и грунта не опускается ниже нуля градусов. Агрегаты, собирающие тепло из воздуха зависят от его температуры. При минусовых отметках термометра их производительность снижается в среднем на 40-50%.

Второй рабочий параметр – мощность в киловаттах. Его подбирают, исходя из величины теплопотерь здания.

Как установить тепловой насос в доме

• Размещать современные теплонасосы в подвалах жилых домов можно. Особенно, это актуально для геотермального оборудования с подключением наклонного кустового контура. В таком случае, колодец под коллектор может находиться непосредственно под домом, в подвальном помещении.
• Требования при установке теплового насоса в многоквартирном доме. Обязательно устанавливается резервный источник тепла. В зимнее время года, модуль для разморозки, будет останавливаться на 3-4 секунды. В этот момент потребуется компенсировать недостаток тепла.
• Насос устанавливается в любом помещении, достаточно просторном, чтобы вместить накопительную емкость и обеспечить беспрепятственный доступ ко всем узлам системы для обслуживания.

Чтобы начать отапливать дом тепловым насосом, нужны вложения денежных средств. Впоследствии, затраты полностью окупятся. Время, необходимое для выхода в «ноль», 3-8 лет.

Какое отопление лучше для дома – газовое или тепловой насос

Энергосберегающие технологии для дома, медленно, но уверенно вытесняют традиционные виды отопления. Единственное, что удерживает повсеместное внедрение установок, это необходимость в значительном первоначальном вложении денег.

Большинство производителей уже давно работают над удешевлением технологии, поэтому, перспективы использования тепловых насосов в системах теплоснабжения частных домов достаточно оптимистические. В скором времени можно ожидать увеличения количества продаж на 10-15%.

Теплонасосы не ограничены исключительно бытовым применением. Существует возможность использования теплонасосов в отоплении многоэтажных домов, а также промышленных объектов. Если сравнить между собой эффективность применения газовых котлов и тепловых насосов, можно ясно увидеть, какие перспективы существуют у каждого из видов оборудования.

Недостатки теплонасосов

Главным недостатком, особенно заметным при эксплуатации в многоквартирных домах, является зависимость теплонасосов от колебаний температуры. И если геотермальные модели более-менее устойчивы к изменению погодных условий, то воздушные станции резко снижают производительность, если температура падает до -15°С.

Монтаж теплонасосов с земляным контуром обходится в дополнительные 30-40% от общей стоимости. Работы требуют привлечения специализированной техники и оборудования. Цена, на современные модели, может достигать 1200-1400 тыс. руб.

В сравнении, приобретение и установка газового котла обойдется всего в 200 тыс. руб. Эффективность газового оборудования не зависит от внешних факторов, а монтаж занимает от силы 1-2 дня.

Преимущества теплонасосов

Экономичность является главным достоинством тепловых насосов. Финансовые затраты в период отопительного сезона, по сравнению с природным газом меньше, практически втрое. Для подключения не требуется получения никаких разрешений. Исключение составляет геотермальное оборудование, придется официально оформить право бурить скважины. Работа теплонасосов абсолютно безопасна и экологична.

Основное отопление дома с помощью теплового насоса, имеет весомые преимущества перед эксплуатацией газовых котлов, но по причине высокой стоимости оборудования, использующего низкопотенциальную энергию, они уступают им в популярности.

Расчет мощности и температуры тёплого водяного пола

Известные бренды и ориентировочные цены

Рынок теплонасосного оборудования в России сформирован. Лидирующие позиции здесь занимают зарубежные компании, такие как: Nibe (Швеция), Mitsubishi Electric (Япония), Danfoss (Дания), Vaillant (Германия), Viessmann (Германия), Mammoth (США) и другие. Не уступает по соотношению «цена-качество» именитым брендам продукция российского производства (торговые марки Henk и SunDue).

Ориентировочная цена (на 2016 год) импортного теплового насоса «грунт-вода» мощностью 10 кВт, рассчитанного на обогрев дома площадью 100 м2 (без монтажа) составляет 500 000 рублей. За работы по бурению скважин, монтажу труб и пусконаладку придется доплатить в среднем от 80 000 руб не включая дополнительные материалы.

Отечественная техника дешевле. Цена аналогичного по параметрам российского теплонасоса около 360 000 рублей. Его покупка с монтажом под ключ будет стоить около 430 000 рублей. Ориентировочная цена 10 киловаттного теплонасоса «воздух-вода» от 270 000 руб. Средняя стоимость данного агрегата с установкой под ключ составляет 320 000 рублей.

Отзывы реальных владельцев этого вида техники в абсолютном большинстве положительные. В них отмечается надежная работа геотермальных тепловых насосов и низкие эксплуатационные затраты (обслуживание, электроэнергия).

Опасения тех, кто пока еще размышляет о покупке теплонасоса «воздух-вода» исходя из практики использования данной техники не оправдываются. Эти агрегаты стабильно выдают тепло вплоть до температуры наружного воздуха -25С.

