Тепловтрати ванни з водою на відкритому просторі. Тепловий баланс приміщення басейну. Надходження явного тепла

1. Температура води у басейні

Декілька узагальнених формул для правильного підбору водонагрівача для басейну.

2. Розрахунок часу роботи теплообмінника

Розрахунків час роботи теплообмінника для нагрівання басейну. Скористаємося емпіричною формулою (без урахування втрат):

t = 1.16 * V * T / Pде

t – час, що шукається,

V – об'єм води у басейні в кубометрах,

T – потрібна різниця температур у градусах,

P – заявлена ​​потужність.

Скористайтеся калькулятором.

приклад.

За цією формулою заздалегідь порахуємо необхідний часнагріву вашого басейну теплообмінником заявленої потужності. Наприклад, вода басейні 20 градусів, а потрібно нагріти до 26 градусів, тобто. на 6 градусів, при об'ємі басейну 30 кубометрів та потужності теплообмінника 6 кВт.

t = 1.16 * 30 * 6/6 t = 34,8 год.

3. Визначення необхідної потужності нагрівача

Потужність теплообмінника визначається за умов первинного підігріву води в басейні. Зазвичай, приймається час первинного нагріву 2-4 дні при безперервній роботі нагрівача.

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

Qs – потужність нагрівача (Вт)

V – об'єм басейну (л)

C – питома теплоємність води, C = 1,163 (Вт/кгК)

tB – необхідна температура води (град. за Цельсієм)

tK – температура води, що заповнюється (град. за Цельсієм)

S – площа дзеркала води (кв. метр)

Za – необхідний час нагрівання

Zu – втрати тепла (за годину)

Скористайтеся калькулятором.

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

Каталог нагрівачів.

Визначення необхідної потужності нагрівача

Наведемо кілька узагальнених формул для правильного підборуводонагрівача.

При визначенні вартості опалення від критих басейнівЗначне значення має середня витрата тепла, залежно від сезону року та температури води.

Для розрахунку витрат на опалення необхідно витрати тепла помножити на вартість 1 кВтг електроенергії у регіоні експлуатації басейну.

Колись відкриті басейни обігрівалися від системи опалення з використанням протиточного теплообмінника. Однак у Останніми рокамиз'явилося багато нових варіантів обігріву ванн з використанням агрегатів, що випускаються серійно промисловістю. Серед цих варіантів слід назвати:

Обігрів ванн від опалювального котла;

Прямотувальні паливні нагрівачі;

Прямоточні нагрівачі з електроприводом;

Теплові насоси;

Обігрів ванн за допомогою сонячних колекторів.

У всіх системах вода підігрівається до надходження у ванну басейну. Прямі системи обігріву за допомогою труб, розташованих безпосередньо у ванні, або

електронагрів облицювальних плиток не знайшли застосування з гігієнічних та економічних міркувань.

Оборів басейнувід котельні

Розрахунок теплообмінника.

Найчастіше обігрів басейну здійснювався шляхом підключення до будинкової системи опалення (котла). У літню пору, коли опалення приміщень будинку відключено, потужність котла зазвичай зменшують і він використовується не повністю, що може знижувати ефективність його роботи.

Для розрахунку системи опалення можна виходити з того, що вона повинна експлуатуватися 24 години на добу. Тому мінімальна потужність теплообмінника повинна дорівнювати приватному від розподілу максимальних. щоденних втраттепла на 24 год. Час на первинний розігрів визначається як добуток площі ванни на приріст температури води та питоме теплоспоживання, поділене на потужність протиточного апарату.

Електричні нагрівачі

Ці прилади випускаються спеціально для підігріву води у басейнах та обладнані регулятором температури. Працюють від електромережі з відповідними характеристиками потужності. в залежності від розмірів басейну та клімату місцевості застосовуються нагрівачі потужністю від 3 ДО 18 кВт, вбудовані в систему. Їх можна встановлювати в основній лінії (на ділянці фільтруючий пристрій - впускні отвори) або додаткової гілки-байпасі.

Потужність прямоточного (проточного) електронагрівача, необхідного вашому басейну, визначається як відношення максимальної добової втрати втрати до тривалості роботи.

Сонячні колектори

У зв'язку з відносно невеликою різницею температур між зовнішнім повітрям та водою плавального басейну(100К), коефіцієнт корисної діїсонячних колекторів, що використовуються для обігріву. відкритих басейнів, у літній час відносно високий: кожен 1 м2 колектора дає від трьох (квітень) до п'яти кВт (липень, серпень).

Колектори, підключені безпосередньо до ванни басейну, схильні до корозії і повинні виконуватися з відповідних матеріалів. в них також можуть мати місце відкладення карбонатного накипу. Тому їх застосовують лише там, де жорсткість води суворо контролюється.

Важливою вимогоює можливість регулювання потоку води через колектор, тому що він працює як нагрівач тільки в денний час, а в нічний час колектор може виявитися причиною небажаного охолодження ванни. Регулювання температури води у басейні досягається шляхом автономного підключення.

Паливні Harpувачі

Для підтримки нормальної температури води в басейні застосовуються такі нагрівальні агрегати:

нагрівачі, що працюють на рідкому нафтовому паливі; зазвичай вони мають власний водяний насос або підключаються до циркуляційної лінії (в ділянку подачі води після фільтрів). Їхня потужність становить, як правило, близько 45 кВт (40000 ккал/год). Коефіцієнт корисної дії 70-80%;

газові нагрівачі, що працюють на пропані, із вбудованим фільтром або без нього (в останньому випадку з циркулярним насосом). Їхня потужність становить 37 кВт (32000 KKал/год). Витрата пропану близько 3,2 KГ/год. Коефіцієнт корисної дії близько 80%;

стаНдартні газові водонагрівачі потужністю 17,5 кВт (15000 ккал/год), 23 та 28 кВт. Підключаються до циркуляційної лінії за фільтром насоса. Система регулюється кількістю води, що пропускається. Термостат пов'язаний із насосом або змішувачем; при нестачі води відключається подача газу. Потрібне щорічне очищення внутрішніх елементів нагрівача. Коефіцієнт корисної дії близько 80%.

