Тепловой насос для бассейна: критерии выбора и правила установки

Принцип действия тепловых насосов

Принцип работы устройства для обогрева дома основан на том, что вещество (холодильный агент) может отдавать тепловую энергию либо забирать ее в процессе смены состояния. Эта идея заложена в основу функционирования холодильника (из-за этого задняя стенка прибора горячая).

Термонасос для отопления функционирует следующим образом:

1. Поступающий агент охлаждается на 5 градусов в испарительном отделе на основании энергии от носителя тепла.
2. Охлажденный агент поступает в компрессор, который в результате работы сжимает и нагревает его.
3. Уже горячий газ попадает в отсек для теплообмена, в котором он отдает собственное тепло отопительной системе.
4. Сконденсированный хладагент возвращается к старту цикла.

Устройство

Тепловой насос для отопления дома состоит из нескольких основных контурных элементов:

• контур с теплоносителем, который перемещает энергию от теплоисточника;
• контур с фреоном, который периодически испаряется, забирая тепловую энергию с первого контура, и снова оседает конденсатом, передавая тепло третьему;
• контур, где циркулирует жидкость, являющаяся переносчиком тепла для отопления.

Эксплуатация термо насоса для отопления дома является выгодной с финансовой точки зрения. Причина этого в том, что устройство не требует высокой мощности (соответственно, расход электричества не больше, чем у стандартного бытового прибора), однако при этом производится в 4 раза больше тепла по сравнению с потребляемой электроэнергии.

Также не требуется создавать отдельную линию проводки для подключения насоса.  

Плюсы и минусы

Перед принятием решения, использовать тепловой насос или нет, следует ознакомиться с достоинствами и недостатками его работы. К главным плюсам теплового насоса относится:

• небольшой расход электричества на отопление дома;
• отсутствие необходимости регулярного осмотра и технического обслуживания, что делает затраты на эксплуатацию теплового насоса для отопления минимальными;
• допускается монтаж в любой местности. Насос может работать с такими источниками тепловой энергии, как воздух, почва и вода. Поэтому появляется возможность его установки практически в любое место, где планируется строительство дома. А в условиях отдаленности от газовой магистрали, устройство является самым подходящим методом обогрева. Даже если отсутствует электричество, функционирование компрессора можно обеспечить при помощи привода на основе бензина или дизеля;
• отопление дома осуществляется в автоматическом режиме. Не требуется добавлять топливо или проводить иные манипуляции, как, например, в случае с котельным оборудованием;
• отсутствие загрязнения окружающей среды вредными газами и веществами. Все применяемые холодильные агенты полностью безопасны и экологически пригодны;
• пожаробезопасность. Жителям дома никогда не будет угрожать взрыв или повреждение вследствие перегрева теплового насоса;
• возможность эксплуатации даже при условиях холодной зимы (до -15 градусов);
• качественный тепловой насос для отопления дома может служить до 50 лет. Замена компрессора требуется лишь раз в 20 лет.

Тепловой Насос ВЫГОДЕН или НЕТ?.. Кому не Стоит Покупать Тепловой Насос? (РАЗБОР)

Watch this video on YouTube

Плюсы и минусы

Как и любое устройство, тепловые насосы имеют определенные недостатки:

1. Если температура окружающей среды опускается ниже 15 градусов, то насос работать не сможет. В таком случае потребуется монтаж второго теплоисточника. При очень низких температурных значениях включается котел, генератор или электрический обогреватель;
2. Высокая стоимость оборудования. Оно будет стоить примерно 350 000-700 000 рублей, еще такую же сумму придется потратить на создание геотермальной станции и установку устройства. Дополнительные монтажные работы не требуются только для теплового насоса, использующего воздух в качестве теплового источника;
3. Лучше всего устанавливать тепловой насос в сочетании с теплым полом или вентиляторными конвекторами, однако в старых зданиях потребуется перепланировка и возможно даже капитальный ремонт, что повлечет дополнительные затраты времени и средств. Если частный дом строится с нуля, такая проблема отсутствует;
4. При работе теплового насоса температура грунта, расположенного вокруг трубопровода с теплоносителем, снижается. Это становится причиной гибели некоторых микроорганизмов, участвующих в функционировании окружающей среды. Таким образом, некоторый ущерб экологии все же наносится, однако он существенно меньше урона от газо- или нефтедобычи.

