Приклад розрахунку вентиляції у басейні. Що таке комфорт? Заходи щодо зниження теплових витрат

Приклад розрахунку повітрообміну у приміщенні басейну

Плавальні басейни експлуатують зазвичай цілий рік. Температура води у ванні басейну становить tw = 26°C, а температура повітря в робочій зоні tв = 27°С при відносній вологості 65% теплий. Відкрита поверхня води, мокрі ходові доріжки віддають у повітря приміщення. велика кількістьводяної пари. Зазвичай велика площа скління створює умови для потужного потоку сонячної радіації.

Розрахунок повітрообміну в теплий період бажано виконувати за параметрами Б і холодний теж за Б.

Приміщення басейну обладнано системою водяного опалення, що повністю знімає теплові втрати приміщення. Для запобігання конденсації вологи на внутрішній поверхні вікон, опалювальні прилади повинні встановлюватися безперервним ланцюжком під вікнами, щоб внутрішня поверхнястекол була нагріта на 1-1,5 ° С вище температури точки роси.

Температуру точки роси tт.р зручно обчислювати за емпіричною формулою:

або сканувати з J-d діаграми. Для теплого періоду tт.р. = 18°С, для холодного tт.р. = 16°С.

• На випаровування води витрачається значна кількість тепла з приміщення.
• Температура поверхні води на 1°С нижче температури у ванні.
• Рухливість повітря в приміщенні басейну повинні становити величину і бути аж ніяк не вище V = 0,2 м/с по осі струменя припливу біля входу її в робочу зону.
• Конструктивно ванна басейну оточена ходовими доріжками з електро або теплопідігрівом і температура їхньої поверхні становить tо.д = 31°С.

Приклад розрахунку

на конкретному прикладірозрахуємо повітрообмін для приміщення басейну.

Вихідні дані:

Район будівництва: Московська область.

• Теплий період: tн = 26,3 ° С, iн = 54,7 кДж / кг, dн = 11,0 г / кг.
• Холодний період: tн = -28 ° С, iн = -27,6 кДж / кг, dн = 0,35 г / кг.
• Геометричні розміри та площа ванни басейну: 6 х 10 м = 60 м2.
• Площа обхідних доріжок: 36 м2.
• Розміри приміщень: 10х12 м = 120 м2, висота 5 м.
• Число плавців: N = 10 осіб.
• Температура води: tw = 26 ° С.
• Температура повітря робочої зони: tв = 27 ° С.
• Температура повітря, що видаляється із верхньої зони приміщення: ty = 28°С.
• Теплові втрати приміщення: 4680 Вт.

Розрахунок повітрообміну в теплий період року

Надходження явної теплоти

1. Надходження теплоти від освітлення в холодну пору року:

Qосв = Fпл × Е × qосв × ɲocв = 120 × 150 × 0,076 × 0,45 = 620 Вт

2. Надходження теплоти від сонячної радіації

Qc.p. = 2200 Вт.

3. Надходження теплоти від плавців:

Qпл = qя × N (1 – 0,33) = 60 × 10 × 0,67 – 400 Вт, де коефіцієнт 0,33 – частка часу, що проводиться плавцями в басейні.

4. Надходження теплоти від обхідних доріжок:

Qя.о.д = αо.д × Fо.д(tо.д - tв) = 10 × 36(31 - 27) = 1440 Вт, де αо.д = 10 Вт/(м2. ° С) - коефіцієнт тепловіддачі обхідних доріжок.

5. Втрати теплоти на нагрівання води у ванні:

Qв = α × Fв (tв - tпов) = 4 × 60 (27 - 25) = 480 Вт, де α = 4,0 Вт/(м2.оС) – коефіцієнт тепловіддачі від води до повітря.

tпов = tw - 1 ° С = 26 -1 = 25 ° С - температура поверхні води.

6. Надлишки явної теплоти (вдень):

ΣQя = Qc.p. + Qпл + Qo.д - Qв = 2200 + 400 + 1440 - 480 = 3560 Вт.

Надходження вологи:

1. Вологовиділення від плавців:

Wпл = q × N (1 - 0,33) = 200 × 10 (1 - 0,33) = 1340 г/год.

2. Надходження вологи з поверхні басейну (кг/год):

де А - коефіцієнт, що враховує інтенсифікацію випаровування з поверхні води за наявності купаються в порівнянні зі спокійною поверхнею. Для оздоровчих басейнів А = 1,5; F = 60 м2 – площа дзеркала води; σісп - коефіцієнт випаровування (кг/(м2.ч)),

σісп = 25 + 19× v, де v — рухливість повітря над ванною басейну, v = 0,1 м/с;

σісп = 25 + 19× 0,1 = 26,9 кг/(м2.ч);

dв = 13,0 г/кг при tв = 27 ° С і φв = 60%; dw = 20,8 г/кг при φ = 100% і tпов = tw - 1°С.

Температура поверхні ванни: tпов = 26 - 1 = 25 ° С.

3. Надходження вологи з обхідних доріжок.

Площа змоченої частини обхідних доріжок становить 0,45 від загальної площі доріжок. Кількість випаровуваної вологи (г/год):

Wо.д = 6,1 (tв - tмт) × F,

Wо.д = 6,1 (27 - 20,5) × 36 × 0,45 = 650 г/год.

4. Сумарне надходження вологи:

W = Wпл + Wб + Wо.д = 1,34 + 18,9 + 0,65 = 20,9 кг/год.

Повна теплота:

1. ΣQп = Qcкр.б + Qскр.од + Qскр.пл + 3,6 ΣQя (кДж/год), де

• Qcкр.б = Wб × (2501,3 - 2,39 × tпов) = 18,9 × (2501,3 - 2,39 × 25) = 46140;
• Qскр.од = Wо.д (2501,3 - 2,39 × tод) = 0,65 (2501,3 - 2,39 × 31) = 1580;
• Qскр.пл = N(qпол - qяв) × 3,6;
• Qскр.пл = 0,67 × 10 × (197 - 60) × 3,6 = 3300;

ΣQп = 46140 + 1580 + 3300 + 3.6 × 3560 = 63800.

