Солнечный коллектор для бассейна является бесплатным источником энергии, позволяющим осуществлять подогрев воды. Оборудование имеется в свободной продаже. Умельцы, при желании сэкономить, сами изготавливают коллекторы из гибкого шланга или пластиковой трубы.

Принцип работы солнечных коллекторов для бассейна

Существует несколько видов коллекторов, различающихся устройством.

Однако работают все они по одному принципу:

1. Аккумулирующий элемент поглощает энергию солнца. Устроен он по принципу теплообменника. От поглощенного солнечного тепла прогревается циркулирующая жидкость.
2. Подогретая солнечной энергией вода сбрасывается в бассейн. Из чаши в теплообменник поступает новая порция жидкости.
3. Замкнутый цикл циркуляции воды происходит беспрерывно. За эту часть работы отвечает циркуляционный насос. Система функционирует, пока есть солнечный свет.

Полноценный обогрев бассейна солнечные коллекторы не способны обеспечить. Во-первых, эффективность их возрастает только летом, когда на улице стоит жаркая погода. Во-вторых, коллекторы способны компенсировать максимум 40% расхода энергоносителей, используемых для получения тепла.

Совет! Оборудование примерно в два раза снизит расходы на обогрев воды, если бассейн накрывать тентом или любым другим видом крышки на время, когда его не используют.

Плюсы и минусы подогрева бассейна солнечными коллекторами

Перед тем как установить оборудование для аккумуляции солнечной энергии, надо взвесить его преимущества и недостатки.

1. Стоимость аккумулирующего оборудования для бассейна доступна рядовому покупателю. Коллекторы можно приобрести за небольшую стоимость.
2. Простота устройства позволяет самостоятельно создавать коллекторы из пластиковых труб.
3. Объем нагретой солнечной энергией воды можно регулировать самостоятельно. Схема проста: чем больше коллекторов, тем больше жидкости они способны прогреть.
4. Аккумулирующие устройства просты в эксплуатации. Отсутствует необходимость приглашать специалистов для подключения к системе.

Из недостатков выделяют только два неоспоримых факта. Организовать полноценное отопление бассейна солнечным коллектором невозможно. Вдобавок в пасмурную или холодную погоду его эффективность снижается.

Виды солнечных коллекторов для нагрева воды в бассейне

Условно все аккумулирующие устройства делят на два типа:

Открытые и закрытые солнечные коллекторы отличаются устройством аккумулирующего элемента. От его конструкции аналогично зависит производительность оборудования.

Вакуумные гелиосистемы трубчатого типа в качестве аккумулирующего элемента имеют специальные колбы из стекла. В зависимости от конструкции, они бывают с одной или двумя стенками. Из колбы полностью выкачан воздух. Созданный искусственным путем вакуум является отличным теплоизолятором. Внутри стеклянной колбы с вакуумом расположена медная трубка теплообменника, по которой циркулирует вода из бассейна.

В одном гелиоколлекторе набор стеклянных колб с медными трубками подключен к основному узлу – распределителю. Модуль помогает смешивать потоки, направляет подогретую воду в бассейн, а из чаши забирает холодную жидкость.

Солнечные вакуумные гелиоколлекторы способны подогревать воду в бассейне даже с наступлением холодов. Однако их эффективность вдвое снижается. При ясной солнечной погоде поздней осенью коллектор компенсирует максимум 20% расхода энергоносителей, используемых для получения тепла.

Совет! Установленный солнечный вакуумный коллектор для бассейна закрытого типа способен обеспечить купальный сезон с середины весны до конца октября.

Панельные коллекторы внешне напоминают окно, только с темным стеклом. Прибор для обогрева воды в бассейне состоит из алюминиевого корпуса. Внутри установлен теплообменник из набора трубок. Они бывают медные или алюминиевые. Теплообменник соприкасается с металлической панелью с селективным напылением. Сверху аккумулирующий элемент закрыт темным стеклом.

Вода в теплообменнике быстрее нагревается за счет отраженного металлической пластиной солнечного тепла. Из медных или алюминиевых трубок она за счет принудительной циркуляции поступает в бассейн. Коллекторы панельного типа эффективны при солнечной жаркой погоде. Для подогрева бассейна их чаще используют на юге или в районах с умеренным климатом. После наступления холодов КПД гелиоколлектора сильно снижается.

Коллекторы пирамидального типа созданы для бытового применения. Оборудование эффективно с небольшими надувными и каркасными бассейнами. В жаркую солнечную погоду пирамидальные гелиоколлекторы способны поддерживать температуру воды в диапазоне от + 23 до + 25 о С.

В системе бассейна коллектор подключают к насосной станции. Нагрев воды происходит внутри абсорбера, роль которого исполняет намотанный на основание шланг сечением 25-40 мм. Под аккумулирующим устройством установлен зеркальный отражатель солнечного света. Сверху шланги обычно закрыты прозрачным колпаком.

Из всех существующих типов, пирамидального вида коллектор для бассейна своими руками собирают чаще всего. Это связано с простотой устройства и компактностью. Вдобавок за счет намотки шланга пирамидой увеличивается производительность оборудования.