Погружные системы

Погружные насосы опускаются в бассейн и выкачивают из него воду. Бытовые установки могут убрать воду вплоть до 5-10 см от дна водоема, откачка проводится за несколько часов. А более профессиональные оставляют только 1 см, но такие установки нужны в основном общественным бассейнам.

Такие устройства используются раз в сезон, чтобы убрать бассейн на зиму или во время профилактических работ для очистки. Если нужно поменять всю воду, полностью очистить дно или стенки, прибегают к помощи погружных систем. Используемый ранее фильтр снимают: при откачке воды не следует отсеивать грязь, конструкция наоборот рассчитана на прием частиц размером даже в 5 см, пропускает различный мусор.

Особенности монтажа устройства

Порядок подключения теплового насоса для бассейна зависит от особенностей конкретной модели. Поэтому перед началом работ следует внимательно изучить инструкцию изготовителя и точно соблюсти изложенные в ней требования и рекомендации. Обычно промышленные модели поставляются уже в собранном виде и с набором необходимых для установки комплектующих.

Схема функционирования теплового насоса, подключенного к бассейну:1 – Тепловой насос для бассейна2 – Дистанционное устройство управления3 – Чистая вода для бассейна4 – Циркуляционный насос5 – Байпас (обводной канал) и регулировочные клапаны6 – Труба подачи воды из бассейна7 – Фильтр

В ходе подключения понадобится установить пару труб, а также обеспечить электропитание. В систему обслуживания бассейна нагреватель устанавливают таким образом, чтобы он располагался после системы фильтрации и перед хлоратором.

Как показано на этой схеме, тепловой насос следует подключать после фильтра для воды, но перед устройством для ее хлорирования

Очень важно правильно выбрать место для установки оборудования. Обычно тепловой насос типа “воздух-вода” представляет собой агрегат внушительных размеров, напоминающий наружный блок сплит-системы кондиционера

Для установки воздушного теплового насоса необходимо выбрать достаточно просторное место, которое следует защитить от воздействия внешних факторов, например, с помощью навеса

Место для установки такого оборудования должно соответствовать следующим требованиям:

• хорошая вентиляция;
• отсутствие препятствия для передвижения воздушных масс;
• удаленность от открытого огня и других источников тепла;
• защита от воздействия внешних факторов окружающей среды: осадки, падающий сверху мусор и т.п.;
• доступность для технического обслуживания и необходимого ремонта.

Чаще всего тепловой насос устанавливают под навесом. Ради дополнительной защиты можно установить пару боковых стен, однако они никак не должны препятствовать воздушному потоку, который нагнетается вентиляторами.

Насос монтируют на металлической раме, основание должно быть строго горизонтальным. Это позволит минимизировать такие проблемы как вибрация и шум при работе прибора, а также защитит устройство от поломок.

Воздушный тепловой насос следует устанавливать на прочном и строго горизонтальном основании. Это позволит снизить вибрацию при его работе и уменьшить количество шума

При монтаже теплового насоса и подключении его к системе важно убедиться, что все его элементы чистые. Не помешает проверить и внутреннюю поверхность труб, с помощью которых осуществляется подключение

Все места соединения труб, по которым циркулирует вода, должны быть тщательно загерметизированы и проверены на наличие протечек. Чтобы вибрация от теплового насоса во время его работы не передавалась остальной системе, имеет смысл рассмотреть вариант подключения с использованием гибких шлангов.

Особого внимания потребует обеспечение электропитания теплового насоса. Оно должно полностью соответствовать правилам установки электрического оборудования с учетом всех требований пожарной безопасности.

Рядом с бассейном обычно сохраняется высокий уровень влажности, и вероятность контакта электрооборудования с водой существенно возрастает. Поэтому необходимо тщательно заизолировать все места электрических контактов, дополнительно защитив их от возможного контакта с влагой.

В схему подключения теплового насоса к электропитанию в обязательном порядке необходимо включить автоматические выключатели, которые снабжены датчиками, реагирующими на повышение температуры. Понадобятся также устройства защиты, которые предотвратят утечку тока.