2. Тепловологове відношення:

Ha i-d-діаграмі на перетині променя процесу Ԑ, побудованого з точки, і лінії dн - const лежить точка П, а на перетині променя Ԑ з ізотермою ty = 28 ° С - точка У (рис. 1).

Параметри точок:

3. Повітрообмін, розрахований за вологовиділенням:

L = 4350 м3/год.

4. Повітрообмін розрахований на повну теплоту:

5. Нормативний повітрообмін:

Lн = N × 80 м3/год = 10 × 80 = 800 м3/год = 960 кг/год, що значно менше за розрахунковий.

Зовнішнє повітря в найбільш спекотний час дня повинен бути охолоджений у повітроохолоджувачі до 25,6 ° С, щоб не допустити зростання температури повітря в басейні до 30 ° С. У нічний час температура зовнішнього повітря знижується на 10,4 ° С ( точка H1), тому необхідне нагрівання повітря або утилізацію теплоти.

Необхідна кількість холоду:

Qx = Gп (ін - iп) = 4100 (54 - 51) = 12300 кДж/год = 3,4 кВт.

Розрахунок повітрообміну в холодну пору року

Відносна вологість φв = 50%, вміст вологи вміст dв = 10,8 г/кг; інші параметри збігаються з параметрами теплого періоду (замість Qс.р. враховують Qосв).

1. Надходження явної теплоти:

ΣQя = Qосв + Qпл + Qо.д + Qв = 620 + 400 + 1440 - 480 = 1980 Вт.

2. Надходження вологи:

від плавців Wпл = 1340 г/год (по ТП);

з поверхні басейну

З обхідних доріжок

Wо.д = 6,1 × (27 - 19) × 36 × 0,45 = 790 г/год.

Загальне надходження вологи:

W = Wпл + WБ + Wод = 1,34 + 24,2 + 0,79 = 26,3 кг/год.

3. Повна теплота (кДж/год):

ΣQп = Qcкр.б + Qскр.од + Qскр.пл + 3,6×ΣQя, де

• Qcкр.б = 24,2 (2501,3 - 2,39 × 25) = 59080 кДж / год;
• Qскр.од = 0,79 (2501,3 - 2,39 × 31) = 1920 кДж/год;
• Qскр.пл = 3300 кДж/год (по ТП);

ΣQп = 59080 + 1920 + 3300 + 3,6 × 1980 = 71400 кДж/год.

4. Тепловологове відношення:

5. Побудова процесу та визначення повітрообміну.

На i-d-діаграмі через точку проводять промінь процесу Ԑ. На перетині променя з лінією dн = const отримують точку К

У холодний період застосовують рециркуляцію повітря.

Зміна вмісту вологи в робочій зоні в холодний період прийнято за теплим періодом:

Δdр.з = dв - dн = 13-9,9 = 3,1 г/кг.

dсм = dв-Δdр.з = 10,8 - 3,1 = 7,7 г/кг.

На перетині ліній dсм і Ԑ лежить точка С, що збігається з точкою П, яка була отримана в розрахунку для теплого періоду.

На перетині ліній dy та Ԑ лежить точка У.

Параметри точок:

Кількість припливного зовнішнього повітря можна визначити з матеріального балансу:

що більше за нормативну величину Gн = 960 кг/год. Слід передбачити утилізацію теплоти повітря, що видаляється.

Регулювання виконується за температурою та відносною вологістю в робочій зоні басейну.

Внутрішній басейн

Опалення басейнів в літній періодє необхідною умовоюдля комфортного перебування у них людей. Опалення потрібно насамперед у перехідні місяці — квітень, травень, вересень та жовтень. Традиційний варіант опалення басейну - використання системи опалення з використанням протиточного теплообмінника або прямоточний нагрівач з електроприводом. Однак сьогодні все більше набувають поширення варіанти опалення басейнів з використанням відновлюваних джерел енергії — теплові насоси та сонячні колектори.

Підігрів води в басейні тепловим насосом економічніший та ефективніший, ніж підігрів іншими джерелами енергії. На відміну від сонячних панелей, тепловий насос має можливість точного автоматичного регулювання процесу підігріву.

Вигоди інтеграції підігріву басейну в опалювальну систему з тепловим насосом:

• низький тариф електроенергії для теплового насоса, який буде поширюватись на цілий будинок;
• тепловий насос з більш високою потужністю, призначений для опалення цілого будинку, значно скоротить витрату електроенергії на опалення басейну;
• опаленням басейну можна керувати за допомогою регулятора з дому.

Вуличний басейн. Підігрів води у вуличному басейні

На споживання тепла для вуличного басейну впливають звички людей, які користуватимуться ним і тип басейну. Якщо підігрів басейну здійснюється в міжсезоння, немає сенсу враховувати споживання басейну в обсязі тепла, що поставляється тепловим насосом.

Приблизний розрахунок споживання тепла залежить від таких параметрів, як температура води в басейні, площа басейну, частота та тривалість використання, чи захищений басейн дахом, тентом або поверхня басейну відкрита.

Розподіл теплових витрат від критого басейнувиглядає приблизно так:

• конвекція у навколишнє середовище 15-20%;
• віддача тепла до атмосфери 10-15%;
• випаровування з поверхні води 70-80%;
• віддача тепла стін басейну 5-7%.

Заходи щодо зниження теплових витрат.