Гибкий солнечный коллектор сделан из эластичных материалов, чаще всего используется резина. Внешне он напоминает коврик. Гелиоколлектор бывает только открытого типа. Используется он чаще всего с мобильными надувными бассейнами. Коврик легко сворачивается рулоном. Вместе со спущенной чашей бассейна коллектор легко перевозить в багажнике машины на дачу.

Скорость нагрева воды зависит от площади солнечного гелиоколлектора. Для каждого бассейна индивидуально подбирают коврик по размеру. Изделие укладывают на солнечном месте, подключают шлангами к насосной системе купели.

Как сделать солнечный коллектор для нагрева бассейна своими руками

Несмотря на простоту устройства, гибкий или пирамидальный бытовой коллектор стоит в районе 20 тыс. рублей. Если просчитать отдельно расходы на приобретение комплектующих элементов, то сделать солнечный коллектор для бассейна получится за 6-7 тыс. рублей.

Основные расходы пойдут на покупку шланга. Сначала нужно рассчитать его длину и толщину. Обычно вода в системе бассейна циркулирует со скоростью от 0,4 до 0,7 м/с. При таких параметрах 1 м шланга сечением 25 мм за час жарким солнечным днем способен выдать 3,5 л горячей воды. Взяв этот показатель производительности за основу, рассчитывают общую длину шланга с учетом объема воды в бассейне.

Важно! Расчеты получатся всегда примерные, так как на нагрев воды влияет температура наружного воздуха, интенсивность использования бассейна, наличие укрытия чаши и другие нюансы.

Проще всего собрать для бассейна солнечный коллектор из ПНД труб черного цвета. Оптимально отдать предпочтение пирамидальной конструкции открытого типа. Трубу покупают именно черного цвета, чтобы лучше притягивалась солнечная энергия. Светлые оттенки отражают солнечный свет. Например, в трубе голубого цвета вода медленнее будет прогреваться.

Совет! При покупке ПНД трубы нужно удостовериться в наличии на черных стенках продольной синей полосы. Маркировка обозначает, что пластик не технический, а подходит для питьевой воды.

Каркасом коллектора выступает пирамида из бруса. Для ее изготовления берут квадратный кусок фанеры площадью 1 м 2 . По центру фиксируют стойку. От углов фанеры к вершине опоры устанавливают наклонные элементы из бруса. Получившаяся пирамида напоминает подставку под новогоднюю елку. На готовую конструкцию спиралью наматывают ПНД трубу. Между каждым витком оставляют зазор около 1,5 см. К наклонным элементам пирамиды трубу фиксируют хомутами. Крепления предотвратят съезжание витков. Концы трубы подключают к насосной системе бассейна.

Совет! Чтобы повысить эффективность самодельного коллектора, на основании из фанеры наклеивают любой фольгированный материал. Отражатель будет направлять солнечные лучи на шланг.

На видео пример солнечного коллектора:

Чтобы изготовить закрытого типа солнечный коллектор для уличного бассейна, нужно выполнить следующие действия:

1. Максимально ближе к бассейну на солнечном участке выбирают место под панельный гелиоколлектор. Лицевая часть аккумулирующего устройства должна смотреть на юг. Выбранное место очищают от травы, снимают лопатой дерновой слой. Дно ямы застилают геотекстилем, засыпают до уровня земли песком и щебнем. Сверху на подушке выкладывают площадку из тротуарной плитки, накрывают ее любым гидроизоляционным материалом.
   
   
2. Из бруса сечением 50х50 мм собирают раму, которая исполнит роль каркаса короба. Внутри здесь будет лежать труба. Нижнюю часть рамы обшивают фанерой. Этой плоскостью короб будет направлен на север.
   
   
3. Раму щита усиливают монтажными уголками. Аналогично из этих элементов устанавливают выступы, за которые будет фиксироваться шланг коллектора. Из бруса собирают каркас для вертикальной установки щита. Располагают его на подготовленной площадке. К каркасу тыльной стороной, обшитой фанерой, крепят щит.
   
   
4. По периметру рамы с лицевой стороны крепят рейки. Они должны иметь пазы под стекло. Весь щит красят краской черного цвета. Внутри щита укладывают шланг черного цвета. Расстояние между каждой линией выдерживают 4,5 см. К заранее подготовленным выступам шланг фиксируют хомутами или пластиковыми держателями. Трубу изогнуть под крутым углом для укладки в короб не получится. Ее режут кусками, а для соединения применяют фасонные элементы: уголки, муфты.
   
   
5. После монтажа шланг коллектор подключают к насосной системе бассейна, проводят гидравлическое испытание. Если все нормально, приступают к остеклению. Для этих целей оптимально использовать стекло. Если его нет, подойдет поликарбонат, но его прозрачность меньше, за счет чего снизится КПД коллектора.
   
   

После остекления можно осуществлять подогрев воды в бассейне солнечным коллектором самостоятельной сборки. Система запускается от ручного включения насоса. При желании можно поставить автоматику с термодатчиками.