Що таке комфорт?

Комфорт - це поєднання умов зовнішнього середовища, у яких людина почувається добре, не ризикуючи погіршити своє здоров'я. Так, наприклад, для комфортного самопочуття одягнених людей у ​​приміщенні температура повітря при відносній вологості повітря 40-60% повинна бути від 18С до 20С, температура поверхні огороджувальних конструкцій (стін) - від 14С до 19С, температура підлоги - Близько 20С. При цьому допускається рух повітря зі швидкістю до 0,3 м/с.

Ці цифри ґрунтуються на таких середніх біофізичних характеристиках людини:

Маса, кг. 60

Площа поверхні м.кв 1,8

Темп.тіла 36,5-37

Темп.шкіри 32-33

Теплообмін,Вт 82

Об'єм дихання м3/год 0,5

Частота дихання раз/хв 16

Частота пульсу уд/хв 70-80

Постійна потужність Вт 85

При нижчій температурі поверхні стін і на відкритому повітрілюдина втрачає велика кількістьтепла за рахунок випромінювання, і тому навіть за відсутності руху повітря виникає відчуття протягу.

Необхідна температура поверхонь досягається за рахунок їхньої гарної теплоізоляції, застосування повітряних теплових завіс або підігріву тепловипромінювачами.

Низькі температури поверхні підлоги можуть призвести до простудних захворювань, особливо в тих випадках, коли верхні шари підлоги мають високу теплопровідність (кахель, бетон). Уникнути цього можна за рахунок гарної теплоізоляції, застосування теплих покриттів чи підігріву підлог; останній захід рекомендується здійснювати тільки при великій площі підлоги та температурі повітря в приміщеннях нижче 30С. Температура поверхні підлоги, що перевищує звичайних приміщеннях 24-25С, а приміщеннях з басейном 32-33С, також шкідлива здоров'ю людей.

Надто низька вологість повітря в приміщенні (особливо в зимовий час, коли зовнішнє повітря містить дуже мало водяної пари) веде до висихання слизових оболонок і збільшує можливість простудних захворювань. Висока вологість повітря знижує випаровування через шкіру та обмежує регулюючі можливості організму щодо підтримки температури тіла на постійному рівні (відчуття задухи).

За дуже високої швидкості руху повітря зростає частка тепла, що віддається тілом за рахунок конвекції. в цілому тепловіддача організму знижується (звуження кровоносних судин, в екстремальному випадку "гусяча шкіра"), і поряд з охолодженими зонами, виникають зони перегріву, що призводять до відчуття протягу.

Комфорт у басейні

Температура повітря в приміщенні, де знаходяться роздягнені люди, повинна становити 26-30 ° С залежно від їхньої рухливості: чим вище рухливість людини, тим більше тепла виділяє його тіло. У басейну температура повітря повинна на кілька градусів перевищувати температуру води, тому що при випаровуванні вологи з водяної плівки, що покриває тіло людини після виходу з басейну, відбувається відведення тепла, і виникає відчуття холоду при занадто низькій температурі повітря в приміщенні. Під час руху босоніж відведення тепла через підлогу значно зростає, тому для забезпечення додаткового комфорту в басейнах з "холодними" покриттями підлоги рекомендується застосовувати безпосередній підігрів підлоги або стельове променисте опалення та інфрачервоні випромінювачі. Однак, підігрів підлог потрібно лише при температурі повітря нижче 28С або поганої теплоізоляції підлоги. Вимоги до вологості повітря такі самі, як і окремих приміщень, а швидкість руху повітря у робочій зоні критих басейнів має перевищувати 0,3 м/с.

Допустима температура води, так само як і температура повітря біля басейну, певною мірою залежить від можливої ​​активності людей. Крім того, слід пам'ятати, що при однаковій температурі води та повітря охолодження у воді відбувається приблизно у 20 разів швидше, ніж на повітрі. у стандартних та великих плавальних басейнах із довжиною доріжки 25-50 м, де активно займаються люди, які вміють плавати, достатня температура води близько 22С, а у навчальних плавальних басейнах із довжиною доріжки 8-16 м температура води має бути 23-26С. При використанні плавання в медичних цілях (для розвантаження хребта у не зовсім здорових людей) температура води повинна перевищувати 26С, а найкраще дорівнювати 28С (при температурі нижче 25С можуть з'явитися судоми). у зв'язку з тими самими міркуваннями в індивідуальних критих басейнах рекомендується температура води 24-28С, а басейнах для маленьких дітей 28-30С.

в цілому в індивідуальних басейнахповинні бути такі характеристикимікроклімат: температура води 24-28С; температура повітря на 2-3С вище за температуру води (26-31С). При нижчих температурах повітря виникають неприємні відчуттята небезпека застуди. Слід пам'ятати, що більше висока температураповітря знижує випаровування з ванни і, отже, зменшує витрату тепла на обігрів води. Відчуття задухи виникає лише за дуже високої відносної вологості повітря. Не слід знижувати температуру повітря в нічний час, оскільки через зростання випаровувань підвищується витрата енергії на обігрів.

у відкритих басейнах рухливість людей зазвичай вища, ніж у критих. Крім того, температура повітря тут часто нижча, а температура випромінювання-вища, але при всякому разі за наявності сонячної інсоляції. До цього слід додати сприятливий вплив свіжого повітрящо зберігає комфортність відчуттів також і при нижчих температурах і високих швидкостяхруху повітря.

