Отопление бассейна тепловым насосом

Тепловые насосы для нагрева бассейна

Тепловые насосы работают по циклу Карно, где для выработки полезного тепла используется низкопотенциальная природная энергия. Хладагент в компрессорном контуре забирает тепло из теплоносителя и далее сжимается компрессором. Под воздействием вакуума хладагент закипает и преобразуется в газообразное состояние, что сопровождается выбросом тепла, которое далее используется для нагрева. Подобный принцип работы позволяет получить до 75–80% тепла из возобновляемых источников энергии, остальные 20–25% — электричество, необходимое для работы компрессора и циркуляционных насосов. Таким образом установка теплового насоса позволяет получить до 4.0–4.5 кВт/ч тепла, расходуя только 1 кВт электричества, что в разы экономичнее газового или электрического котла. Кроме того, система, использующая тепловой насос в качестве нагревателя, предполагает ряд преимуществ:

• Пожаробезопасность — отсутствие процессов горения при работе теплового насоса исключает необходимость постоянного контроля. Для коллектора не требуется отдельная котельная или специфические условия размещения.
• Экологичность — ТН не используют углеродное топливо, что исключает негативное воздействие на грунт или водоем частного участка.
• Долгий срок службы — ресурс ТН превышает срок службы электрических и газовых котлов, и составляет в среднем 20–25 лет.
• Автономность — для работы системы не требуется постоянное обслуживание. Весь регламент ТО заключается только в проведении ежегодной ревизии магистралей и технических жидкостей.

Единственным минусом ТН считается зависимость от электроэнергии, из-за чего может потребоваться установка аварийного генератора с автозапуском для работы системы зимой. В противном случае при длительном простое внешний теплообменник может замерзнуть — для повторного запуска теплового насоса понадобится провести обслуживание. 

Как рассчитать мощность теплового насоса для обогрева бассейна?

Получить точный расчет можно только при разработке проекта. Компании, устанавливающие ТН, при расчетах учитывают время и период эксплуатации бассейна, его площадь и глубину, а также внешние факторы, влияющие на теплопотери. Кроме того, при расчетах отдельно проводится анализ потенциала доступных источников возобновляемой энергии. Для самостоятельного расчета можно использовать усредненные значения. Среднестатистические теплопотери для котлована глубиной 1.2–1.8 м на каждый 1 м2 водного зеркала составляют:

• Всесезонный бассейн — 1.8 кВт/ч.
• Уличный на открытой местности и без навеса — 0.750 кВт/ч.
• Уличный, вблизи находятся здания или забор — 0.443 кВт/ч.
• Бассейн, размещенный в павильоне или шатре — 0.280 кВт/ч.
• Купальни в помещении с активным отоплением — 0.150 кВт/ч

Таким образом для определения мощности ТН необходимо определить общую площадь котлована и умножить полученный показатель на подходящие статистические данные. Так для классического дачного бассейна площадью 12 м2 и глубиной 1.8 м потребуется тепловой насос, выдающий 6–7 кВт/ч. При правильном расчете мощности, первичный нагрев свежезалитой воды с +5–10 до +26–28 градусов должен производиться не более, чем за 72 часа. Если на прогрев требуется больше времени, необходимо увеличить площадь внешнего теплообменника, также может потребоваться установка более мощного компрессора.

Как выбрать тепловой насос для нагрева бассейна?

Для нагрева воды в бассейне может использоваться любой тепловой насос с водяным контуром отопления, в качестве низкопотенциального тепла — геотермальная энергия, температуры воды в другом водоеме или тепло атмосферы. Рассмотрим все популярные системы.

«Грунт–вода»

Для нагрева жидкости используется низкопотенциальная геотермальная энергия. Внешний теплообменник ТН размещается в грунте на глубине непромерзания почты, либо погружается в глубинные скважины или геологические зонды. При горизонтальном размещении теплообменника съем тепла с 1 м трубы составляет 25–50 Вт, при вертикальном — 60–90 Вт. При этом чем выше влажность грунта, тем больше тепла возможно получить с теплообменника. Внешний теплообменник геотермального теплового насоса обычно размещается под котлованом, что позволяет реализовать проект с минимальными затратами на земляные работы и сэкономить площадь на участке. При размещении теплообменника вертикальным образом проводится бурение нескольких скважин глубиной 40–80 м рядом с бассейном.