Ефективним заходом зниження теплових витрат є закриття поверхні басейну плівкою на той час, коли він не використовується. Загалом цей простий захід можна зберегти до 50% тепла. У внутрішніх басейнівзакривання поверхні нестиме ще іншу важливу функцію- зниження вологості в інтер'єрах приміщення і, як наслідок, нижчий ризик псування будівельних конструкцій. Плівка, що закриває, повинна бути стійка до УФ випромінювання, особливо у зовнішніх басейнів.

Внутрішній басейн

Опалення приміщення басейну

Приміщення, як правило, опалюється за допомогою радіаторів, системи «тепла підлога» або опалювальними регістрами. У всіх випадках розрахунок споживання тепла необхідний і залежить від технічного рішенняпроекту.

Вентиляція приміщення басейну

Щоб уникнути підвищення вологості в басейні, потрібна якісна вентиляція басейну. При використанні рекуператора з тепловим насосом у системі вентиляції басейну, тепло не вилітає «в трубу», рекуператор зберігає тепло і передає його через теплообмінник повітря, що входить, відповідно повітря приходить в приміщення басейну вже підігрітим, що знижує витрати на опалення.

Докладніше про застосування теплового насоса в системі вентиляції басейну та повторного використання тепла див.

Споживання тепла залежить від температури води у басейні, від різниці між температурою води у басейні та температурою приміщення, а також від частоти користування басейном. Таблиця актуальна для підігріву та користування басейном між травнем та вереснем.

Для початкового нагрівання 1 м3 води в чаші басейну на дельту 10 ° С необхідно приблизно 12 кВт. Час повного циклупідігріву басейну залежить від його величини та встановленої опалювальної потужності (може протікати до кількох днів)

Розрахунок вартості нагріву 1 куб. води у басейні:

Початкова температура води, що надходить +10°С, необхідна температура +28°С.

Формула кількості теплової енергії, необхідної для нагрівання 1 куб води:

W = C * V * (T 1 - T 2),

де C - питома теплоємність води, що дорівнює 4,19 кДж / (кг * С);

V = 1000 л; T 1 = +10 ° С; T 2 = 28°С.

W=4,19*1000*18=75400кДж чи 75,4мДж необхідно витратити теплової енергії на нагрівання 1 куб. м води до необхідної температури.

Вартість нагріву 1 куб.води для басейну тоді складе:

Електрокотел (ККД = 90%): 75,4 / 0,9 / 3,6 = 23,3 кВт * 2,22 руб. = 51,6 руб.

Газовий котел (ККД = 80%): 75,4 / 0,8 / 31,8 = 2,96 куб.м. * 4,14 руб. = 12,3 руб.

Тепловий насос (ККД = 90%, COP = 5.5): 75,4 / 0,9 / 3,6 / 5,5 = 4,2 кВт * 2,22 руб. = 9,4 руб.

ВИСНОВОК:

Тепловий насос є економічно вигідним рішенням для підігріву води в басейні. ТН - екологічно чистий метод опалення та кондиціювання як для навколишнього середовища, і для людей, що у приміщенні. Застосування теплових насосів – це збереження невідновлюваних енергоресурсів та захист навколишнього середовища, у тому числі шляхом скорочення викидів СО 2 в атмосферу.

Вода у басейні потрібна комфортної температури, до того ж весь час. Прогріти настільки великий обсяг рідини, та ще й рівномірно не під силу жодному нагрівачеві прямої дії. Необхідно прогріти великий об'єм води та постійно поповнювати втрати тепла, які в басейні чималі лише за рахунок великої площі поверхні. Джерелом тепла може бути як опалювальний котел, сонячні панелі або геотермальне тепло, а для передачі тепла воді знадобиться теплообмінник для басейну.

Найпростіше нагріти басейн, якщо розмістити теплообмінник послідовно з фільтрами та циркуляційним насосом, який постійно перекачує рідину від донного зливу та скімера та повертає назад через форсунки, розташовані по периметру чаші. Таким чином, вода в басейні не застоюється, регулярно очищається та підігрівається. Ніякого додаткового обладнанняв самому резервуарі немає, все виведено за його межі і розміщується найчастіше нижче за рівень ґрунту в спеціальному кесоні.

Принцип роботи

Теплообмінник сам не нагріває воду. Він лише оптимізований пристрій для ефективного теплообміну між двома середовищами. Одна з них – це теплоносій від безпосереднього джерела тепла, а друга – саме вода з басейну.

У теплообміннику два середовища поділяють лише тонкі стінкитруб або пластин із високою теплопровідністю. Чим вище площа такого контакту, тим більше тепла встигне перейти від нагрітої рідини до холодної.

За змістом теплообмінник завжди потоковий, хоч і можуть істотно відрізнятися обсяг камер і секцій для перекачування двох середовищ. Для басейнів використовуються трубчасті та пластинчасті теплообмінники. Перевага на стороні трубчастих пристроїв, так як вони дозволяють знизити опір струму води, що вносяться пристроєм, і менш вимогливі до чистоти рідини, що перекачується.

Корпус формує першу камеру для рідини, що нагрівається. Це довгастий циліндр із труби великого діаметра, закритий з обох кінців заглушками, в яких є штуцер для підключення труб. Зверху він утеплений для усунення зайвих тепловтрат.

Усередині корпусу розподіляються трубки, ізольовані від внутрішнього простору пристрою, з виведеними на зовнішній бікштуцерами. Трубка може бути одна вигнута по спіралі для збільшення площі контакту і тягнеться від краю теплообмінника до іншого. Але ефективніше використовувати паралельно багато трубок, які на кінцях об'єднуються колектором. Так істотно знижується гідроопір теплообмінника контуру з теплоносієм і збільшується площа контакту, меж між двома рідинами.

Основні характеристики теплообмінника:

• Максимальна робоча температура. Максимальне нагрівання теплоносія, що витримується пристроєм.
• Теплова потужність Залежить не тільки від площі контакту, а й від типу рідини в обох контурах та перепаду температур.
• Пропускна здатність, що вимірюється в метрах кубічних на годину, визначає, за скільки часу весь об'єм басейну пройдечерез теплообмінник.