Жарким солнечным днем вода внутри шланг аккумулирующего устройства прогреется до температуры + 70 о С. Примерно за 4-7 часов работы циркуляции вода в бассейне прогреется до + 25 о С. Однако эти показатели примерные. Температура нагрева зависит от объема бассейна и размера коллектора.

Правила эксплуатации

Чтобы получить эффективный нагрев бассейна солнечным коллектором, надо правильно его эксплуатировать. Существует ряд правил, которые желательно выполнять:

1. Оптимальным местом установки аккумулирующего оборудования является крыша здания, но как можно ближе к бассейну.
2. Гелиоколлектор эффективнее работает при горизонтальном расположении. Допускается вертикальная установка, но с максимальным наклоном 30 о.
3. Подающие трубы располагают выше по отношению к обратному трубопроводу. Это связано с тем, что по закону физики горячая вода направляется вверх.
4. Лицевую сторону аккумулирующего устройства всегда располагают на южную сторону. Допускается отклонение максимум до 45 о.
5. Если в течение дня участок освещается солнцем менее 5 часов, то он не подходит для установки коллектора.

По окончании купального сезона в бассейне из аккумулирующего устройства сливают остатки воды. Оставлять жидкость нельзя, так как зимой она замерзнет, разорвет трубки.

Заключение

Солнечный коллектор для бассейна прослужит от 10 до 20 лет при условии соблюдения правил эксплуатации. Оборудование оптимально зимой хранить в сарае, а с наступлением лета вновь выносить на улицу.

Чтобы изготовить солнечный коллектор, который вы сможете использовать для обогрева воды в бассейне, самостоятельно необходимо ознакомиться с существующими на сегодняшний день вариантами конструкций. Подобные конструкции отличаются друг от друга своей стоимостью, необходимыми для их сборки материалами и технологиями.

Следует отметить, что некоторые из самодельных солнечных коллекторов не только не уступают по своим техническим показателям профессиональному оборудованию, но и значительно превышают их. Также необходимо знать, что каждая из этих конструкций работает практически по одному и тому же принципу, хотя для сборки и используются самые разные материалы.

Собираем распределитель энергии

Самой дорогой конструкцией кустарного производства считается модель с мощностью до 2000 вт. Для ее сборки необходимо наличие:

• Металлопластиковых труб;
• Деревянного короба;
• Каркаса, который используется, чтобы закрепить деревянный короб в нужной позиции;
• Черной краски;
• Защитной поверхности (желательно стекла).

В дальнейшем возможно проведение более подробной спецификации. Например, если делать солнечный коллектор для бассейна своими руками, необходимо наличие небольшого насоса.

После того, как будут подготовлены вышеперечисленные материалы, нужно выбрать подходящее место. Установить солнечный водонагреватель рекомендуется вблизи бассейна. Местность должна быть открытой. Так вы сможете избежать потерь тепла во время транспортировки воды. Нельзя забывать и об угле наклона коллектора. Он определяется с учетом специфики местности, где и будет установлена конструкция.

В случае солнечной батареи для бассейна, угол должен быть не более 50º.

Чтобы установить каркас конструкции, нужно подготовить место. С этой целью сооружается уплотненная подушка с использованием щебня, платформа из тротуарной плитки или обычная бетонная стяжка.

Затем укладывается змеевик, для чего нарезают брус, соединяют его хомутами и саморезами, обшивают фанерой. Если учитывать вес такой платформы (до 30 кг), то совершенно очевидно, что несущий каркас необходимо соорудить качественно и прочно. Вместе с этим не стоит забывать и о воздействии веса стекла, воды, снега и ветра. После изготовления платформы, ее следует окрасить в черный цвет.

Параллельно сооружается несущий каркас, или же рама коллектора. Для этого устанавливаются анкеры, к ним крепятся брусья поперечные. Далее производится сборка деревянного каркаса по вашей собственной схеме. После этого платформа закрепляется на раму. При этом необходимо соблюсти нужный угол.

Произведите разметку мест, где планируете провести трубы и установите заранее подготовленные для этого пластиковые крепления, которые можно приобрести вместе с металлопластиковыми трубами. Крепления также следует окрасить в черный цвет.

По завершению этих работ начинается сборка солнечного аккумулятора. Нарезанные трубки вместе с собранными фитингами крепятся на змеевик. Затем все красится в черный цвет.

Для окрашивания лучше использовать пульверизатор или баллончик.

Когда конструкция будет собрана, к ней подключается насос, а трубы выводятся непосредственно в бассейн. Трубы должны выходить со дна бассейна. Для коллектора лучше выбирать не очень мощную насосную установку, так как вода в трубах должна проходить медленно и основательно прогреваться.
Схема подключения солнечного коллектора для бассейна Чтобы не было теплопотерь необходима установка защитного стекла, толщиной не меньше четырех миллиметров. Если тестирование системы пройдет успешно, то ваша самодельная готова к эксплуатации.

