Водонагреватели для бассейнов: типы, устройство, как работают, как выбрать, достоинства и недостатки

Водогрейное оборудование для бассейнов использует несколько способов повышения и сохранения температуры воды. Экономность и высокий КПД водонагревателей – основные требования из-за размеров обогреваемых объектов. Применяют электроэнергию, газ, твердое топливо, гелиоколлекторы, теплонасосы.

Водонагреватели для бассейнов представляют собой комплекс водогрейного оборудования. Оснащение состоит из шлангов, труб, помп, фильтров, теплогенераторов. Применение обогревающих покрывал повышает эффективность и сохранение температуры воды.

Для больших плавательных сооружений популярно водогрейное оборудование на более дешевых энергоносителях (газ, уголь, дрова). Электронагрев используют независимо от размеров объекта, но более популярен для чаш небольших объемов (10 – 20 м³) из-за стоимости электроэнергии. Фильтровальная установка рекомендована всегда, насос присутствует во всех случаях.

Виды нагревателей воды в бассейнах

Схема может включать оборудование для бассейнов по водоподготовке (очистка, обеззараживание), циркуляция замкнутая. Есть три группы водогрейного оборудования:

Рынок производителей (примеры брендов):

• теплообменники, нагреватели, проточники, вся узкоспециализированная продукция: Behncke, Bowman, Xenozone, PoolKing, Pahlen, Emaux, Elecro, Vagner, HydroAir;
• Intex, Bestway, Kokido – компактные ЭВН, солнечные гибкие коллекторы, термопокрывала;
• вакуумные, другие гелиосистемы: Sclar, SolarX, Tebas, Ensol, Altek, Haining Jixiang Solar Energy Co;
• обогреватели на твердом топливе Pelletron Discovery, спиральные Termopool.

Электробойлеры для бассейнов (проточные)

Алгоритм функционирования проточных электрических бойлеров для бассейнов: жидкость поступает в сегмент с мощным ТЭНом, нагревается и без паузы, уже подогретая, поступает обогреваемому объекту. Важна быстрота, поэтому водонагреватели проточного типа мощные, потребление электроэнергии значительное.

Проточные электронагреватели (ЭВН) – хороший вариант для небольших пластиковых бассейнов, когда требуется минимум усилий по установке и запуску, например, устанавливаемых при отдыхе на даче для детей.

Движение по замкнутому кругообороту обеспечивает отдельный или вмонтированный циркуляционный насос. Ставят фильтр или используют устройство без него. Указанные элементы могут объединяться в модуль.

Плюсы проточных водонагревателей для бассейна:

• главный плюс – быстрота, не требуется длительный запуск и разогрев, заправка топлива;
• цельность и самодостаточность, часто типоразмер модульный;
• не нужен теплогенератор – нагреватель внутри прибора;
• компактность, мобильность;
• установка, настройка, автоматизация, простота монтажа требуют меньше усилий;
• эффективная и недорогая конструкция.

Недостатки:

• потребляют много электроэнергии: ТЭНы для водонагревателей сами по себе мощные, их работа продолжительная;
• требуют качественной проводки с заземлением, защитной автоматикой отключения.

Три основных узла, этапы:

1. Циркуляционный насос обеспечивает замкнутый цикл.
2. Фильтры (грубой очистки, с песком) для долговечности и корректной роботы нагревателя, воды нужного качества.
3. Жидкость попадает внутрь корпуса прибора в отделение (сегмент) с трубчатым электронагревателем (спираль с накаляющейся нитью), омывает его, происходит повышение температуры.

Элементы проточного подогрева воды в бассейне схематически:

Газовый нагрев воды бассейна

Основной вариант водогрейного оборудования – котлы, чаще на газе, реже на твердом топливе. Если в доме установлен котел для отопления, то уместно использовать его (если достаточно мощности).

Газовый водонагреватель для домашнего бассейна – распространенный стандарт в рассматриваемом сегменте, подключается к специальному узлу, где происходит нагрев.