Все токопроводящие узлы следует в обязательном порядке заземлить. Для подключения кабелей, как силовых, так и контрольных, понадобятся специальные клеммники. В инструкции производителя обычно указано необходимое сечение электрокабелей, через которые можно выполнять подключение оборудования к электропитанию.

Этих данных необходимо придерживаться. Сечение кабеля может быть больше рекомендованного, но никак не меньше.

Установка теплового насоса для подогрева воды в бассейне производится в соответствии с рекомендациями производителя. Обычно его устанавливают после системы очистки воды, но перед устройством хлорирования, если оно имеется

Тепловой насос «воздух-вода» для дома

Особенностью систем «воздух-вода» является сильная зависимость температур теплоносителя в системе отопления от температуры источника — наружного воздуха. Эффективность подобного оборудования постоянно изменяется как в сезонном отношении, так и в погодных условиях. В этом проявляется существенное отличие аэротермальных систем от геотермальных комплексов, чья работа стабильна в течение всего срока службы и не зависит от внешних условий.

Кроме того, тепловые насосы типа «воздух-вода» способны как обогревать, так и охлаждать воздух в помещениях, что делает их востребованными в регионах с относительно холодными зимами и жарким летом. В целом, использование подобных систем наиболее эффективно в относительно теплых районах, а для северных областей требуется дополнительные средства обогрева (обычно используются электронагреватели).

Как работают тепловые насосы воздух-вода?

В основе работы теплового насоса типа «воздух-вода» положен принцип Карно. Говоря более понятным языком, используется конструкция фреонового холодильника. Хладагент (фреон) циркулирует в замкнутой системе, проходя последовательно стадии:

• испарения, сопровождающегося сильным охлаждением
• подогрева от тепла поступающего наружного воздуха
• сильного сжатия, при котором его температура становится высокой
• конденсации с переходом в жидкое состояние
• прохода через дроссель с резким падением давления и испарением

Для нормальной циркуляции хладагента необходимо иметь два отделения — испаритель и конденсатор. В первом температура низкая (отрицательная), для нагрева используется тепловая энергия из воздуха окружающей среды. Второе отделение служит для конденсирования хладагента и передачи тепловой энергии в теплоноситель системы отопления.

Роль поступающего извне воздуха — передача тепла в испаритель, где температура очень низкая и требует повышения для предстоящего сжатия. Тепловая энергия воздуха имеется даже при отрицательных температурах и сохраняется до тех пор, пока не произойдет понижение температуры до абсолютного нуля. Низкопотенциальные источники тепловой энергии позволяют получать высокую эффективность системы, но при сильном понижении наружной температуры до -20°C или – 25°C система останавливается и требует подключения дополнительного источника обогрева.

Достоинства и недостатки

Достоинствами тепловых насосов «воздух-вода» являются:

• простота установки, отсутствие земляных работ
• источник тепловой энергии — воздух — имеется везде, он доступен и совершенно бесплатен. Для работы системы требуется только электропитание для циркуляционного оборудования, компрессора и вентилятора
• тепловой насос можно конструктивно объединить с вентиляцией, что позволить существенно повысить эффективность работы обеих систем
• отопительная система безвредна для окружающей среды и не опасна в эксплуатационном отношении
• работа системы практически бесшумна, может управляться при помощи систем автоматики

Недостатками теплового насоса «воздух-вода» являются:

• ограниченность применения. Бытовые модели ТН требуют подключения дополнительных систем отопления уже при -7°C, промышленные образцы способны держать температуру до -25°C, что для большинства регионов России слишком мало
• зависимость эффективности системы от температуры наружного воздуха делает работу системы нестабильной и требует постоянной перенастройки режимов функционирования
• для питания вентиляторов, компрессоров и прочих устройств требуется подключение к стабильному источнику электроэнергии

Планируя использование подобной системы отопления и ГВС, необходимо учитывать эти особенности.

Расчет мощности установки

Порядок расчета мощности установки сводится к определению площади дома, подлежащей обогреву, подсчету необходимого количества тепловой энергии и подбору оборудования, соответствующего полученным значениям. Излагать подробную методику расчета нет смысла, поскольку она чрезвычайно сложна, требует знания многих параметров, коэффициентов и прочих значений. Кроме того, нужен опыт выполнения подобных расчетов, иначе результат окажется совершенно ошибочным.