Принцип работы

Все окружающее нас пространство есть энергия — нужно только уметь ее использовать. Для теплового насоса нужно, чтобы температура окружающей среды была больше 1С°. Тут следует сказать, что даже земля зимой под снегом или на некоторой глубине сохраняет тепло. Работа геотермального или любого другого теплонасоса основывается на транспортировке тепла от его источника с помощью теплоносителя к контуру отопления дома.

Схема работы прибора по пунктам:

• носитель тепла (вода, грунт, воздух) наполняет находящийся под грунтом трубопровод и нагревает его;
• затем теплоноситель транспортируется в теплообменник (испаритель) с последующей передачей тепла на внутренний контур;
• во внешнем контуре находится хладагент – жидкость с низкой точкой кипения под низким давлением. Например, фреон, вода со спиртом, гликолевая смесь. Внутри испарителя это вещество нагревается и становится газом;
• газообразный хладагент направляется в компрессор, сжимается под высоким давлением и нагревается;
• горячий газ попадает в конденсатор и там его тепловая энергия переходит к теплоносителю системы отопления дома;
• завершается цикл превращением хладагента в жидкость, и она, вследствие потери тепла, возвращается назад в систему.

Тот же принцип используется для холодильников, поэтому тепловые насосы для дома можно применять как кондиционеры для охлаждения помещения. Проще говоря, тепловой насос – это такой холодильник с обратным действием: вместо холода вырабатывается тепло.

Тепловые насосы своими руками можно сконструировать на основе трех принципов — по источнику энергии, теплоносителю и их комбинации. Источником энергии может быть вода (водоем, река), грунт, воздух. Все виды насосов основаны на одном принципе работы.

Классификация

Выделяют три группы устройств:

• вода-вода;
• грунтово-водяные (геотермальные тепловые насосы);
• используют воду и воздух.

Тепловой коллектор «грунт-вода»

Тепловой насос своими руками — самый распространенный и эффективный способ добычи энергии. На глубине нескольких метров грунт имеет одну постоянную температуру и мало подвержен погодным условиям. На внешнем контуре такого геотермального насоса применяется специальная экологически безопасная жидкость, в народе называемая «рассолом».

Наружный контур геотермального насоса создают из пластиковых труб. Их вкапывают в грунт вертикально или горизонтально. В первом случае на один киловатт может понадобиться достаточно значительная площадь работ – 25–50 м2. Площадь нельзя использовать для посадочных работ — тут допускается только высадка однолетних цветущих растений.

Вертикальный коллектор энергии требует несколько скважин на 50–150 м. Такое устройство более эффективное, тепло передают специальные глубинные зонды.

«Вода-вода»

На большой глубине температура воды постоянная и стабильная. Источником низкопотенциальной энергии может служить открытый водоем, грунтовые воды (колодец, скважина), сточные воды. Принципиальных различий в конструкции для отопления такого типа с разными теплоносителями нет.

Устройство «вода-вода» наименее трудозатратное: достаточно оснастить трубы с носителем тепла грузом и поместить в воду, если это водоем. Для грунтовых вод потребуется более сложная конструкция и может возникнуть нужда в сооружении колодца под сброс воды, проходящей через обменник тепла.

«Воздух-вода»

Такой насос немного уступает двум первым и в холодное время его мощность снижается. Но он более универсальный: для него не нужно копать землю, создавать скважины. Нужно только установить необходимое оборудование, например, на крыше дома. Для этого не требуется сложных монтажных работ.

Основным преимуществом является возможность повторно использовать тепло, покидающее помещение. Зимой рекомендуют иметь еще один источник тепла, поскольку мощность такого обогревателя может значительно уменьшиться.

Характеристики

На отоплении и водоснабжении частного дома хочется сэкономить большинству рачительных хозяев. Для таких целей подходит тепловой насос.

Его вполне возможно соорудить своими руками, хорошо при этом сэкономив − заводской прибор стоит очень недешево.

Свойства и устройство

Прибор имеет внешний и внутренний контур, по которым движется теплоноситель. Составляющие стандартного прибора: тепловой насос, устройство для забора и устройство для распределения тепла. Контур изнутри состоит из компрессора с питанием от сети, испарителя, дроссельного клапана, конденсатора. Используют также в приборе вентиляторы, систему труб, геотермальные зонды.

• не выделяет никаких вредных веществ, абсолютно экологичный;
• нет затрат на покупку и доставку топлива (электроэнергия затрачивается только на перемещение фреона);
• нет необходимости дополнительных коммуникаций;
• абсолютно пожаро — и взрывобезопасный;
• полноценное отопление зимой и кондиционер летом;
• сооруженный тепловой насос своими руками – это автономная конструкция, требующая минимум усилий по управлению.