Розрахунок потужності

Підбір за потужністю теплообмінника для басейну виконується, відштовхуючись від чотирьох факторів:

• Розмір басейну, обсяг постійних тепловтрат;
• Температура теплоносія та потужність джерела тепла;
• Цільова температура води у басейні;
• Час, за який потрібно нагріти воду за умови, що її тільки набрали.

Не варто завдання нагріти максимально швидко весь об'єм води у чаші басейну. Потужності теплообмінника достатньо на рівні, що дорівнює максимальним постійним тепловтратам, так щоб можна було підтримувати температуру на заданому рівні.

Нижня межа підбору потужності береться приблизно приблизно 0,7 від об'єму чаші басейну, точніше, води при повному заповненні. Це приблизне значення тепловтрат за рахунок випаровування та теплообміну зі стінками чаші.

Перевищення цього порога визначає час, за який теплообмінник зможе прогріти лише набрану холодну водуі найчастіше цей параметр підбирається рівним 1-3 дням.

Як джерело тепла використовується опалювальний котел, що працює і на обігрів будинку і на підігрів басейну або в малому контурі тільки на підігрів басейну, наприклад теплий період часу. Максимально можливу віддачу по теплу слід визначати за умови роботи обігріву в будинку, щоб не забирати зайвого тепла на підтримання басейну.

Потрібна потужність теплообмінника для нагрівання басейну за певний час.

P = ((V*С * ΔТ)/t1) + q*S

P – необхідна потужність теплообмінника (Вт),

З – питома теплоємність води за нормальної температури 20оС (Вт/кг*К);

ΔТ – різниця температури холодної та гарячої води(ЗС),

t1 – оптимальний часдля нагрівання всього басейну (годинник),

q – втрати тепла за годину з квадратного метра поверхні води (Вт/м2),

V – обсяг води у басейні (л) .

У розрахунках слід враховувати тепловтрати із дзеркала води за рахунок випаровування. Приймаються такі значення:

• Басейн повністю на вулиці – 1000 Вт/м2.
• Частково закритий навісом чи частиною будівлі – 620 Вт/м2.
• Повністю критий басейн – 520 Вт/м2.

Отримане значення – це саме той параметр, який слід насамперед орієнтуватися під час виборів теплообмінника. Інші параметри необхідно узгодити з наявним обладнанням.

За бажанням розділити час роботи теплообмінника на нічний і денний, коли використовується електричний водогрійний котел, потужність теплообмінника відповідно потрібно збільшити. Достатньо помножити отримане раніше число на 24 і розділити кількість годин, яке передбачається відвести для нагріву басейну.

При виборі важливо пам'ятати, що реальна потужність теплообмінника безпосередньо залежить від різниці температур в обох контурах і від максимального значення нагріву. При меншому перепаді температур вихідна потужність також менше і навпаки.

Опір струму води слід враховувати при виборі циркуляційного насоса, причому разом з фільтруючої станцією, опором труб, форсунок та інших елементів обв'язки.

Максимально допустима температура гарячого контуру визначається за номінальною температурою, яку видає бойлер або опалювальний котел.

З цієї ж формули легко вивести час нагріву басейну, знаючи потужність теплообмінника, що є у продажу. Гнатися за надшвидким нагріванням не варто, достатньо, якщо басейн прогріватиметься з повністю холодного стану до комфортної температури за дві доби.

Підключення

Теплообмінник включається вже після фільтра та циркуляційного насоса, але перед дозатором хімічних реагентів, хлору, віддушки тощо. Підключення обох контурів здійснюється лише через запірні вентилі для можливості контролювати увімкнення та демонтаж з нагоди технічного обслуговування.

Керувати нагрівом повинен регулюючий клапан, розташований на подачі гарячого контуру від котла. Він у свою чергу регулюється термостатною головкою, у якої датчик температури закріплюється на вихідному патрубку контуру, що нагрівається. За допомогою стаціонарного занурювального термометра з індикацією виставляються налаштування термоголовки для керування подачею теплоносія.

Теплообмінник для басейну слід встановлювати нижче напірної лінії, фактично нижче труб, що приєднуються до нього, нижче фільтра та відвідника повітря, виключаючи попадання та акумулювання повітря.

Найчастіше контур від котла опалення до басейну та теплообмінника виходить протяжним. На лінії встановлюється додатковий циркуляційний насос. Для його безперешкодної роботи слід організувати байпас паралельно теплообміннику та перед регулюючим клапаном. В результаті теплообмінник постійно контролює температуру води в басейні та підігріває, якщо це необхідно.

З настанням весни постає питання підігріву води в басейні. Особливо актуально це у готельних комплексах, які мають вуличний басейн. Не секрет, що будь-який готель потрібний насамперед для отримання прибутку. Тому басейн із підігрітою водою дозволяє такому готелі збільшити курортний сезон, залучаючи туристів додатковою перевагою.

Зрозуміло, що басейн без підігріву чудова штука, але не у травень чи вересень. У ці місяці кількість бажаючих викупатися в холодній воді, прагнутиме до нуля. Отже, щоб привабити туристів, воду у басейні треба підігріти.

Як нагріти воду у басейні?

У Краснодарському країпопулярністю користуються способи нагрівання води за допомогою:

• Сонячні вакуумні колектори або панелі;
• термальною водою;
• Теплові насоси;
• Різними котлами (дизельними, твердопаливними);
• Тепломережами;
• електрикою;

Давайте уважно розглянемо кожен спосіб, дізнаємося плюси та мінуси, з'ясуємо, чим найвигідніше гріти воду в басейні. Мета цієї статті навчити вас тому, щоб і ви розібралися та зрозуміли логіку, як рахувати і що рахувати.