Тепловтрати у відкритих басейнах

Температура у відкритому басейні зазвичай нижча, ніж у критому, і становить 21-25С. Для покращення мікроклімату та створення додаткового комфорту, особливо при тривалому купальному сезоні або користуванні басейном у зимовий час рекомендується здійснювати підігрів підлоги чи променисте опалення обхідної доріжки та підходів до ванни басейну за допомогою електричних інфрачервоних випромінювачів; ванну та підходи до неї по можливості слід захистити від вітру, а за наявності покриття – встановити тепловипромінювачі над ванною. Опалення потрібно насамперед у перехідні місяці (квітень, травень, вересень та жовтень), причому тривалість купального сезону приймається рівною 6 місяців: з середини квітня до середини жовтня.

Оскільки має місце значний теплообмін між поверхнею води та навколишнім повітрям, відкриті басейни слід розміщувати з урахуванням захисту від вітру. При цілорічній експлуатації басейну рекомендується влаштовувати покриття з механічним приводом, що дозволяє значно знизити втрати і довести експлуатаційні витрати до рівня, порівнянного з літнім періодом.

Відкритий басейн без опалення зазвичай придатний лише для короткочасної експлуатації, тому що в цьому випадку мають місце постійні втрати втрати (особливо вночі). Тепловтрати відкритого басейну включають такі:

1. Втрати тепла через випаровування води з поверхні ванни та нагрівання підживлювальної води.

2. Втрати тепла через природну конвекцію, коли температура повітря нижче температури води.

3. Втрати тепла разом з водою, що переливається через краї ванни та

що розбризкується при виході людей з ванни.

4. Втрати тепла за рахунок випромінювання в навколишнє середовищеу нічний час.

5. Втрати тепла під час первинного підігріву води.

6. Втрати тепла в ґрунт, що примикає до ванни, та навколишнє повітря.

7. Втрати тепла під час заповнення ванни теплою водоюдля промивання фільтрів.

Втрати тепла за п. 3 приблизно рівні надходження тепла від тіл плавців, а втрати тепла за п. 6 для ванн, заглиблених у ґрунт, беруть до уваги лише за

Необхідно відзначити, що в рівняннях, що застосовувалися до теперішнього часу, для розрахунку тепловтрат на випаровування не враховували процеси на межі шарів, що знижувало точність одержуваних результатів. Середня температураповітря у літнє півріччя приймалася рівною 10С, тоді як фактично ця величина становить 14-14,5С, а розрахункова швидкість руху повітря над ванною 1-4 Mlcне відповідає фактичної швидкості руху повітря безпосередньо над поверхнею води, яка значно нижча. Випромінювання ванни басейну має завжди розглядатися разом із зустрічним випромінюванням атмосфери.

емпература води у ванні басейну фактично перевищує задане значення на величину 4ОК через сонячну інсоляцію.

Сильне сонячне випромінювання передбачає наявність ясного неба, проте зазвичай зустрічне випромінювання атмосфери дуже незначне, а випромінювання ванни, особливо вночі, значно вище, ніж випромінювання атмосфери при хмарній погоді. У зв'язку з цим для розрахунку рекомендується приймати для всього сезону постійну величину сонячної інсоляції, маючи на увазі, що чим сильніша інсоляція, тим вища температура води і більше випромінювання ванни басейну.

Глибина води у ванні басейну не робить істотного впливу на енергобаланс і виступає лише як характеристика об'єму. Від площі поверхні води залежить співвідношення між зниженням температури та тепловтратами кожної ванни, причому дрібний басейн остигає і нагрівається швидше, ніж глибокий, при однакових величинах втрат та надходжень тепла.

Тепловтрати відкритих басейнів зі стінками в ґрунті в літню пору зазвичай можна не враховувати, як ґрунт погано проводить тепло і акумулює теплоту, отриману при первинному підігріві. Тепловтрати в ґрунт практично дуже невеликі в порівнянні з іншими видами тепловтрат. Інша картина має місце в зимовий час для ванн з стінами, що вільно стоять, і критих басейнів.

Як боротися з тепловтратами

Теплоізоляція завтовшки 1 см знижує тепловтрати на 80%. Додаткові втрати стінки становлять лише 15,5 KBтч/день, що відповідає 0,55 кВтг/M2 на день і при зниженні температури на 0,37ОК.

Теплоізоляцію бетонних стінок ванни доцільно виконувати з зовнішньої сторони. У збірних ваннах рекомендується викладати жорсткі теплоізоляційні мати між плівкою та зовнішньою оболонкоюстінки ванни.

Дослідження показали, що застосування темних плиток для облицювання значно підвищує абсорбцію сонячного випромінювання. Середні зміни величини поглинання сонячної інсоляції при зміні кольору облицювальної плитки ванн різняться дуже істотно, навіть при зміні кольору плитки від біло-блакитного до синьо-блакитного. Повноцінна експлуатація зимовий час потребує великих енерговитрат, тому для відкритих басейнів рекомендується взимку використовувати укриття.

На відміну від літнього сезонувзимку на температуру води впливає тепловіддача в прилеглий ґрунт. Вже при товщині піноматеріалу в 1 см досягається економія понад 25%.

При циркулярному циклі тривалістю 8 год, включаючи час промивання одного піщаного фільтра, при глибині ванни 1,5 м і різниці температур між водою у ванні та свіжою водою 13ОК втрати тепла на кожне промивання становлять 0,23 KBтч/M2 (203 ккал/ . В індивідуальних басейнах, де промивання фільтрів здійснюється не частіше одного разу на тиждень, тепловтратами на промивання можна знехтувати, а в басейнах готелів, де потрібне щоденне промивання фільтрів, з цим фактором доводиться рахуватися. У громадських басейнах, до яких належать і готельні, відповідно до норм Потрібна добавка свіжої води в кількості 30 л на одного купається що призводить до тепловтрат на підігрів свіжої води в розмірі близько 0,45 KBтч/M2 в день (390 KKan/M2 в день).