Методы экономии при нагреве бассейна

Принимая во внимание тот факт, что при сооружении самодельных солнечных аккумуляторов для бассейна, некоторые материалы можно заменить другими, более дешевыми аналогами, которые помогут владельцам частных домов сэкономить довольно существенную сумму. Среди рекомендаций специалистов в этом направлении можно выделить следующие:

1. Чтобы удешевить конструкцию, металлопластиковые трубы можно заменить ПВХ-аналогами. Они обойдутся намного дешевле, также как и их соединения на основе клеевых составов.
2. Вместо «змейки» можно использовать «решетку», уголки которой будут предварительно заменены тройниками. Тогда и насос понадобится менее мощный, который также обойдется дешевле.
3. Чтобы еще больше увеличить КПД солнечного коллектора и предотвратить теплопотери, необходимо утепление задней стенки при помощи минеральной ваты и пенопласта, а щели между бортом и коллектором нужно заделать силиконом.
4. Уплотненную резину необходимо подложить по всему периметру конструкции под стекло. Это также предотвратит потерю тепла.
5. Термореле поможет вам автоматизировать процесс нагрева воды. Оно отключит насос после того, как температура воды прогреется до требуемой кондиции, а также включит систему при остывании бассейна.

Если вы хотите еще более упростить конструкцию солнечного нагревателя для бассейна, используйте для этого обычный шланг или полиэтиленовую трубу, которая будет размещена в форме спирали на обычной доске. Она подсоединяется она к бассейну. Длина трубы должна быть 50 м. или больше. В такой конструкции необходимо установить циркуляционный насос, который используется для прокачки холодной воды.

Некоторые особенности самодельных солнечных батарей

Если в конструкции солнечного нагревателя для бассейна использованы металлические трубы, необходимо учесть, что они подвержены влиянию перепада температур, а также высокой влажности.

С наступлением первых заморозков коллекторы с металлическими трубами должны быть немедленно отключены от водопровода, а оставшуюся в системе воду необходимо тщательно слить. Если жидкость в металлических трубах останется, то это грозит их полным разрушением при морозе.

Владельцы трейлера, на котором они любят путешествовать, могут изготовить туристический вариант солнечного коллектора с использованием минимума расходных материалов. Для этого необходимо наличие:

• Накопителя для воды;
• Трубопровода;
• Деревянных брусиков;
• Стального листа.

При сооружении солнечного коллектора необходима установка специальной системы фильтрации. А если вы хотите, чтобы вода не остывала, особенно в ночные часы, то бассейн лучше накрывать тентом. При солнечной погоде за несколько часов работы насоса коллектора температура воды прогревается от 25° вплоть до 30°. Подобную систему всегда можно дополнить разным оборудованием, например, электромагнитным клапаном, который управляется фотореле или таймером.

Использование солнечного нагревателя бассейна позволит вам избежать простуды или других заболеваний, которые могут появиться после купания в холодной воде. Показатель температуры в бассейне всегда будет на таком уровне, что купаться вы сможете комфортно, без ощущения холода.

Кроме самодельных коллекторов, можно использовать и заводские образцы, которые представлены сегодня на рынке. Они отличаются друг от друга мощностью, площадью поверхности и производительностью. Хотя приобретение заводских моделей обойдется владельцам частных домов гораздо дороже, чем создание самодельного солнечного коллектора для бассейна.