Газовый водонагреватель для бассейна может обрабатывать ресурс напрямую проточной колонкой, но тогда водоподготовка бассейна (хлорирование и подобное) будет бесполезной из-за высоких температур (выше +50 °C). Поэтому используют устройство посредник – теплообменник. Непрямой нагрев также необходим, если бойлер обслуживает иные объекты (отопление дома).

Техническое описание и работа следующая. В первом контуре от бойлера жидкость поступает в линию с теплообменником и, отдавшая тепло через стенки сегментов (змеевика) обслуживаемому ресурсу (слои не смешиваются, надежно разделены), циркулирующему по второму контуру (бассейна), возвращается, цикл повторяется.

Элементы:

• теплогенератор (бойлер);
• теплообменник (горизонтальный, вертикальный; спиральный, трубчатый, пластинчатый);
• регулятор температуры;
• запорная, контрольная, сливная арматура;
• насос;
• трубные разводки: первичный и вторичный контуры;
• фильтр.

Плюсы:

• газ дешевле электроэнергии, с ним проще обращаться, чем с твёрдым топливом (не надо готовить, загружать);
• доступная автоматизация (термостат);
• теплообменник компактный;
• после первичного нагрева – работа в эконом режиме для поддержания температуры, что увеличивает экономность.

Минусы:

• не самодостаточность, требуют наличия приборов:
  • источник теплоносителя (котел);
  • отдельная помпа, фильтр;
• автоматизация, настройка сложнее, чем у проточных водонагревателей, включает датчики давления;
• стоимость некоторых теплообменников неоправданно высокая;
• сложнее, требует создания схемы обвязки, двух контуров.

Нюансы по экономности:

• если учесть стоимость всего оснащения, то оно дороже проточников, для которых иногда не требуется сложная обвязка – достаточно линии циркуляции с гибкими шлангами. Для теплообменника может потребоваться более сложная конструкция с подсоединением к котлу, отдельному фильтру, помпе. Устанавливают не шланги, а пластиковые или металлические трубы, запорную арматуру;
• но если в частном доме уже есть бойлер (не электрический), или учитывая последующую высокую экономность и эффективность, такая схема выгодная.

Первичный нагрев теплообменником может быть не слишком быстрым, для больших объемов займет сутки. Поэтому часто делают комбинацию: проточник быстро осуществляет первоначальный нагрев, затем его отключают и задействуют основное оборудование.

Дровяные нагреватели бассейнов

Есть два вида водонагревателей на дровах:

• спиральные;
• с прямым или через теплообменник нагревом от проточных колонок.

Спиральные устройства используют чаще дерево, пеллеты, реже уголь, любое другое твердое горючее. Вкратце, это вертикальные змеевики с маломощными помпами, которых хватает с избытком – проток не должен быть слишком быстрым. Теплотрасса чаще выполняется из гибких шлангов. Для уменьшения охлаждения, удобства загрузки оборудуют металлический короб. Есть модели, где роль спирали выполняет кожух корпуса.

Принцип и схема работы дровяных водонагревателей для бассейна:

• создается змеевик. Подачу и выпуск подсоединяют к патрубкам спирали, водяной рубашки на поддоне из негорючих материалов, ее также просто ставят на землю, подсыпку из гравия. Есть модели с корпусом с решетчатым дном на ножках;
• на магистрали устанавливается помпа (достаточно бытового компрессора), фильтр (по усмотрению пользователя);
• внутрь короба или в пустое круглое пространство массива витков помещают древесину, поджигают, включают насос.

Вода при прохождении через раскаленный змеевик нагревается. Важно правильно рассчитать толщину трубки, количество витков и отрегулировать проток, чтобы жидкость успевала прогреваться. Концы выводят далеко, чтобы они не расплавили гибкие шланги.

Подогрев воды в бассейне с использованием дровяного спирального водонагревателя из медной трубы – отличное, недорогое решение для дачи из-за высокой скорости поднятия температуры, низкой затратности. Раскаленная спираль делает жидкость горячей достаточно быстро. Прибор мощный (небольшие модели выдают в среднем 40 кВт).