Преимущества	Недостатки
Возможность сэкономить на монтажных работах путем размещения теплообменника под котлованом.	Теплообменник должен размещаться на глубине непромерзания грунта. В среднем магистрали размещаются в траншеях глубиной 2–3 м.
Надежность и долгий срок службы, простота обслуживания системы, возможность работы в автономном режиме долгое время.	При вертикальной установке теплообменника стоимость проекта увеличивается из-за использования глубинного оборудования.
Высокая эффективность и экономичность, подходит для отопления глубоких или открытых бассейнов без навеса.	При горизонтальном монтаже теплообменника необходима большая площадь, на которой переносятся все коммуникации и удаляется растительность.

В среднем цена геотермального ТН для бассейна, размещенного на дачном участке или в загородном доме, составляет 150 000 рублей. Срок службы геотермального ТН составляет 20–25 лет, пробуренные скважины можно использовать в течение 70–100 лет.

«Вода–вода»

Отличием водяного ТН считается прямой забор воды для внешнего теплообменника — в отличие от системы «грунт-вода» с герметичным контуром. Забор может производиться из естественного водоема или подземного водного горизонта достаточного объема. При подаче воды из открытого водоема прокладывается заборная и сливная скважина, расстояние между магистралями — не менее 5 м. В случае вертикальной установки пробуривают 2 или более скважины с размещением на разной глубине.

Преимущества	Недостатки
Геотермальный водяной ТН имеет наибольший КПД и способен нагревать бассейны большого объема.	Общая площадь водоема должна быть не менее 200 м2, глубина — от 2 м.
Водяной ТН может работать как высокопроизводительный кондиционер, охлаждая и поддерживая воду в бассейне летом.	Эффективная работа ТН возможна только при удалении от водоема не дальше 100 м в длину, и 40 м — в высоту.
Установка водяного теплового насоса не запрещает проведение хозяйственных работ на участке, в отличие от геотермального «грунт-вода» с горизонтальным теплообменником.	Необходимо следить за химическим составом воды в заборном водоеме и системой фильтрации внешнего теплообменника. Может потребоваться установка системы обратного осмоса.

Цена геотермального ТН с забором воды из водоема начинается от 200 000 рублей. Срок службы системы составляет 15–20 лет при соблюдении регламента технического обслуживания внешнего теплообменника.

«Воздух–вода»

Внешний теплообменник представляет собой систему приточной вентиляции, которая проводит атмосферный воздух через радиаторную пластину. Тепло, забранное радиатором, передается на компрессорный контур, после передается на контур отопления. В качестве теплоносителя для внешнего контура используется воздух, для системы отопления — вода или раствор антифриза. ТН «воздух-вода» оптимально подходят для подогрева небольших или детских бассейнов, а также для сезонных вариантов — например, для дачи. Воздушный тепловой насос, в отличие от геотермальных систем, также не способен работать на охлаждение летом — только нагрев.

Преимущества	Недостатки
Стоимость ТН типа «воздух-вода» ниже остальных систем, оборудование быстрее окупается.	Не подходит для отопления круглый год. При температуре воздуха ниже -10 градусов ТН малоэффективен.
Компактность оборудования позволяет установить систему на небольшом участке.	Внешний теплообменник нуждается в регулярном обслуживании: замене фильтров, чистке магистралей и т. д.
Воздушный ТН прост в установке и не требует сложных подготовительных работ.	Может оказаться неэффективным для котлована глубиной более 2.5 м.

Цена воздушного теплового насоса для нагрева воды в небольшом бассейне начинается от 80 000 рублей. Срок службы оборудования составляет 10–12 лет.

Тонкости установки и эксплуатации: о чем еще нужно знать?

При самостоятельной установке теплового насоса можно не учесть некоторые нюансы, которые увеличат срок окупаемости системы или приведут к сокращению ее срока эксплуатации. В рейтинг рекомендация стоит включить следующие:

1. Для работы ТН с потреблением электроэнергии более 3.5 кВт/ч желательно подключение к трехфазной сети (380 Вольт). Это позволит избежать перепадов напряжения и разгрузить бытовую сеть.
2. Мощный тепловой насос также может использоваться для обогрева технических помещений или крытого павильона — для этого достаточно проложить отдельный контур отопления и увеличить площадь внешнего теплообменника.
3. Воздушные тепловые насосы более эффективны для нагрева воды в крытых бассейнах или прогрева изолированных помещений. Для открытых или глубоких вариантов рекомендуется выбирать между геотермальными системами типа «грунт–вода» или «вода–вода».
4. Большая часть тепла уходит через рассеивания с поверхности водяного зеркала, поэтому установка навеса или откатного тента позволяет сократить теплопотери. Монтаж подобного экрана позволит защитить воду от сора и мусора, а также снизить нагрузку на ТН и расход электроэнергии.
5. Дополнительно снизить расходы на проекте альтернативного отопления позволит утепление котлована. Монтаж термоизолирующего экрана снижает потерю тепла через стенки и днище бассейна, что позволяет выбрать более дешевый ТН меньшей мощности.
6. Для ускорения прогрева бассейнов с большой площадью или глубиной котлована рекомендуется дополнительная установка циркуляционного насоса для ротации воды. При нерегулярной эксплуатации бассейна это позволяет ускорить прогрев, а также предотвратить температурное расслоение — когда температура воды на дне и поверхности отличается в 5–7 градусов.
7. При выборе промышленных тепловых насосов со спиральным или винтовым компрессором может потребоваться установка дополнительной шумоизоляции. Чем мощнее ТН, тем больше шума производит установка — размещение коллектора вблизи бассейна может оказаться некомфортным. Для стабильной работы теплового насоса также необходимо регулярно проверять журнал ошибок устройства для автоматических систем или контролировать давление антифриза и фреона в теплообменниках и компрессорном контуре.

Ответы на часто задаваемые вопросы

Разберем наиболее популярные вопросы, которые возникают у желающих установить систему альтернативного отопления для дома или бассейна. В рейтинг часто задаваемых вопросов вошли:

Как долго нагревается вода в бассейне? Сколько часов в сутки работает ТН?

Для первого прогрева бассейна до комфортной температуры нормой считается 60–72 часа непрерывной работы ТН. Для поддержания температуры в дальнейшем тепловой насос запускается на 2–3 часа 2–4 раза в сутки, в зависимости от текущих теплопотерь.

Можно ли использовать тепловой насос для нагрева морской воды?

В отличие от электрических тэнов, нагревательный контур ТН защищен от прямого контакта с соленой водой, что предотвращает коррозию и окисление стенок отопительных магистралей. Это позволяет использовать ТН для нагрева воды любой жесткости и независимо от концентрации соли.

Срок окупаемости проекта отопления бассейна тепловым насосом?

Наибольшие затраты — приобретение оборудования, монтаж и пусконаладочные работы. Тепловые насосы выдают до 4–4.5 кВт/ч на каждый потраченный кВт/ч электроэнергии, что позволяет окупить проект с геотермальным ТН за 4–6 лет, с воздушным — 2–3 года. При этом срок службы воздушного ТН в среднем составляет 15 лет, геотермального – 20–25. Нагрев воды в бассейне газовым или электрическим котлов наоборот становится более затратным по мере его использования.

Сложно ли обслуживать теплообменники теплового насоса?

При правильном размещении теплообменники не требуют особого ухода — достаточно периодически проводить профилактический осмотр. Сложность ТО может увеличиваться при использовании ТН с открытым забором воды из водоема — в этом случае необходимо следить за химическим составом теплоносителя и состоянием фильтров. ТО самого ТН заключается в доливке хладагента и антифриза 1–2 раза в год.

Могу ли я использовать ТН круглый год?

Можете, однако у ТН класса «воздух-вода» снижается эффективность при похолодании воздуха до -10 градусов, а у геотермальной системы «грунт–вода» может увеличиться расход электроэнергии при работе на охлаждение летом. Зимой дополнительно необходимо следить за состоянием теплообменников и не допускать замерзания теплоносителя в системе.

Что в итоге?

Установка теплового насоса для нагрева воды в бассейне — оптимальное решение, позволяющее получить энергоэффективный источник тепла за недорого. ТН способны долгое время работать в автономном режиме и в разы экономичнее газового или электрического обогревателя.
Для небольших, детских или бассейнов внутри здания можно рассмотреть приобретение воздушного теплового насоса. ТН «воздух–вода» отличается простотой установки и быстрым периодом окупаемости, а также не требует проведения объемных земляных работ.
Для глубоких или открытых бассейнов, а также вариантов нестандартной формы рекомендуется установка геотермального теплового насоса ввиду большего КПД системы. ТН типа «грунт-вода» или «вода–вода» неприхотливы в обслуживании и обеспечивают эффективный подогрев воды, независимо от теплопотерь котлована.
Чтобы максимально сократить издержки, при выборе и установке ТН рекомендуется обратиться за помощью к профильной компании. Это позволит избежать риска неправильного подбора или монтажа системы и получить эффективный подогреватель для бассейна, который полностью окупится уже на 20% выработки заложенного ресурса.