У меня коллекторы 2 шт. уже лет 8, не менее, беспокоюсь, что скоро ремонтировать будет нечего, материал вроде по описаниям полипропилен (Санхитер 0,6м х 6м). Я когда у себя разводил воду для полива и другие летние времянки, то все делал сваркой ПНД, аппарат точно такой, как для трубы из полипропилена, только насадки немного других размеров под линейку ПНД (у меня вроде на 20, 25, 32 и 40). На одном из рынков несколько лет назад случайно набрел, у них и практически все фитинги (уголки, тройники, соединители и т. п.) были разных размеров, все как для полипропилена. Недавно заезжал к ним, говорят, что все могут привезти. Странно, что многие "профессионалы" по воде (а спрашивал у многих) даже не слышали об этом, пытались меня поднять на смех, что мол это невозможно для ПНД, они мол не первый год в этом бизнесе, паяется мол только полипропилен, а ПНД только на разъемных фитингах, то есть просто не знают. Но я думаю по другому сделать, практически без фитингов: взять основную тонкостенную (2 мм) трубу ПНД для нагрева 20 или 25, кусками длиной не более по 6-10 метров и врезать (сварить этим "паяльником") их в толстостенную (4-5 мм) трубу диаметром 40 или 50, у них есть с толщиной стенок до 4-5 мм, что должно обеспечить надежное паяное соединение. То есть технология вроде несложная: нарезать отрезки основной "греющей" трубы (20-25), а в соединительной (40 или 50) насверлить отверстия под паяное соединение (20-25) с шагом, чтобы влез "паяльник" и собрать так несколько секций, соединив их потом параллельно. У меня есть плоская крыша, мягкая кровля, практически полный день освещаемая солнцем, нагревается на солнце аж "пятки жжет", вот я и мечтаю ее задействовать, а полная площадь там около 120-130 м2. Сейчас просто не используется. Я уже без солнечного коллектора не представляю себе нагрев бассейна, так что эта работа у меня в перспективе точно. Сначала опробую без фитингов, если окажется лажей, то буду паять с фитингами, но именно все из ПНД. Если бы были доступны трубы и фитинги из черного полипропилена с добавками от разрушения ультрафиолетом, то, конечно, делать лучше из него (если цена устроит), так как теплопроводность полипропилена выше по сравнению с полиэтиленом, но заниматься покраской существующих полипропиленовых труб не хочу, тем более они многослойные, и совсем неясно как там в итоге с теплопроводностью, стоит ли эта игра свеч. А ПНД для воды у меня на крыше уже много лет (лет 5-6, не меньше), всегда под открытым небом и ничего с ней не делается. Я когда в первые годы возился с этими полипропиленовыми коллекторами (Санхитер), то первое, что попробовал, это поместить их в ящик. Все утеплил, пытался закрыть короб оконными рамами со стеклом (достались по случаю даром), полиэтиленом (одинарным, двойным и армированным), сотовым поликарбонатом, но после 2-х лет мучений все это "остекление" выбросил и оставил коллекторы открытыми. Никакого заметного эффекта от такого "парника" не получил, скорее наоборот - потерял часть тепловой энергии, а вот с конденсатом намаялся, иногда чуть ли не до обеда никак не просохнет, даже хотел туда вентиляторы с питанием от солнечных батарей воткнуть для ускорения вывода конденсата. Может там какой парниковый эффект и был, но солнечное излучение явно уменьшалось с этой водяной пленкой, даже на стекле, не говоря о других, менее прозрачных материалах. Так что для самодельного коллектора я сторонник открытой системы, пока, из всего, что видел и про что читал, остановился на описанной мной конструкции. Надеюсь, что что-то толковое, недорогое и технологичное из этого получится. И как уже описывал ранее, основной упор на максимальный поток воды через коллектор с минимальным перепадом температуры воды в коллекторе между входом и выходом и максимальное утепление подводящих труб. Когда делал остекление, была еще мысль (так и не реализовал) вместо остекления короб укрыть мелкой пластиковой сеткой для уменьшения остужения коллектора ветром, может там не так будет с конденсатом (все наверно испытывали на себе, насколько жарко в сетчатом домике, по сравнению с открытой площадкой). Может кто попробует или сразу посмеется и докажет абсурдность этой идеи.

При наличии бассейна особенно актуально стоит вопрос подогрева воды в нем. С этой функцией может справиться специальный безнапорный солнечный коллектор, использующий современные вакуумные трубки с двойным вакууммированием. Например, коллектор с 20 такими трубками имеет обозначение SCH-20 dvt.

На стадии проектирования необходимо тщательно продумать схему подогрева воды.

Нагревание воды в бассейнах как закрытого, так и открытого типа с помощью солнечного коллектора для бассейна - это выгодно, эффективно и экологично. Оборудование не требует особого ухода, кроме чистки вакуумных трубок. Срок службы такого коллектора не менее 20 лет.

Комплект оборудования на базе солнечных коллекторов для отопления бассейна состоит из:

Безнапорного солнечного коллектора (или коллекторов) с трубками с двойным вакууммированием;

Циркуляционного насоса;

Контроллера управления циркуляционным насосом и датчиков температуры.

Механизм работы подобной системы прост: при остывании воды в бассейне ниже установленного значения и температуре на коллекторе больше чем температура в бассейне, контроллер включает циркуляционный насос и вода из бассейна поступает в солнечный коллектор, где она и нагревается, направляясь затем обратно в бассейн. Если солнечный коллектор остывает (например ночью) и его температура становится ниже температуры вводы в бассейне, то контроллер отключает циркуляционный насос, нагрев воды прекращается.

Солнечный коллектор размещается на крыше бассейна или на свободной площадке рядом с бассейном.

Выбор солнечного коллектора для бассейна

При установке системы подогрева воды необходимо учитывать:

Географическую точку установки бассейна;

Тип бассейна (закрытый, открытый);

Параметры бассейна (длина, ширина, глубина, цвет, тип покрытия, объем, площадь поверхности и т.д.);

Насколько хорошо утеплен бассейн;

Требуемую температуру нагрева воды.

В бассейнах длиной 25-50м достаточно, чтобы температура держалась на уровне +22°С, в меньших бассейнах (длина - 8-16м) - +23-26°С.

Если в бассейне практикуется лечебное плавание, температура должна превышать +26-28°С, купание детей - +28-30°С. В крытых бассейнах необходимо поддерживать особый микроклимат и температуру воды на уровне +24-28°С.

Для крытого бассейна поверхность коллектора ориентировочно должна составлять 50-70% площади поверхности воды, для открытого - 70-100% площади. Но это чисто теоретические и сильно ориентировочные рекомендации.

Выбор солнечного коллектора для бассейна напрямую зависит от теплопотерь бассейна. Теплопотери крытого бассейна значительно меньше, чем открытого. В последнем наибольшие теплопотери приходятся на ночное время суток, при этом монтаж укрытия позволяет снизить уровень потерь на 80% в зависимости от качества конструкции.

19.05.2014

Подогрев воды в бассейне с использованием энергии солнца и солнечных коллекторов.