Насамперед це потрібно для того, щоб горе-майстри не впариливам те, що працювати не буде. І в нашій практиці часто зустрічаються Замовники, яким продали то сонячних колекторів, то теплових насосів, але ці рішення не працюють, або працюють погано. Як правило, це все через те, що взагалі ніхто нічого не рахує.

Як домовляються Замовник із Підрядником?

Діалоги між Замовником та такими Підрядниками будуються приблизно так:
Замовник: треба зробити підігрів води у басейні
Підрядник: чим вам воду нагріти?
Замовник: не знаю, а що ви можете запропонувати?
Підрядник: давайте сонцем?
Замовник: давайте А скільки буде коштувати?
Підрядник: Один мільйон
Замовник: Дорого. Як зробити дешевше?
Підрядник: Є варіант зробити за сімсот тисяч
Замовник: Робіть

І ніхто не ставить собі питання, а за рахунок чого відбулося здешевлення? Зменшили колекторну масу? Поставили колектори чи гірші панелі? А потім точно все працюватиме і нагріватиме воду як треба?

Якось мені наш Замовник озвучив результати переговорів із попереднім потенційним підрядником. Мовляв, підрядник пообіцяв замовнику зробити підігрів води в басейні за допомогою сонячних вакуумних колекторів, та й замовник почав вникати в технічні моменти. Почав ставити питання щодо потужності і т.д. І ось з'ясувалося, що цей підрядник мав на увазі таку систему нагрівання води, що якщо на вулиці температура 22-24 ° С, то все чудово грітиме.

Якщо температура повітря 22-24 ° С, воду взагалі можна не підігрівати. Це ж логічно. І немає сенсу ставити систему підігріву на пару градусів, це відверта халтура.
Але, на жаль, у Росії діяльність таких підрядників ніяк не регламентується. І виходить так, що Замовник замість вирішення своїх проблем, виявляється втягнутий у якісь експерименти, власним коштом.

Для того, щоб отримати максимальне розуміння, давайте займемося розрахунками.

Уявімо, що у нас є звичайний басейн, Глибиною 1,5 метра, поверхнею дзеркала 100м². Об'єм води в такому басейні буде: 1,5 метра * 100 метрів ² отримуємо 150 метрів кубічних або 150м ³.
Теплові втрати кожного басейну вважаються індивідуально, ми для простоти розрахунків приймемо, що тепловтрати 200 Вт/год з кожного квадратного метра поверхні басейну. Поверхня басейну у нас дорівнювала 100м², отже, тепловтрати цього басейну дорівнюватимуть 20 000 Вт/год або 20 кВт/год. Отже, для того щоб нам відшкодувати теплові втрати басейну, нам потрібне джерело тепла, потужністю не менше 20 кВт/год.

Мал. 5.1. Залежність коефіцієнта інсоляції від відстані до вікна. Коефіцієнт інсоляції дорівнює кутом у співвідношенні між поверхнею тіла та вікна і прямо пропорційний тепловіддачі вікна

Мал. 5.2. Тепловіддача людини залежить від температури повітря. Чим ближче температура повітря до температури людського тілатим більше частка випарів у сумарній тепловіддачі

Рис, 5.3. Кордон відчуття задухи людиною

ру повітря в нічний час, так як через зростання випарів підвищується витрата енергії;

швидкість руху повітря 0,15–0,3 м/с. При великих швидкостяху робочій зоні можливі протяги;

відносна вологість повітря у приміщенні 50-60% (макс. 70%). При більш високій вологості повітря виникає відчуття задухи, а також небезпека утворення конденсату на конструкціях, що захищають;

температура поверхні стін та покриттів макс. 10 К, краще на 3-5 К нижче за температуру повітря. Такі характеристики досягаються за рахунок гарної теплоізоляції (К< 0,65). При более низких значениях температуры стен покрытия возникают большие теплопотери за счет теплоизлучения тела (ощущение сквозняка) и образуется конденсат на строительных элементах.

У відкритих басейнах рухливість людей зазвичай вища, ніж у критих. Звідси випливає, що температура повітря тут часто нижча, а температура випромінювання - вище, 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.

Тому температура у відкритому басейні зазвичай нижча, ніж у критому і становить 21-25°С. 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 (рис. 5.6). 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.

Відритий басейн без опалення зазвичай придатний лише для короткочасної експлуатації, оскільки спостерігаються постійні втрати втрати (особливо вночі).

Мал. 5.5. Суб'єктивне відчуття температури: при високих швидкостях руху повітря він здається холоднішим, ніж насправді

Мал. 5.4. Оптимальна термічна комфортність роздягнених людей за теплової потужності 60 Вт

результатів. Середня температура повітря в літнє півріччя приймалася рівною 10°С, тоді як фактично ця величина становить 14-14,5°С, а розрахункова швидкість руху повітря над ванною 1-4 м/с відповідає фактичної швидкості руху повітря безпосередньо над поверхнею води, яка значно нижча. Випромінювання ванни басейну має завжди розглядатися разом із зустрічним випромінюванням атмосфери.

Температура води у ванні басейну фактично перевищує задане значення на величину 4К через сонячну інсоляцію (рис. 5.7).

Сильне сонячне опромінення 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 і втратами кожної ванни, причому дрібний басейн остигає і нагрівається швидше, ніж глибокий, при однакових величинах втрат і надходжень тепла.

Таблиця 5.2

Кількість тепла на 1 м2 поверхні води для вирівнювання зниження температури на 1 К для ванн із різною глибиною наведено в табл. 5.3.

Тепловтрати відкритих басейнів зі стінками я грунту в літній час зазвичай можна не враховувати, так як грунт погано проводить тепло і акумулятори.

КВТ-Ч/ДЕНЬ

Мал. 5.6. Тепловтрати з поверхні ванни при купальному сезоні тривалістю 5 міс.

лює 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.