Для решения проблемы рекомендуется использовать онлайн-калькулятор, найденный в сети. Пользоваться им легко, надо лишь подставить в окошечки свои данные и получить ответ. Если появились сомнения, расчет можно продублировать на другом ресурсе, чтобы получить сбалансированные данные.

Несколько слов о расчетах

Один из базовых показателей, которыми необходимо руководствоваться подбирая для своего бассейна тепловой насос — мощность теплообменника, отвечающего за процесс подогрева воды до оптимальной температуры. Чтобы рассчитать этот показатель, необходимо определить уровень энергии, которая будет затрачена на увеличение температуры воды до заданного уровня за единицу времени:

P = 1.16 Х ΔT/t Х V (кВт), где

• 1,16 – коэффициент, дающий поправку на потери тепла при контакте с конструкциями бассейна;
• ΔT – разница между исходной температурой воды и температурой, до которой воду в бассейне необходимо подогреть, ºС;
• t – время, в течение которого тепловой насос позволяет обеспечить подогрев воды до заданной температуры, час;
• V – объем бассейна, куб. м.

Этот расчет позволяет определиться с типом оборудования на начальном этапе, но следует отметить, что здесь не учтены такие факторы, как вентилирование помещения бассейна, кондиционирование воздуха, регулирование влажности воздуха и т. п. Чтобы провести такие подробные расчеты, следует применять более сложные методики, по поводу которых лучше проконсультироваться у специалистов.

Энергию, получаемую с помощью теплового насоса, можно эффективно использовать не только для бассейна, но и для других целей: отопления комнат, подогрева горячей воды в водопроводе, для теплого пола и т.п.

Так выглядит классическая схема подключения теплового насоса в цепь оборудования. Он подключается практически в самом конце цепи, перед хлоратором воды

Максимальный эффект от работы теплового насоса зависит не только от правильного выбора оборудования, но и от других факторов. Например, специалисты рекомендуют использовать при монтаже внутренних теплообменников виброустойчивые трубопроводы, которые покрыты защитной оболочкой. Важным моментом является диагностика состояния оборудования на каждом этапе монтажа

Следует особое внимание уделить дополнительной защите всех электрических соединений, а также использованию вспомогательных материалов, комплектующих узлов и монтажного оборудования, которое рекомендовано производителем выбранного теплового насоса

Частые вопросы потребителей

1. Будут ли издавать шум трубы при работе насоса? Шуметь трубы могут, если насос выбран неправильно, или скопился воздух.
2. Допускается ли применение помпы высокого давления в системе водоснабжения? Такой насос использовать нельзя. Насосы внешне похожи, но в системе подачи воды насосы применяются только для поддержания небольшого давления, если его не хватает.
3. Из чего изготавливают насосы? Многие детали насосов производят из керамики, что обеспечивает малую шумность работы и повышает срок службы.
4. Существуют ли насосы для горячей воды? Такие насосы имеются в продаже. Их применение повысит потребление воды, а также расход электрической энергии.
5. Сколько электричества расходуют насосы? Многие циркуляционные помпы являются экономичными устройствами. Они расходуют энергию как простая лампочка. Производители помп приняли соглашение о присвоении насосам ярлыков, которые показывают их потребление электричества, как в бытовых приборах. Существует специальная классификация.
6. Как часто циркуляционные насосы требуют замены? Если насос высокого качества, то он будет работать долгие годы. Но это зависит от изготовителя. Чтобы насос работал дольше, нужно следовать рекомендациям специалистов: правильно выбирать и устанавливать насос, не допускать попадания воздуха в систему, использовать чистую воду.

Функции насоса

Как известно, насос — это специальное устройство, позволяющее перекачивать жидкость. Он может быть как один, так и несколько. Это зависит от сложности системы водоема, а также объема самой жидкости, находящейся в нем.