При проектировании бассейна любого типа необходимо заранее продумать систему подогрева воды. Температура воды, так же как и температура воздуха, зависит от возможной активности людей. При одинаковой температуре воды и воздуха в бассейне 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 в бассейне должна превышать 26-27°С, а лучше всего быть в пределах 28°С (при температуре ниже 25°С есть возможность появления судорог).

В связи с этим в индивидуальных бассейнах крытого типа рекомендуется поддерживать температуру воды на уровне 24-28°С, а в ваннах бассейнов предназначенных для купания маленьких детей - 28~30°С. В идеале в крытых индивидуальных бассейнах должны быть следующие параметры микроклимата: температура воды 24-28°С; температура воздуха на 2-3° выше температуры воды (26-31°С), 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, где расположен бассейн.

Подвижность людей в бассейнах открытого типа обычно выше, чем в закрытых. Поэтому, температура воздуха в открытых бассейнах обычно ниже и составляет 21-25°С, а температура излучения значительно выше, при наличии солнечной радиации (инсоляции). Следует добавить благотворное воздействие свежего воздуха, что сохраняет ощущение комфортности даже при более низких температурах и высоких скоростях движения наружного воздуха. С целью создания комфорта и улучшения микроклимата, особенно при длительном купальном сезоне, а также использовании бассейна в зимнее время рекомендуется осуществлять подогрев с помощью теплового пола.

Долгое время открытые бассейны обогревались от системы отопления дома с использованием противоточного теплообменника. Однако в последние годы появилось много новых вариантов обогрева бассейнов с использованием агрегатов, серийно выпускаемых промышленностью: обогрев от отопительного котла, прямоточные топливные нагреватели, прямоточные нагреватели с электроприводом, тепловые насосы, обогрев с помощью солнечных коллекторов.

Для владельцев плавательных бассейнов как открытого, так и закрытого типов, очень выгодно использовать солнечную энергию для нагрева и поддержания комфортной температуры воды. Преимущества подобного способа обогрева будут существенней, если система подогрева воды в бассейне связана с солнечной системой отопления всего дома, так как это позволяет использовать избыток тепла в период максимальной инсоляции, что в конечном итоге сокращает срок окупаемости гелиосистемы. Помимо этого, наличие бассейна позволяет избежать перегрева теплоносителя в гелиоконтуре в летнее время.

Единственным требованием для эффективной работы солнечной системы является необходимость размещения коллекторов таким образом, чтобы солнечные лучи поступали на коллекторы в течение четырех-пяти часов в день. В таком случае можно поднять температуру воды до 25-30°C. Солнечное излучение может продлить купальный сезон в открытых плавательных бассейнах на 1,5...2 месяца в год, и вполне заменить традиционный источник энергии (в летний период) что сэкономит расходы на топливо.

Механизм действия солнечного нагрева бассейна.

Любая солнечная система отопления бассейна состоит из трех основных элементов:

1. солнечный коллектор;
2. фильтр насоса;
3. клапан управления.

Механизм действия очень прост. Подогреваемая вода из бассейна направляется через фильтр в теплообменник гелиосистемы. Фильтр используется для предотвращения попадания мусора в солнечные коллекторы. В некоторых случаях может понадобиться дополнительный насос или чуть более мощный насос для системы фильтрации. Наиболее эффективные из современных систем включают в себя автоматический отводной клапан.

Система фильтрации бассейна настраивается на работу во время наиболее интенсивного солнечного освещения. В течение этого времени, если датчики определяют, что на солнечный коллектор поступает достаточное количество тепла, они дают автоматическому отводному клапану команду направить поток воды из бассейна через теплообменник солнечного коллектора, где она нагревается. (Когда температура воды достигла заданной в программе нагрева, она просто будет проходить мимо теплообменника и попадать обратно в бассейн с нагретой до нужной температуры водой). Внутри теплообменника вода нагревается благодаря воздействию на нее теплоносителя, который циркулирует в замкнутой системе подключенных солнечных коллекторов. Нагретая таким образом вода возвращается в бассейн. Когда солнечный коллектор остывает, вода через него не прогоняется.

Солнечный коллектор чаще всего размещается на крыше, однако при этом нужно соблюдать основные проектные нормы. Место размещения должно быть ровным либо иметь небольшой наклон (не более 30 градусов к горизонтали), обратный трубопровод должен располагаться выше, чем трубы подачи воды, а все шланги - постепенно подниматься по отношению друг к другу, чтобы во время работы из них вытеснялся весь воздух.

При установке солнечного коллектора на скатных крышах он не должен отклоняться от направления на юг более чем на 45°, но для установки пригодны и крыши, скаты которых направлены на восток или запад, но при этом используются солнечные коллекторы с соответственно увеличенной площадью.