Істотний елемент тепловтрат відкритих басейнів - випаровування - значною мірою залежить від температури повітря. При низьких температурах у нічний час випаровування води значно вище, ніж за більш денних температур.

Поверхневе укриття

Таким чином, у відкритих басейнах без опалення температура води зростає або залишається постійною вдень, а вночі значно знижується. Пристрій укриття над ванною значно знижує випаровування, суттєво зменшує випромінювання та деякою мірою знижує тепловтрати за рахунок конвекції. За допомогою установки укриття в період найбільших тепловтрат можна досягти їх зниження у відкритих басейнах на 80%. Слід мати на увазі, що у зв'язку з великою питомою вагою випромінювання у сумарних тепловтратах істотне значення має теплоізоляція укриття. Економія від застосування укриттів без теплоізоляції становить лише 30-40% порівняно з теплоізольованим укриттям. Для використання сонячної радіації укриття слід зняти у денний час. З поверхні укриття повинна видалятися вода (отвори, перфорація тощо), оскільки скупчення дощової води лежить на поверхні укриттів сприяє втратам тепла під час випаровування.

Укриття у вигляді сонячного колектора може залишатися над ванною і вдень, коли не користуються басейном. Таке укриття із світлопрозорого

теплоізолюючого верхнього шару та прилеглого до води абсорбуючого шару значно покращує поглинання сонячних променів у порівнянні з відкритою ванною. Як показали дослідження, за сприятливих погодних умовахзастосування укриття у вигляді сонячного колектора дозволяє експлуатувати басейн із температурою води 23С без додаткового опалення.

Температура навколишнього повітря ґрунтовно впливає на температуру води у відкритому басейні. При температурі повітря 18-20 градусів людина почувається ще більш-менш комфортно, однак, плавати при такій температурі мало кому захочеться. Найчастіше такі умови в теплому періоді в середній смузіі на північ, становлять левову частку. У зв'язку з цим питання підігріву води в басейні актуальне.

Для виключення проблем із підтримкою необхідної температури води вже на етапі проектування підбирають необхідне нагрівальне обладнання. У статті ми допоможемо Вам опанувати цю проблему і вибрати відповідну модельза типом та потужністю.

Пристрої обігріву води працюють за принципом передачі тепла від гарячого до холодного. Установки відрізняються принципом отримання тепла для нагріву.

2.Теплообмінники

Складається з корпусу, всередині якого змонтовано два контури. Первинний контур призначений для циркуляції води з бойлера. Вторинний контур – для циркуляції води з басейну. Між контурами відбувається теплообмін так. Вода із басейну забирає тепло від води із теплообмінника. Охолоджена вода знову проходить через бойлер, підігрівається і знову повертається в теплообмінник для віддачі тепла воді з басейну. І так по замкнутому колупоки вода в басейні не досягне заданої температури. Потім нагрівач в залежності від налаштувань або вимикається, або продовжує працювати в режимі підтримки потрібної температури.

Час, необхідний нагрівання води до заданої температури, залежить від обсягу басейну і потужності нагрівача.

Корпус теплообмінникавиготовляють з

1. композитного пластику,
2. нержавіючої сталі,
3. титану.

Контур нагрівувиготовляють з

1. нержавіючої сталі (підходить за співвідношенням ціна/якість для басейнів з прісною водою),
2. титану (для басейнів з морською водою),
3. нікелю,
4. купронікелю.

Падіння продуктивності нагрівача у разі відхилення від паспортних даних можна проаналізувати за графіками (діаграма А, Б)

3. Сонячні колектори (сонячні батареї)

Нагріваються під дією сонячних променів, і це тепло використовується для підігріву води в басейні. має систему тонких трубок.

4. Електронагрівачі

Є пристроями альтернативними теплообмінникам. Принцип дії: у корпусі розміщується трубчастий електронагрівальний елемент (ТЕН). Він передає тепло воді, що протікає. Особливих відмінностей між моделями немає.

При виборі електронагрівача орієнтиром є:

1. Вихідна потужність,
2. матеріал, з якого виготовлений корпус,
3. матеріал, з якого виготовлено ТЕН.

При використанні морської водиТЕН підбирають із титану, нікелю або купронікелю.

Особливості монтажу

Електронагрівач включають в ланцюг так, щоб труба, що входить, була спрямована вертикально вниз. У такому випадку прилад завжди буде наповнений водою і навіть при виході з ладу автомат ТЕН не перегорить.

Практика показує, що електронагрівачі використовують для басейнів до 12-ти кубометрів відкритого типу і до 20-ти кубометрів закритого типу.

Завдання щодо підтримки в басейні необхідної температури вирішується не так вже й просто. Формула для розрахунку часу нагріву води не враховує важливу її особливість - втрати при випаровуванні. Через це підігрів води відбувається триваліше, при тому, що, підігрів і так займає масу часу.

У зв'язку з цим у проект включають допоміжні засобидля підігріву:

1. покриття стінок басейну теплоізоляційним напиленням,
2. використання системи.

5. Теплові насоси для підігріву води

Призначений охолоджувати або обігрівати воду в басейні за допомогою перетворення енергії атмосферного повітря в тепло.

Встановлюється поза приміщенням.

Переваги

Дуже просте підключення – достатньо підключити воду та електроживлення теплового насоса.

- вбудована системаавтоматично виставляє оптимальні режимироботи компресора та вентилятора для отримання максимального ККД, шляхом виміру співвідношення температури повітря та теплоносія. Управління здійснюється цифровим пультом, є кілька автоматичних налаштувань підтримання температури.

Встановлено датчики та системи захисту: захист від малого та великого тиску теплоносія, датчик високої температури теплоносія, датчик потоку води, система відключення при низькій температурі повітря, система автоматичного розморожування.

Висновки:

1. Для нагрівання води в басейні в основному використовуються водно-водяні теплообмінники, електронагрівачі та сонячні батареї. Останній варіант використовується в основному як додаткового джереланагріву.