Как работает тепловой насос

Самый простой пример, доступно поясняющий принцип действия тепловых насосов, – бытовой холодильник. Все мы знаем, что в его морозильной камере происходит охлаждение продуктов за счет циркуляции хладагента. Забирая внутреннее тепло, холодильник выбрасывает его наружу. Поэтому в морозильном отделении царит холод, а задняя решетка у аппарата всегда горячая.

Принцип работы теплового насоса зеркально противоположный. Забирая тепло из окружающей среды, он переносит его в дом. Образно говоря, «морозильная камера» у этого устройства находится на улице, а горячая решетка – в доме.

В зависимости от вида источника внешнего тепла и среды, собирающей энергию, тепловые насосы делятся на четыре типа:

Установки первого типа добывают тепло из земли с помощью трубчатых коллекторов или зондов. Во внешнем контуре такого насоса циркулирует незамерзающая жидкость, переносящая тепло в испарительный бак. Здесь происходит передача тепловой энергии фреону, который движется в замкнутом контуре между компрессором и дроссельным клапаном. Нагретый хладагент поступает в бак-конденсатор, где отдает полученное тепло воде, направляемой в систему отопления. Цикл теплообмена повторяется до тех пор, пока установка подключена к электросети.

Схема работы теплового насоса

Принцип работы водяного теплонасоса ничем не отличается от грунтового. Разница заключается лишь в том, что энергию ему дает вода, а не грунт.

Воздушный тепловой насос не нуждается в крупногабаритном внешнем коллекторе для сбора тепла. Он просто прокачивает через себя уличный воздух, извлекая из него драгоценные калории. Вторичный теплообмен в этом случае происходит через воду (теплые полы) или через воздух (воздушная система обогрева).

Оценивая экономическую сторону вопроса, следует отметить, что наибольших финансовых вложений требует установка «грунт-вода». Для монтажа ее теплоприемных зондов приходится бурить глубокие скважины или же вынимать грунт на большой площади для укладки коллектрора.

Грунтовый тепловой насос не может работать без внешней системы труб или глубоких скважин с теплоприемными зондами

На втором месте стоит водяной тепловой насос, сдаваемый заказчику под ключ. Для его работы не требуется копка земли и бурение скважин. Достаточно погрузить в водоем достаточное количество гибких труб, по которым будет циркулировать теплоноситель.

Дешевле всего обходятся агрегаты «воздух-воздух» и «воздух-вода», поскольку они не нуждаются в установке внешних приемников тепловой энергии.

Особенностью монтажа большинства теплонасосных систем является их подключение не к радиаторам отопления, а к теплому полу. Это объясняется тем, что максимальный нагрев воды у них производится до температуры +45С, оптимальной для теплого пола, но недостаточной для нормальной работы радиатора.

Выгодной для владельца особенностью работы данной установки является возможность реверсного режима — перевод в жаркий период года на охлаждение помещений. В этом случае избыточное тепло поглощается трубопроводом теплого пола и отводится насосом в грунт, воду или воздух.

Упрощенная структурная схема грунтовой теплонасосной установки выглядит так:

Кроме теплового насоса, грунтового контура и теплого пола здесь мы видим два циркуляционных насоса, запорные вентили горячей воды и отопления, а также бак, аккумулирующий горячую воду для бытового использования.

Самостоятельное изготовление теплового насоса

Учитывая достаточно высокую стоимость данного оборудования у многих самодельщиков возникает соблазн собрать его своими руками, используя подручные агрегаты и комплектующие. Что следует сказать по этому поводу?

Данная работа включает два основных этапа: подготовку внешнего контура и сборку самой теплонасосной установки. Своими силами можно выкопать траншеи для укладки труб. Сделать без спецоборудования 50-метровую скважину для монтажа зонда нереально. Поверхностная укладка коллектора, как утверждают специалисты, невыгодна, поскольку не дает достаточно тепла для стабильной работы установки.

Теперь посмотрим, можно ли собрать тепловой насос своими руками. Для этого нужен практический опыт мастера-холодильщика, поскольку заполнение системы фреоном и ее опрессовку новичок выполнить не сможет.

Изготовление установки на базе агрегатов от старого холодильника или кондиционера можно рассматривать лишь как демонстрационный вариант, не имеющий практической ценности из-за низкой эффективности.

В интернете тиражируется руководство по сборке теплового насоса на базе компрессора от кондиционера, емкости из нержавейки (конденсатор) и пластиковой бочки (испаритель). Рассказав, как накрутить медные трубки на баллон и закрепить компрессор на стене, автор заканчивает свое повествование советом после завершения сборки обратиться к мастеру, который согласится выполнить пусконаладку и исправить все допущенные самодельщиком «косяки». Назвать эту инструкцию серьезным подспорьем для самостоятельной работы нельзя.

Рекомендуем почитать:

• Какой газовый котел лучше выбрать: виды, характеристики, фирмы
• Печи-камины для дачи — разновидности, как выбрать свой вариант?
• Нагревательные маты для теплого пола: монтаж под плитку и подключение
• Котельная в частном доме: основные требования и обустройство