При установке вакуумного трубчатого солнечного коллектора на плоской крыше под углом <15° направление гелиоколлектора на стороны горизонта благодаря высокому солнцестоянию в летние месяцы имеет второстепенное значение. При установке комбинированных систем для поддержки системы отопления в первую очередь необходимо учитывать возможность настройки системы под условия, определяющие потребность здания в тепловой энергии. Эффективный отвод тепла от гелиосистемы к воде в бассейне предполагает большую пропускную возможность системы при относительно небольшом повышении температуры. При пропускной возможности 70 - 100 литров в час/м2 площади поверхности абсорбера при интенсивности солнечного облучения 800 Вт/м2 устанавливается разбежка между температурами в подающем и обратном трубопроводах в пределах приблизительно 6-8 K.

Относительно ухода и эксплуатации солнечных систем для обогрева бассейнов можно сказать, что они отличаются простотой. Фактически, в большинстве случаев не требуется никаких дополнительных мер, кроме обычной чистки фильтров и подготовки к зимнему сезону. На зиму из системы сливают воду; однако иногда и этого не требуется, если система делает это автоматически. Оборудование для солнечного нагрева бассейна служит минимум 20 лет, при этом гарантийный срок – 5-10 лет.

Рисунок 1 -

а - одноконтурная схема; б - схема солнечной теплонасосной установки;

1 - бассейн; 2 - насос; 3 - фильтр; 4 - обратный клапан; 5 – солнечный коллектор; 6 - воздушник; 7 - байпас с вентилем; 8 - тепловой насос; 9 - теплообменник; 10 - трехходовый клапан.

Существует множество схем использования солнечных коллекторов для нагрева воды . Одна из возможных схем гелиоустановок для подогрева воды в плавательном бассейне показана на рисунке 1 а .

В схеме предусмотрены:

• обратный клапан;
• воздушный клапан;
• байпасная линия с вентилем;
• специальные датчики.

Как возвратный клапан, так и стравливающие (воздушный) клапана должны размещаться на высоте более 1 метра над уровнем воды в бассейне, чтобы предотвратить обратный отток воды в бассейн и сплющивание шлангов, когда солнечный коллектор в конце каждого рабочего цикла сбрасывает воду. Все коммуникации к фильтрационной системе бассейна должны подсоединяться после фильтра, но перед любым существующим традиционным нагрывателем, чтобы избежать избыточного давления в системе.

Схема комбинированной солнечной теплонасосной установки для обогрева плавательного бассейна показана на рисунке 1, б . Летом в бассейне поддерживается температура не ниже 20°C. Это обеспечивается с помощью солнечного коллектора. При неблагоприятных погодных условиях включается тепловой насос, использующий солнечный коллектор в качестве испарителя.

Для нагрева воды в плавательном бассейне могут использоваться следующие типы солнечных коллекторов:

• вакуумные трубчатые солнечные коллекторы;
• плоские или высокоселективные плоские солнечные коллекторы;
• абсорберы.

Виды коллекторов

С целью наглядного сравнения характеристик тепловой эффективности различных типов солнечных коллекторов , приведем график КПД для трех рассмотренных типов гелиоколлекторов при мощности солнечного излучения в 600 Вт/м2.

1. вакуумный трубчатый солнечный коллектор;
2. плоский солнечный коллектор с селективным покрытием;
3. открытый солнечный коллектор/абсорбер.

Выбор размера солнечного коллектора для нагрева бассейна.

Расчет системы солнечных коллекторов для подогрева воды в плавательном бассейне зависит от интенсивности солнечного облучения площади коллекторов и от потребности в теплой энергии для подогрева воды в бассейне.

На размеры солнечного коллектора влияют следующие факторы:

• место расположения солнечного коллектора, тип коллектора, ориентация и угол его наклона,
• тип плавательного бассейна (открытый или закрытый),
• параметры бассейна (объем, площадь поверхности, глубина, цвет бассейна, тип укрытия),
• посещаемость бассейна,
• время снятия укрытия,
• подача свежей воды в бассейн,
• требуемая и допустимая максимальная температура воды в бассейне

Поверхность солнечных коллекторов для обогрева воды в бассейне должна составлять:

• в случае крытого бассейна - около 50-70 % площади поверхности воды;
• в случае открытого бассейна - около 70-100 % этой площади.

Следует заметить, что интенсивность солнечного излучения – величина не постоянная, она изменяется как в течении дня, так и на протяжении всего года, кроме того она хаотически колеблется при переменах погодных условий.

Открытый солнечный коллектор (абсорбер) должен быть изготовлен из коррозионно-стойких материалов, чтобы не подвергаться агрессивному действию воды из бассейна. Кроме того, материал должен:

• выдерживать температуру от -30 до 70°C;
• обладать хорошей поглощательной способностью;
• обладать высоким коэффициентом теплопроводности.

Через гелиоколлектор прокачивается большое количество воды, и должно быть обеспечено такое поперечное сечение каналов, чтобы гидравлическое сопротивление было минимальным. Наиболее подходящими материалами являются окрашенные в черный цвет:

• полиэтилен;
• полипропилен;
• синтетический каучук.