2. Вибір моделі ґрунтується на потужності нагрівача.

3. У басейні з морською водою потрібен нагрівач із антикорозійних матеріалів.

4. Нагрів води в басейні триває тривалий час

6. Порядок розрахунку часу роботи теплообмінника

Оцінимо час роботи теплообмінника з нагрівання басейну. Для цього скористаємося емпіричною формулою (без урахування відхилень від наявної потужності та втрат тепла):

t = 1.16 * V * T / P, де,

t - час, що шукається,

V - об'єм води в басейні в кубометрах,

T - потрібна різниця температур у градусах,

P – заявлена ​​потужність.

приклад розрахунку.

За цією формулою заздалегідь порахуємо необхідний час нагріву басейну теплообмінником заявленої потужності. Наприклад, вода басейні 20 градусів, а потрібно нагріти до 26 градусів, тобто. на 6 градусів, при об'ємі басейну 30 кубометрів та потужності теплообмінника 6 кВт.

t = 1.16*30*6/6, t=34,8 год.

7. Визначення необхідної потужності нагрівача

Наведемо кілька узагальнених формул для правильного підбору водонагрівача.

Розрахунок потужності нагрівача води описаний у різної літератури. Ми ж будемо використовувати формули з книги Planung von Schwimmbadern C. Saunus

Потужність теплообмінника визначається за умов первинного нагрівання води у басейні. Зазвичай, приймається час первинного нагріву 2-4 дні при безперервній роботі нагрівача.

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

Qs - потужність нагрівача (Вт)

V – об'єм басейну (л)

C - питома теплоємність води, C = 1,163 (Вт/кгК)

tB - необхідна температура води (град. за Цельсієм)

tK - температура води, що заповнюється (град. за Цельсієм)

S – площа дзеркала води (кв. метр)

Za - необхідний час нагрівання

Zu - втрати тепла (за годину)

При розрахунку за цією формулою умовно – 1 кг = 1 л.

Таким чином, ми розглянули сучасні пристроїпідігрів води в басейні. Вони мають різні принципи дії, форму, технічні характеристикита ціну. Вибір відповідного саме для свого басейну за Вами, а також можете звернутися до фахівців до нашої компанії та отримати вкрай грамотну консультацію.

Завдання 3

Тепловий баланс приміщення басейну.

1. Тепловступлення від людей.

Найчастіше при розрахунках тепловиділення від людей користуються табличними даними. У цьому випадку тепловиділення визначають за формулою:

де – тепловиділення одного дорослого чоловіка. За таблицею №1 визначаємо – при, , легкої роботитепловиділення дорослого чоловіка 145 Вт.

Кількість людей.

Для плавців у басейнах вводиться поправка (1-0,33), де 0,33 – частка часу, яку вони проводять у басейні.

Враховуючи, що в даній ситуації (за довідковими даними) кількість осіб 5 умовно визначимо, що всі плавці та всі чоловіки вводимо поправку:

2. Тепловиділення від джерел штучного освітлення.

Якщо потужність світильників невідома, то тепловиділення від джерел освітлення можна визначити за формулою:

Де - освітленість, визначаємо за таблицею №3 бачимо, що з басейнів 150 лк.

Площа підлоги, приміщення басейну складає 462;

Питомі тепловиділення, при площі приміщення 462, висоті приміщення 4,2 м. За таблицею №2 приймаємо дифузне розсіяне світло 0,094.

Частка теплоти, що надходить у приміщення, від люмінесцентних ламп становить 0,45;

3. Теплонадходження від сонячної радіації.

Кількість тепла від сонячної радіації, що надходить через скління поверхні, визначається за такою формулою:

де - кількість тепла, що надходить на 1 вертикальній поверхні в 13 - 14 год. залежно від географічної широти розташування даного об'єкта та орієнтації по сторонах світу, місто Воронеж знаходиться на с.ш. , Орієнтація вітражного скління ПЗ. За таблицею № 4 визначаємо кількість тепла, яка дорівнює 489;

Площа заскленої поверхні, при висоті приміщення 4,2 м та довжині 28 м отримуємо 117,6;

Коефіцієнт, що враховує зменшення надходження тепла за рахунок затемнення скла плетінням рам та забруднення атмосфери.

За таблицею № 5 вибираємо тип скління - вікна в металевих рамах, подвійні в спарених палітурках, де коефіцієнт дорівнює 0,70;

Коефіцієнт, що враховує зменшення надходження тепла через вертикальні засклені поверхні через застосування сонцезахисних пристроїв або зовнішніх козирків. За таблицею № 6 приймаємо скління матовим склом, де коефіцієнт дорівнює 0,70.

4.Теплонадходження від інсоляції через безгорижне покриття

визначається за формулою:

Де F покр – площа поверхні покриття даному випадкупри ширині приміщення 16,5 м та довжині 28 м отримуємо 462 м 2 ;

Еквівалентна різниця температур визначається за таблицею № 4 і дорівнює 25,9 °С

k покр – коефіцієнт теплопередачі покриття обчислюємо за формулою наведеною у СНіП 23-02-2003 таблиця № 4

5. Теплонадходження від нагрітих поверхонь.

Тепла підлога.

При відомих значеннях температур поверхонь та температури внутрішнього повітря, Надходження тепла визначається:

При визначенні теплонадходжень від будівельних конструкцій із вбудованими нагрівальними елементами (наприклад від обхідних доріжок у басейні тощо) сума коефіцієнтів тепловіддачі приймається 10 Вт/(м 2 ·°С),

Середню температуру поверхні приймають згідно з п. 6.5.12 СНіП 41-01-2003. -для підлог приміщень з тимчасовим перебуванням людей, а також для обхідних доріжок, лав критих басейнів; 31°С

Площа нагрітої поверхні обхідних доріжок становить 85м 2 .

t в– температура повітря у приміщенні, приймаємо 30ºС

6. Теплопоступ з відкритої поверхні нагрітої води та з водяними парами.