Всего существует несколько типов устройств, справляющихся с задачей по-разному. Сюда относятся:

1. Насосы для перекачки жидкости. Они предназначены для заполнения бассейна водой, а также ее выкачивания в случае необходимости.
2. Циркуляционный насос. Такое приспособление обеспечивает движение жидкости в сторону фильтров. Это позволяет очищать воду от всей грязи.
3. Тепловой насос. Он применяется в тех случаях, когда бассейн расположен в крытом помещении или просто нет возможности поднять температуру воды с помощью теплого климата.
4. Насос для создания противотока. Такие изделие пригодятся для сооружения различных гидромассажей, водных аттракционов, эффекта джакузи и тому подобного.

Конструкция и принцип работы

Основным преимуществом тепловых насосов является то, что они позволяют не только полностью автоматически нагревать воду в бассейне, но и регулировать ее температурный уровень в желаемом диапазоне.

После получения обратной связи от владельцев, техническое обслуживание такой станции значительно упрощается. Он использует классическое тепло для нагрева воды в бассейне.

Принцип работы такой же и работает точно так же, как и для аналогичных устройств в системах отопления, когда потребитель получает тепло непосредственно от основного источника: Грунтовые воды, почва или воздух.

Благодаря постоянному нагреву грунтовых вод, независимо от времени года, насос может нагреваться круглый год. Основным элементом, за счет которого такой тепловой насос рассеивает тепло непосредственно от первичного источника, является коллектор.

Чем лучше теплообмен, тем эффективнее он работает. Он оснащен специальным веществом, таким как антифриз, что позволяет поглощать тепло с наименьшим перепадом температур.

Затем тепловой насос сжимает газообразные вещества, поступающие в компрессор, что приводит к резкому повышению температуры, а затем тепло передается по цепи. А затем передается на последний теплообменник, который является последним звеном цепи.

Можно рассмотреть основные преимущества таких насосов:

• способность поддерживать температуру воды на уровне, установленном владельцем в бассейне;
• Энергосбережение при преобразовании в тепловую энергию. Таким образом, такие устройства могут преобразовывать обычную электроэнергию в тепло в соотношении 1:5. Таким образом, из 1 кВт потребляемой электроэнергии вырабатывается около 4 кВт тепловой энергии;
• Максимальная экологичность за счет исключения сжигания топлива и выбросов загрязняющих веществ на каждом объекте;
• Надежность и долговечность. А в случае неисправности он автоматически выключается и сообщает о неисправности;
• Простое управление за счет автоматизации всего процесса позволяет выбрать желаемую температуру без дополнительных манипуляций;
• максимальный КПД среди всех других видов отопления, не только с точки зрения потребления электроэнергии, но и с точки зрения скорости нагрева.

Такие факторы, как

1. Используется как на открытом воздухе, так и в помещении.
2. Местом расположения самого устройства является степень доступности источников, из которых можно получить потенциальную энергию.
3. Если он в здании, то какая у него будет крыша?
4. Исходные значения температуры воды и их максимальные заданные значения.

5. Объем бассейна. Чем больше воды в нем содержится, тем больше производительность устройства.

6. Наличие дополнительных источников тепла и вентиляции, независимо от того, идет ли речь о отоплении или кондиционировании воздуха (для помещений).
7. Простое подключение не только к сети, но и к водопроводу, что значительно облегчает монтаж и техническое обслуживание.

Для внутренних бассейнов приятными параметрами воздуха являются от 22°C до 24°C, а для воды в бассейне — от 26°C до 27°C

Принимая во внимание эти конечные значения, стоит выбрать тепловые насосы, если не будут выполнены никакие особые пожелания

Расчет мощности теплового насоса для бассейна

Существует формула для ориентировочного расчета необходимой мощности теплонасоса для бассейна. Она выглядит следующим образом:

Условные обозначения:

1. P – мощность в киловаттах;
2. 16 – коэффициент, делающий поправку на потерю тепла водой вследствие испарения;
3. ΔT – разница между исходной и конечной температурой воды;
4. t – время в часах, требуемое на разогрев воды в бассейне;
5. V – объем воды в бассейне в метрах кубических.

Стоит понимать, что этот расчет достаточно приблизителен и усреднен. Данная формула не учитывает множество факторов, таких как температура воздуха в помещении или на улице, вентиляцию помещения и так далее. Для наиболее точного определения мощности теплонасоса для конкретного бассейна лучше проконсультироваться со специалистом.

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.