Тепловтрати ванн з стінами, що вільно стоять середній температуріповітря 14 ° С у літнє півріччя наведені в табл. 5.4. Максимальні значеннястановлять 150% від наведених.

Теплоізоляція завтовшки 1 см знижує тепловтрати на 80%. Додаткові тепловтрати стінки становлять лише 15,5 кВт год/дн, що відповідає 0,55 кВт-год/(м2 дн) на 1м поверхні води та 0,37 К зниження температури.

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 ванн значно підвищує.

Мал. 5.7. Розподіл температур та тепловий баланс плавального басейну глибиною 1,5 м із температурою води 23 С

абсорбцію сонячного випромінювання Середні зміни величини поглинання сонячної інсоляції при зміні кольору плитки облицювальної ванн наведені в табл. 5.5.

Повноцінна експлуатація басейнів у зимовий час потребує великих енерговитрат. Тому для відкритих басейнів рекомендується взимку використовувати укриття.

На відміну від літнього сезонувзимку впливає тепловіддача в прилеглий ґрунт. Щоденні тепловтрати у відкритому басейні ванни розміром 4 х 8 х 1,5 м на 1 м 2 води наведено у табл. 5.6.

Таблиця 5.6

Вже при товщині піноматеріалу в 1 см коефіцієнт стає рівним 2,5 Вт/(м2 К) і досягається економія більше 25%.

При циркулярному циклі тривалістю 8 годин і тривалістю промивання 5 хв втрачається близько 1% ємності ванни для промивання одного піщаного фільтра. При глибині ванни 1,5 м та різниці температур між водою у ванні та свіжою водою 13 К втрати тепла на кожне промивання становлять 0,23 кВт год/м2 (203 ккал/м2).

У 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 кВт год/(м2 дн).

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 високих денних температур.

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%

(Рис. 5.8). При цьому слід мати на увазі, що у зв'язку з великою питомою вагою випромінювання 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 має бути видалена 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 з світлопрозорого теплоізолюючого верхнього шару і прилеглого до води абсорбуючого шару значно покращує поглинання сонячних променів.

Порівняння з відкритою ванною. Як показали дослідження, за сприятливих погодних умовахзастосування укриття у вигляді сонячного колектора дозволяє експлуатувати басейн із температурою зоди 23°С без додаткового опалення.

При визначенні вартості опалення відкритих басейнів важливе значення має середній

витрата тепла, що може прийматися за табл. 5.7 залежно від сезону року та температури води.

Для розрахунку витрат на опалення необхідно витрати тепла помножити на вартість 1 кВт-год.

Довгий час відкриті басейни обігрівалися від системи опалення з використанням протиточного теплообмінника. Однак у останні рокиз'явилося багато нових варіантів обігріву ванн з використанням агрегатів, що серійно випускаються промисловістю:

обігрів ванн від опалювального казана; прямоточні паливні нагрівачі; прямоточні нагрівачі з електроприводом; теплові насоси; обігрів ванн за допомогою сонячних колек-

У всіх системах вода підігрівається до надходження у ванну басейну. Прямі системи обігріву

з допомогою труб, розташованих безпосередньо

в ванні, або електронагрів облицювальних плиток не знайшли застосування але гігієнічним та економічним міркуванням.

ОБІГРІВАННЯ ВАННИ ВІД КОТЕЛЬНОЇ

Обігрів відкритого басейну зазвичай здійснюється шляхом підключення до будинкової системи опалення. У літню пору, коли опалення приміщень будинку відключено, потужність котла використовується неповністю, що сильно знижує ефективність його роботи (рис. 5.9).

РОЗРАХУНОК ТЕПЛООБМІННИКА

Для розрахунку системи опалення можна виходити з того, що вона має експлуатуватися 24 години на добу. Тому мінімальна потужність протиточного апарату 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.

Мал. 5.9. Коефіцієнт корисної діїсистеми гарячого водопостачання залежно від навантаження. При незначному навантаженні ККД дуже низький

ПРЯМОТОЧНІ ПАЛИВНІ НАГРІВАЧІ

Застосовуються такі нагрівальні агрегати:

пересувні нагрівачі, що працюють на рідкому нафтовому паливі; зазвичай вони мають власний водяний насос або підключаються до циркуляційної лінії після фільтрів. Їхня потужність

прямоточні нагрівачі, що працюють на пропані, із вбудованим фільтром або без нього (в останньому випадку з циркулярним насосом). Їхня потужність становить 37 кВт (32 000 ккал/год). Витрата пропану близько 3,2 кг/год. Коефіцієнт корисної дії близько 80% (рис. 5.10);

стандартні газові водонагрівачі потужністю 17,5 кВт (15 000 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. Коефіцієнт корисної дії близько 80%.

Мал. 5.10. Прямоточний газовий нагрівач для обігріву відкритого басейну

1-прямотковий газовий нагрівач; 2-регулюючий пристрій; 3-термометр; 4-фільтр; 5-зворотний клапан; 6-насос; 7-випуск води

ПРЯМОТОЧНІ ЕЛЕКТРИЧНІ НАГРІВАЧІ

Ці прилади випускаються спеціально для підігріву води у басейнах (рис. 5.11) та обладнані регуляторами температури. Зазвичай електричні нагрівачівключаються до електромережі. Застосовуються нагрівачі потужністю 9 кВт, вбудовані

в систему. Їх можна встановлювати в основній лінії (пристрій, що фільтрує - впускні отвори) або в додатковій гілки. Для встановлення

в ванні використовують нагрівачі потужністю 18 кВт.

Потужність прямоточного електронагрівача дорівнює максимальним добовим тепловтратам, поділеним на тривалість роботи.