У цьому випадку в приміщення надходить теплота в явному та прихованому вигляді. При температурі води (t w) більше температури навколишнього повітря (t в) явне теплонадходження визначається за формулою;

Де - швидкість повітря в приміщенні, м/с; приймаємо 0,15 м/с

t W– температуру води у басейні, приймаємо 28ºС

t п– Якщо підтримується постійна температура гарячої водиі вода знаходиться в спокійному станітемпература поверхні води (дзеркало випаровування) визначається в залежності від температури води методом інтерполяції за таблицею № 8. Приймаємо 26°С

Що таке комфорт?

Комфорт - це поєднання умов довкілля, у яких людина почувається добре, не ризикуючи погіршити своє здоров'я. Так, наприклад, для комфортного самопочуття одягнених людей у ​​приміщенні температура повітря при відносній вологості повітря 40-60% повинна бути від 18С до 20С, температура поверхні огороджувальних конструкцій (стін) - від 14С до 19С, температура підлоги - близько 20С. При цьому допускається рух повітря зі швидкістю до 0,3 м/с.
Ці цифри ґрунтуються на наступних середніх біофізичних характеристиках
людини:

Маса, кг. 60

Площа поверхні м.кв 1,8

Темп.тіла 36,5-37

Темп.шкіри 32-33

Теплообмін,Вт 82

Об'єм дихання м 3 /год 0,5

Частота дихання раз/хв 16

Частота пульсу уд/хв 70-80

Постійна потужність Вт 85

При більш низькій температурі поверхні стін і на відкритому повітрі людина втрачає велику кількість тепла за рахунок випромінювання, тому навіть за відсутності руху повітря виникає відчуття протягу.
Необхідна температура поверхонь досягається за рахунок їхньої гарної теплоізоляції, застосування повітряних теплових завіс або підігріву тепловипромінювачами.
Низькі температури поверхні підлоги можуть призвести до простудних захворювань, особливо в тих випадках, коли верхні шари підлоги мають високу теплопровідність (кахель, бетон). Уникнути цього можна за рахунок гарної теплоізоляції, застосування теплих покриттів чи підігріву підлог; останній захід рекомендується здійснювати тільки при великій площі підлоги та температурі повітря в приміщеннях нижче 30С. Температура поверхні підлоги, що перевищує звичайних приміщеннях 24-25С, а приміщеннях з басейном 32-33С, також шкідлива здоров'ю людей.
Надто низька вологість повітря в приміщенні (особливо в зимовий час, коли зовнішнє повітря містить дуже мало водяної пари) веде до висихання слизових оболонок і збільшує можливість простудних захворювань. Висока вологість повітря знижує випаровування через шкіру та обмежує регулюючі можливості організму щодо підтримки температури тіла на постійному рівні (відчуття задухи).
За дуже високої швидкості руху повітря зростає частка тепла, що віддається тілом за рахунок конвекції. в цілому тепловіддача організму знижується (звуження кровоносних судин, в екстремальному випадку "гусяча шкіра"), і поряд з охолодженими зонами, виникають зони перегріву, що призводять до відчуття протягу.

Комфорт у басейні

Температура повітря в приміщенні, де знаходяться роздягнені люди, повинна становити 26-30 ° С залежно від їхньої рухливості: чим вище рухливість людини, тим більше тепла виділяє його тіло. У басейну температура повітря повинна на кілька градусів перевищувати температуру води, тому що при випаровуванні вологи з водяної плівки, що покриває тіло людини після виходу з басейну, відбувається відведення тепла, і виникає відчуття холоду при занадто низькій температурі повітря в приміщенні. Під час руху босоніж відведення тепла через підлогу значно зростає, тому для забезпечення додаткового комфорту в басейнах з "холодними" покриттями підлоги рекомендується застосовувати безпосередній підігрів підлоги або стельове променисте опалення та інфрачервоні випромінювачі. Однак, підігрів підлог потрібно лише при температурі повітря нижче 28С або поганої теплоізоляції підлоги. Вимоги до вологості повітря такі самі, як і окремих приміщень, а швидкість руху повітря у робочій зоні критих басейнів має перевищувати 0,3 м/с.

Допустима температура води, так само як і температура повітря біля басейну, певною мірою залежить від можливої ​​активності людей. Крім того, слід пам'ятати, що при однаковій температурі води та повітря охолодження у воді відбувається приблизно у 20 разів швидше, ніж на повітрі. у стандартних та великих плавальних басейнах із довжиною доріжки 25-50 м, де активно займаються люди, які вміють плавати, достатня температура води близько 22С, а у навчальних плавальних басейнах із довжиною доріжки 8-16 м температура води має бути 23-26С. При використанні плавання в медичних цілях (для розвантаження хребта у не зовсім здорових людей) температура води повинна перевищувати 26С, а найкраще дорівнювати 28С (при температурі нижче 25С можуть з'явитися судоми). у зв'язку з тими самими міркуваннями в індивідуальних критих басейнах рекомендується температура води 24-28С, а басейнах для маленьких дітей 28-30С.
в цілому в індивідуальних басейнах повинні бути такі характеристики мікроклімату: - температура води 24-28С; температура повітря на 2-3С вище за температуру води (26-31С). За більш низьких температур повітря виникають неприємні відчуття та небезпека застуди. Слід пам'ятати, що вища температура повітря знижує випаровування з ванни і, отже, зменшує витрати тепла на обігрів води. Відчуття задухи виникає лише за дуже високої відносної вологості повітря. Не слід знижувати температуру повітря в нічний час, оскільки через зростання випаровувань підвищується витрата енергії на обігрів.