Первые два материала дешевы, а каучук значительно дороже, но более стойкий. При годовом поступлении 1050 кВт*ч/м2 солнечной энергии на горизонтальную поверхность и площади коллектора 800 м2 за сезон гелиоустановка может дать 170 МВт*ч теплоты, а потребность в теплоте составляет 270 МВт*ч. В данном случае солнечный коллектор для бассейнов не имеет остекления, вода в нем подогревается на 3,5°C, и средняя тепловая мощность установки за сезон составляет 270 кВт, а ее КПД - 38,3%. Длинные оребренные трубы изготовлены из полипропилена, а прямой и обратный соединительные трубопроводы - из полиэтиленовых труб.

Борьба с тепловыми потерями бассейна.

Бассейн теряет теплоту при:

• испарении воды и нагреве подпиточной воды;
• естественной конвекции и излучении в окружающую среду;
• переливании через края и разбрызгивании при выходе людей из бассейна;
• первичном подогреве воды;
• заполнении бассейна теплой водой для промывки фильтров;
• теплопроводности от дна к грунту.

Потери тепла зависят также и от привычек пользователей бассейна.

В открытых бассейнах без отопления температура воды возрастает или остается постоянной в дневное время, а ночью значительно снижается. Устройство накрытия над ванной значительно снижает испарение, существенно уменьшает излучение и в некоторой степени снижает теплопотери за счет конвекции. С помощью установки накрытия в период наибольших теплопотерь можно добиться их снижения в открытых бассейнах на 80%. При этом следует иметь в виду, что в связи с большим удельным весом излучения в суммарных теплопотерях существенное значение имеет теплоизоляционные свойства накрытия. Экономия от применения укрытий без теплоизоляции составляет лишь 30-40% по сравнению с теплоизолированным накрытием. Для использования солнечной радиации накрытие следует снять в дневное время. С поверхности накрытия должна быть удалена вода, так как скопление дождевой воды на поверхности накрытий способствует потерям тепла при испарении. Накрытие в виде солнечного коллектора может оставаться над бассейном и в дневное время, когда бассейн не используется. Такое накрытие из светопрозрачного теплоизолирующего верхнего слоя и прилегающего к воде абсорбирующего слоя значительно улучшает поглощение солнечных лучей. Как показали исследования, при благоприятных погодных условиях применение укрытия в виде солнечного коллектора позволяет эксплуатировать бассейн с температурой воды 23°С без дополнительного отопления.

Крытые плавательные бассейны имеют три существенных отличия по сравнению с открытыми

1. Они используются преимущественно в зимний период, когда интенсивность солнечного излучения мала;
2. Уровень температуры в них существенно выше (26-30°C);
3. Часто есть необходимость в кондиционировании воздуха (по крайней мере, в общественных плавательных басплавательными бассейнами :
   сейнах).

Если глубина бассейна не превышает 1 м, то его дно и стены должны быть покрашены краской с высокой поглощательной способностью, а дно, кроме того, должно иметь шероховатую поверхность. Для промывки фильтров используется теплая вода (норма расхода на одну промывку - 0,9 м3 на 1 м2 поверхности бассейна). Теплоту промывочной воды необходимо утилизировать, установив после фильтров теплообменник.

При реализации всех указанных способов энергосбережения потребность в теплоте снижается до 260 кВт*ч/м2 за сезон, что составляет всего 40% первоначального значения. При этом требуемая площадь солнечного коллектора уменьшается до 0,4 м2 (вместо 1 м2) на 1 м2 площади поверхности воды в бассейне. Годовое теплопотребление бассейна составляет 700...800 МВт*ч, среднесуточная теплопроизводительность гелиоустановки за период май-сентябрь 2,5 кВт*ч/м2 в день (максимум 6 кВт*ч/м2) при площади поверхности воды 1500 м2, температура воды на входе в солнечный коллектор 20...27°C, а на выходе 24...36°C при расходе 10...90 м3/ч.

Мировой опыт использования гелиосистем для нагрева бассейнов.

Тибет - самая близкая к Солнцу часть нашей планеты - по праву считает солнечную энергию своим богатством. На сегодняшний день в Тибетском автономном районе Китая построено уже более 50 тыс. гелиоустановок. Солнечной энергией отапливают жилые помещения общей площадью более 150 тыс. м2.

В США эксплуатируют солнечные коллекторы площадью 10 млн м2, что обеспечивает годовую экономию топлива 1,5 млн т. В Германии действует закон, согласно которому каждый гражданин имеет право получить беспроцентный кредит в банке для покупки солнечных коллекторов мощностью от 3 до 5 кВт.

Абсолютный лидер в использовании солнечной энергии для нагрева воды - Кипр, на котором 90 % домов оборудованы солнечными коллекторами.

Департамент энергетики США выяснил, что плавательные бассейны по всей стране потребляют колоссальное количество энергии, и признал обогрев бассейнов одним из наиболее экономически выгодных путей снижения потребления энергии.

В США и Европе солнечные нагреватели для бассейнов используются практически повсеместно. Только в Соединенных Штатах свыше 200000 бассейнов обогреваются солнечной энергией. Самые старые из этих систем находятся в эксплуатации уже более 25 лет и показали себя экономичными, высоконадежными, требующими минимального ухода. Важно отметить, что они хорошо работают и экономят деньги в течение купального сезона даже в условиях северного климата.