Мал. 5.11. Прямоточний електронагрівач для відкритих басейнів

1-обмежувач; 2-регулятор; 3-кришка; 4- датчик обмежувача; 5- нагрівальний фланець; б-відбійний щиток; 7- датчик регулятора; 8-кутове з'єднання; 9 – монтажний елемент; 10запобіжник; 11 – шайба з тефлону; 12-випуск; 13-труба; 14трубчастий нагрівач; 15 -подача

ТЕПЛОВІ НАСОСИ, ЩО ВИКОРИСТОВУЮТЬСЯ ДЛЯ ОПАЛЕННЯ ВІДКРИТИХ БАСЕЙНІВ

При використанні теплових насосів одержують певну кількість тепла. Відношення витраченої енергії до корисного тепла, так званий коефіцієнт продуктивності залежить від різниці температур на обох сторонах теплового насоса (випарник конденсатор); зі збільшенням різниці температур коефіцієнт продуктивності знижується. Різниця температур між випарником і конденсатором у свою чергу залежить з одного боку від різниці температур між поглинаючим середовищем і теплоспоживачем, а з іншого - необхідної різниці температур для передачі тепла від середовища випарнику і від конденсатора до споживача. В останньому випадку істотну роль відіграють вид поглинаючого середовища і розмір передавальних поверхонь: при великих поверхнях тепловий тиск менше, а коефіцієнт продуктивності вище.

Мал. 5.12. Розріз системи сонячного опалення із природною циркуляцією. Для регулювання необхідний циркуляційний насос

/ - сонячна радіація

ОПАЛЕННЯ ВІДКРИТИХ БАСЕЙНІВ ЗА ДОПОМОГОЮ СОНЯЧНИХ КОЛЕКТОРІВ

У зв'язку з відносно невеликою різницею температур між зовнішнім повітрям і водою плавального басейну (10 К) коефіцієнт корисної дії сонячних колекторів, використовува-

мих для обігріву відкритих басейнів, у літню пору відносно сприятливий: кожні 1 м2 колектора дає щорічно від 3 (квітень) до 5 кВт (липень, серпень).

У Літній час рекомендується застосовувати прості сонячні колектори (у тому числі із гнучкого пластику). Залежно від корозійної стійкості, опору течії, положення та розміщення є такі можливості підключення сонячних колекторів:

до ванні басейну з установкою фільтрів;

до ванна басейну з розміщенням колектора на рівні ванни і природним підйомом гарячої води в процесі експлуатації (рис. 5.12), до ванни басейну з власним насосом живлення;

колектор з власним насосом живлення і теплопередачею за допомогою протиточного теплообмінника, встановленого в циркуляційній лінії фільтрів.

Колектори, підключені безпосередньо до ванни басейну, схильні до корозії і повинні виконуватися з відповідних матеріалів. Вони також спостерігаються відкладення вапна. Тому їх можна застосовувати лише там, де проведено пом'якшення води.

Важливою вимогою є можливість регулювання температури, оскільки тільки в денний час тепло надходить від колектора у ванну, а в нічний час колектор може служити для охолодження ванни. Регулювання температури води в басейні досягається шляхом підключення до-

Мал. 5.13. Схема комбінованого опалення відкритого басейну (сонячний колектор/звичайне опалення)

1-сонячна радіація; 2-сонячний колектор; 3-зворотний клапан; 4-фільтр; 5-насос; 6-засувка; 7 – запірний клапан; 8-теплообмінник системи опалення

мовного опалення як комбінована система (рис. 5.13).

Сонячні колектори в літню пору рекомендується орієнтувати на південь (південний захід) під утлом 35° до горизонту. Однак застосовуються і горизонтальні, орієнтовані на південний схід та захід. Ефективність використання сонячних колекторів у зимовий період визначається кожному конкретному випадку. Для більшості колекторів потрібне проведення додаткових морозозахисних заходів.

Розрахунок сонячних колекторів. Площа сонячних колекторів дорівнює частці від поділу максимальних добових тепловтрат на теплову потужність 1 м. 2 колектора на початку сезону.

Розрахункова площа колектора може бути знижена за умови зменшення витрати тепла за рахунок укриття ванни або використання комбінованої системи опалення. Найпростішим прикладом комбінованої системи може бути заповнення ванни басейну підігрітою водою, взятої з будинкової системи гарячого водопостачання.

ВИТРАТА ТЕПЛА НА ОПАЛЕННЯ КРИТИХ БАСЕЙНІВ

Витрати на опалення критих басейнів істотну частинувід експлуатаційних витрат (20-60%). Зниження цих витрат є завданням не лише інженерів-сантехніків, а й архітекторів та експлуатаційників.

МОЖЛИВОСТІ ЕКОНОМІЇ ТЕПЛА

При розгляді питання про економію тепла слід виходити з теплового балансубасейну (рис. 5.14) з урахуванням питомої вагиокремих складових витрати тепла (рис. 5.15).

Мал. 5.14. Тепловий баланс критого басейну

1-душова вода; 2- випаровування; 3-вентиляція; 4-осучення; 5 теплопередача.

Мал. 5.15. Складові витрати тепла в індивідуальних та готельних критих басейнах

I – індивідуальний критий басейн; 2 – готельний критий басейн; 3 вентиляція; 4-випаровування; 5 – теплопередача; 6-свіжа вода

ВТРАТИ ТЕПЛА ЗА РАХУНОК ВЕНТИЛЯЦІЇ ТА ІСПАРЕННЯ

Вентиляційна установка критого басейну служить насамперед для осушення повітря. Осушка повітря здійснюється з допомогою повітрообміну, тобто.

заміни внутрішнього повітрясухішим за рахунок підігріву зовнішнього повітря.

При випаровуванні води з ванни басейну також витрачається тепло - в середньому 0,70 кВт/год (540 ккал) на 1 кг води.

До втрат енергії на випаровування також відноситься електроенергія, що витрачається вентиляційною установкою -0,05-3 Вт"год на 1 м3 повітря.