У відкритих басейнах рухливість людей зазвичай вища, ніж у критих. Крім того, температура повітря тут часто нижча, а температура випромінювання-вища, але при всякому разі за наявності сонячної інсоляції. До цього слід додати сприятливий вплив свіжого повітря, що зберігає комфортність відчуттів також і при нижчих температурах та високих швидкостях руху повітря.

Тепловтрати у відкритих басейнах

Температура у відкритому басейні зазвичай нижча, ніж у критому, і становить 21-25С. Для покращення мікроклімату та створення додаткового комфорту, особливо при тривалому купальному сезоні або користуванні басейном у зимовий час рекомендується здійснювати підігрів підлоги чи променисте опалення обхідної доріжки та підходів до ванни басейну за допомогою електричних інфрачервоних випромінювачів; ванну та підходи до неї по можливості слід захистити від вітру, а за наявності покриття – встановити тепловипромінювачі над ванною. Опалення потрібно насамперед у перехідні місяці (квітень, травень, вересень та жовтень), причому тривалість купального сезону приймається рівною 6 місяців: з середини квітня до середини жовтня.

Оскільки має місце значний теплообмін між поверхнею води та навколишнім повітрям, відкриті басейни слід розміщувати з урахуванням захисту від вітру. При цілорічній експлуатації басейну рекомендується влаштовувати покриття з механічним приводом, що дозволяє значно знизити втрати і довести експлуатаційні витрати до рівня, порівнянного з літнім періодом.
Відкритий басейн без опалення зазвичай придатний лише для короткочасної експлуатації, тому що в цьому випадку мають місце постійні втрати втрати (особливо вночі). Тепловтрати відкритого басейну включають такі:

Втрати тепла через випаровування води з поверхні ванни та нагрівання підживлювальної води.

Втрати тепла через природну конвекцію, коли температура повітря нижче температури води.

Втрати тепла разом з водою, що переливається через краї ванни і розбризкується при виході людей з ванни.

Втрата тепла за рахунок випромінювання в навколишнє середовище в нічний час.

Втрати тепла за первинного підігріву води.

Втрати тепла в ґрунт, що примикає до ванни, та навколишнє повітря.

Втрати тепла під час заповнення ванни теплою водою для промивання фільтрів.

Необхідно відзначити, що в рівняннях, що застосовувалися до теперішнього часу, для розрахунку тепловтрат на випаровування не враховували процеси на межі шарів, що знижувало точність одержуваних результатів. Середня температура повітря в літнє півріччя приймалася рівною 10С, тоді як фактично ця величина складає 14-14,5С, а розрахункова швидкість руху повітря над ванною 1-4 м/c не відповідає фактичної швидкості руху повітря безпосередньо над поверхнею води, яка значно нижче. Випромінювання ванни басейну має завжди розглядатися разом із зустрічним випромінюванням атмосфери.

Температура води у ванній басейну фактично перевищує задане значення на величину 4ОК через сонячну інсоляцію.

Сильне сонячне випромінювання передбачає наявність ясного неба, проте зазвичай зустрічне випромінювання атмосфери дуже незначне, а випромінювання ванни, особливо вночі, значно вище, ніж випромінювання атмосфери за хмарної погоди. У зв'язку з цим для розрахунку рекомендується приймати для всього сезону постійну величину сонячної інсоляції, маючи на увазі, що чим сильніша інсоляція, тим вища температура води і більше випромінювання ванни басейну.

Глибина води у ванні басейну не робить істотного впливу на енергобаланс і виступає лише як характеристика об'єму. Від площі поверхні води залежить співвідношення між зниженням температури та тепловтратами кожної ванни, причому дрібний басейн остигає і нагрівається швидше, ніж глибокий, при однакових величинах втрат та надходжень тепла.

Тепловтрати відкритих басейнів зі стінками в ґрунті в літню пору зазвичай можна не враховувати, як ґрунт погано проводить тепло і акумулює теплоту, отриману при первинному підігріві. Тепловтрати в ґрунт практично дуже невеликі в порівнянні з іншими видами тепловтрат. Інша картина має місце в зимовий час для ванн з стінами, що вільно стоять, і критих басейнів.

Як боротися з тепловтратами

Теплоізоляція завтовшки 1 см знижує тепловтрати на 80%. Додаткові втрати стінки становлять лише 15,5 KBтч/день, що відповідає 0,55 кВтг/м 2 на день та при зниженні температури на 0,37К.

Теплоізоляцію бетонних стін ванни доцільно виконувати із зовнішнього боку. У збірних ваннах рекомендується викладати жорсткі теплоізоляційні мати між плівкою та зовнішньою оболонкою стінки ванни.
Дослідження показали, що застосування "темних плиток для облицювання значно підвищує абсорбцію сонячного випромінювання. Середні зміни величини поглинання сонячної інсоляції при зміні кольору облицювальної плиткиванн відрізняються дуже істотно, навіть при зміні кольору плитки від біло-блакитного до синьо-блакитного. Повноцінна експлуатація басейнів час вимагає великих енерговитрат, тому для відкритих басейнів рекомендується взимку використовувати укриття.

На відміну від літнього сезону, взимку на температуру води впливає тепловіддача в прилеглий грунт. Вже при товщині піноматеріалу в 1 см досягається економія понад 25%.

При циркулярному циклі тривалістю 8 год, включаючи час промивання одного піщаного фільтра, при глибині ванни 1,5 м і різниці температур між водою у ванні та свіжою водою 13ОК втрати тепла на кожне промивання становлять 0,23 кBтч/м 2 (203 ккал 2). В індивідуальних басейнах, де промивання фільтрів здійснюється не частіше одного разу на тиждень, тепловтратами на промивання можна знехтувати, а в басейнах готелів, де потрібне щоденне промивання фільтрів, з цим фактором доводиться рахуватися. У громадських басейнах, до яких належать і готельні, відповідно до норм Потрібна добавка свіжої води в кількості 30 л на одного купається що призводить до тепловтрат на підігрів свіжої води в розмірі близько 0,45 кBтч/м 2 в день (390 ккал/м 2 на день).

Істотний елемент тепловтрат відкритих басейнів - випаровування - значною мірою залежить від температури повітря. При низьких температурах у нічний час випаровування води значно вище, ніж за більш денних температур.

Поверхневе укриття

Таким чином, у відкритих басейнах без опалення температура води зростає або залишається постійною вдень, а вночі значно знижується. Пристрій укриття над ванною значно знижує випаровування, суттєво зменшує випромінювання та деякою мірою знижує тепловтрати за рахунок конвекції. За допомогою установки укриття в період найбільших тепловтрат можна досягти їх зниження у відкритих басейнах на 80%. Слід мати на увазі, що у зв'язку з великою питомою вагою випромінювання у сумарних тепловтратах істотне значення має теплоізоляція укриття. Економія від застосування укриттів без теплоізоляції становить лише 30-40% порівняно з теплоізольованим укриттям. Для використання сонячної радіації укриття слід зняти у денний час. З поверхні укриття повинна видалятися вода (отвори, перфорація тощо), оскільки скупчення дощової води лежить на поверхні укриттів сприяє втратам тепла під час випаровування.

Укриття у вигляді сонячного колектора може залишатися над ванною і вдень, коли не користуються басейном. Таке укриття із світлопрозорого теплоізолюючого верхнього шару та прилеглого до води абсорбуючого шару значно покращує поглинання сонячних променів у порівнянні з відкритою ванною. Як показали дослідження, за сприятливих погодних умов застосування укриття у вигляді сонячного колектора дозволяє експлуатувати басейн із температурою води 23С без додаткового опалення.

Підігрів води у басейнах

При визначенні вартості опалення відкритих басейнів важливе значення має середня витрата тепла, залежно від сезону року та температури води.

Для розрахунку витрат на опалення необхідно витрати тепла помножити на вартість 1 кВтг електроенергії у регіоні експлуатації басейну.

Колись відкриті басейни обігрівалися від системи опалення з використанням протиточного теплообмінника. Проте в останні роки з'явилося багато нових варіантів обігріву ванн з використанням агрегатів, що випускаються серійно промисловістю. Серед цих варіантів слід назвати:

Обігрів ванн від опалювального котла;

Прямотувальні паливні нагрівачі;

Прямоточні нагрівачі з електроприводом;

Теплові насоси;

Обігрів ванн за допомогою сонячних колекторів.

У всіх системах вода підігрівається до надходження у ванну басейну. Прямі системи обігріву за допомогою труб, розташованих безпосередньо у ванні, або електронагрів облицювальних плиток не знайшли застосування з гігієнічних та економічних міркувань.

Обігрів басейну від котельні свого часу обігрів відкритого басейну зазвичай здійснювався шляхом підключення до будинкової системи опалення. в літню пору, коли опалення приміщень будинку відключено, потужність котла використовувалася не повністю, що сильно знижувало ефективність його роботи.

Розрахунок теплообмінника

Для розрахунку системи опалення можна виходити з того, що вона повинна експлуатуватися 24 години на добу. Тому мінімальна потужність протиточного апарату повинна дорівнювати приватному від поділу максимальних щоденних втрат тепла на 24 год.

Паливні навантажувачі

Для підтримки нормальної температури води в басейні застосовуються такі нагрівальні агрегати:
нагрівачі, що працюють на рідкому нафтовому паливі; зазвичай вони мають власний водяний насос або підключаються до циркуляційної лінії (в ділянку подачі води після фільтрів). Їхня потужність становить, як правило, близько 45 кВт (40000 ккал/год). Коефіцієнт корисної дії 70-80%;

газові нагрівачі, що працюють на пропані, із вбудованим фільтром або без нього (в останньому випадку з циркулярним насосом). Їх потужність становить 37 кВт (32000 ккал/год). Витрата пропану близько 3,2 KГ/год. Коефіцієнт корисної дії близько 80%;

стандартні газові водонагрівачі потужністю 17,5 кВт (15000 ккал/год), 23 та 28 кВт. Підключаються до циркуляційної лінії за фільтром насоса. Система регулюється кількістю води, що пропускається. Термостат пов'язаний із насосом або змішувачем; при нестачі води відключається подача газу. Потрібне щорічне очищення внутрішніх елементів нагрівача. Коефіцієнт корисної дії близько 80%.

Електричні нагрівачі

Ці прилади випускаються спеціально для підігріву води у басейнах та обладнані регулятором температури. Працюють від електромережі з відповідними характеристиками потужності. Залежно від розмірів басейну та клімату місцевості застосовуються нагрівачі потужністю від 3 до 18 кВт, вбудовані в систему. Їх можна встановлювати в основній лінії (на ділянці фільтруючий пристрій - впускні отвори) або додаткової гілки-байпасі.

Потужність прямоточного електронагрівача, необхідного вашому басейну, визначається як відношення максимальної добової втрати втрати до тривалості роботи.

Сонячні колектори

У зв'язку з відносно невеликою різницею температур між зовнішнім повітрям і водою плавального басейну (100К), коефіцієнт корисної дії сонячних колекторів, що використовуються для обігріву відкритих басейнів, у літній час відносно високий: кожен 1 м 2 колектора дає від трьох (квітень) до п'яти кВт (липень серпень).

Колектори, підключені безпосередньо до ванни басейну, схильні до корозії і повинні виконуватися з відповідних матеріалів. в них також можуть мати місце відкладення карбонатного накипу. Тому їх застосовують лише там, де жорсткість води суворо контролюється.

Важливою вимогою є можливість регулювання потоку води через колектор, так як він працює як нагрівач тільки в денний час, а в нічний час колектор може виявитися причиною небажаного охолодження ванни. Регулювання температури води у басейні досягається шляхом автономного підключення.