Витрата тепла кВт ч/м3 на початковий підо-

При розрахунку витрати води для прийняття душу виходять із норми 40 л на 1 чол. В індивідуальних басейнах ця витрата не набагато перевищує звичайну норму, встановлену для ванних кімнат, і може не братися до уваги. У готельних басейнах витрати гарячої води при користуванні душами становлять 20-100% витрати гарячої води в системі центрального опалення.

Витрата тепла на теплопередачу насамперед може бути знижений за рахунок удосконалення теплоізоляції конструкцій, що захищають. Особливо надійну теплоізоляцію повинні мати ділянки, де встановлені нагрівальні прилади, що мають більше високу температуруніж повітря в приміщенні.

Дуже важливого значення набувають гепловтрат через вікна, зменшення їх площі може сприяти суттєвій економії, проте знижує якість залу. Тому рекомендується застосовувати скла з високою теплоізолюючою здатністю (три- і чотиришарове скління,

а також двошарове скління типу «Термолюкс»

з к = 1,4), де випадання конденсату можливе лише за відносно низьких температурах зовнішнього повітря (для стекол «Термолюкс» - мінус 6°С) і, отже, не потрібно спеціального обігріву вікон. При цьому не тільки спрощується вентиляційна система та знижується її потужність, але й відпадають додаткові втрати тепла при обдуві вікон гарячим повітрям або їх обігрівання іншими методами. Поверхні вікон ск = 2 можуть мати втрати тепла, що дорівнює нулю, або навіть акумулювати тепло. Істотний недолікта небезпека для вікон має традиційне розташування опалювальних приладів безпосередньо під вікнами. Теплове

випромінювання опалювальних приладів, що становить до 2/з тепловіддачі залежно від їхньої конструкції, майже наполовину втрачається.

Зниження температури повітря в приміщенні на 10% дозволяє на стільки ж зменшити тегшовтрати від теплопередачі, проте при незмінній температурі води зростуть випари (табл. 5.8) та потужність вентиляційної системинеобхідної для осушення повітря (табл. 5.9).

У табл. 5.8 дана орієнтовна величина випарів у критому плавальному басейні(фактичні значення можуть відрізнятися на величину в інтервалі від-20 До +50%).

У табл. 5.9 наведені орієнтовні значення

Таблиця 5.8

Таблиця 5.9

Пії залежить від акумулюючої здатності приміщення по відношенню до площі вікон. Щоб не виникало перегріву приміщення сонячними променями, рекомендується застосовувати регульовані захисні пристрої залежно від кількості енергії, що надходить (селенові елементи або фотоопір) і регулювати ступінь обігріву опалювальних приладів. Якщо сонце світить досить яскраво, при включенні опалювальних приладів повинні автоматично закриватися жалюзі на вікнах.

ВИТРАТА ТЕПЛА НА ВЕНТИЛЯЦІЮ ТА ІСПАРЕННЯ

На кількість вологи, що випаровується, впливають рух води, температура і вологість повітря в приміщенні, рух повітря над ванною басейну (рис. 5.16, 5.17) і біля поверхні стін і вікон, рух людей, конструкція жолобів і рівень води, температура припливного повітря і розміщення вентиляційного обладнання. , розташування вікон та їх теплоізолююча здатність.

Зазвичай витрата тепла на вентиляцію та випаровування не вища, а часто навіть значно нижча, ніж втрати тепла степлопередачею. Однак кількість факторів, що впливають на витрату тепла, пов'язану з вентиляцією та випаровуванням, дуже велика, що при неправильній експлуатації може призвести до збільшення тепловтрат до 300-400%. Для оцінки можуть використовуватися фактичні дані, де втрати на випаровування становлять 0,7 кВт ч/кг води.

тільна вологість повітря 65%

Мал. 5.17. Схема деформації граничного шару повітря та перехідних шарів під час руху повітря

ІСПАРЕННЯ БАСЕЙНУ ПІД ЧАС ЙОГО ПРОСТОЮ

Випари з ванни басейну в проміжках між його експлуатацією значно нижчі, ніж вважалося раніше. При середній температурі повітря 30°З його вологості 70% випаровування стають дуже незначними. за сучасним уявленнямрекомендоване раніше підвищення температури в залі басейну в періоди його простою недоцільно, оскільки тривале підвищення температури повітря призводить і до підвищення температури води, а можливість її охолодження під час купання до температури, приємної для людини, практично виключена. Рекомендується встановити в приміщенні вологість повітря близько 70% і тим самим практично призупинити випаровування під час простою басейну.

Однак такий захід дає позитивні результатитільки в тому випадку, коли поверхня ванни знаходиться в спокійному стані. Обдування дзеркала води вентиляцією або холодним повітрям з вікон знижує точку рівноваги випарів, що призводить до їх зростання при нижчій вологості повітря.

ІСПАРЕННЯ БАСЕЙНУ ПІД ЧАС КУПАННЯ

У період експлуатації басейну випаровування істотно зростають і тому сумарна кількість води, що випаровується, значною мірою залежаю від співвідношення часу простою до часу експлуатації.

ОСУСЕННЯ ПОВІТРЯ

При звичайному осушенні повітря шляхом повітрообміну та при використанні вторинного тепла істотно впливають температура і вологість повітря в приміщенні. Наприклад, при температурі повітря в приміщенні 30°С відносної вологості 60% витрата тепла на випаровування становить 1,3 кВт-год на 1 кг води (0,7 кВт-год на випаровування і 0,6 кВт год на повітрообмін), а при температурі 28 °З відносної вологості 50% - 1,74 (0,7+ 1,04) кВтг. Витрата тепла на повітря обмін зростає у зворотній залежності від темпу тури та вологості повітря в приміщенні.

Застосування теплообмінників вторинного теп дозволяє знизити витрату тепла, необхідного для повітрообміну, але не менше 0,7 кВт-год на 1 кг вологи, що використовується, при теоретично 100%-ном іо