Плюсы:

• быстрый нагрев;
• конструкция неприхотливая (корпус, змеевик), простая и дешевая;
• экономность – топливо: все что горит, но удобнее всего использовать древесину. Можно утилизировать таким способом древесный мусор, отходы. Но не стоит жечь материалы с токсическими продуктами горения (шины, пластик);
• простой, неприхотливый, дешевый нагрев.

Минусы относительные. Выделяется дым с запахом, пожароопасность.

Спиральные водонагреватели на дровах часто делают своими руками, но есть и заводская продукция, в том числе с тепловыми рубашками.

Варианты водонагреватели с твердотопливными котлами:

Не все виды топлива интенсивно выделяют дым настолько, чтобы это стало существенным ограничением к использованию.

Солнечный подогрев бассейна

Принцип действия солнечного водонагревателя для бассейна:

• шланги подсоединяют к водозабору/сбросу;
• концы подключают к специальной аккумулирующей тепловую энергию солнца установке, которая нагревает змеевик, приемник с циркулирующей обрабатываемой водой;
• подсоединяют маломощный компрессор, фильтр.

Гибкие солнечные коллекторы из полиэтиленовой чёрной трубы: несколько витков шланга в плоскости (30 – 40 м). Можно собрать самостоятельно; еще вариант – квадратные панели из металла, под ними змеевик.

Пример заводского коллектора в виде мотка шланга:

Плюсы подогрева бассейна солнечным теплом:

• дешевизна, экономность, отсутствуют любые затраты на топливо, его подготовку;
• нет продуктов горения;
• нагрев без теплообменников, котлов;
• сделать можно своими руками из подручных средств.

Минусы обогрева бассейна от солнечных батарей:

• эффективны только в ясную погоду;
• необходимо регулировать положение панелей;
• заводские изделия дорогие;
• медленный подогрев;
• в пасмурную погоду гелиосистема малоэффективна, и даже увеличение числа сегментов не поможет;
• потребуется большая площадь для раскладки панелей на участке.

Расчет, показывающий небольшую эффективность на примере вакуумного солнечного нагревателя: один элемент дает 50 Вт/час, теплопотери объекта 20 000 Вт/час. Для эффективного прогрева потребуется 400 вакуумных полых сегментов (20 000 разделить на 50), а это приблизительно 14 изделий (по 30 элементов и ценой 30 – 40 тыс.), каждый площадью 2 м².

Варианты коллектора:

Панельные солнечные коллекторы для нагрева воды в бассейне:

Гибкий коллектор:

Нагрев бассейна тепловым насосом

Теплонасос, используя физические законы, извлекает энергию из грунта, воздуха, воды. Причем источник может быть холоднее (низкопотенциальная тепловая энергия), чем обслуживаемый объект, окружающая среда.

Разновидность «воздух-вода» – это фактически кондиционер, основывается на законах физики:

• при испарении жидкости поверхность охлаждается, но тепло не пропадает, отводится на конденсатор (в холодильнике это решетка сзади), направляется на подогрев;
• усиливает потенциал для выделения тепла и конденсацию сжатие под высоким давлением.

Принцип работы:

1. Хладагент (фреон) по капиллярной трубке (она же клапан перепада давления) попадает в испаритель.
2. Давление резко снижается, вещество в разряженном состоянии нагревается, испаряется, за счет чего отнимает тепло у стенок испарителя.
3. Хладагент поступает в компрессор, сжимается (еще больше увеличивая потенциал), выталкивается в конденсатор, где отдает тепло приемнику.
4. Фреон конденсируется, при этом давление снижается, попадает во внешний теплообменник – цикл повторяется.

Варианты:

Обогревающие покрывала для бассейнов

Термопокрывала обеспечивают сохранность тепла, так как теплопотери из-за площади поверхности водного зеркала большие. Незаменимы для совместного применения с водонагревателями. Создают парниковый эффект.

Виды:

• полотна из полимерных специальных материалов;
• теплосберегающие жалюзи.

Как подобрать нагреватель воды для бассейна

Использование проточных водонагревателей для нагрева бассейна эффективно для всех типов объектов во всех условиях, но для больших объемов затратное по энергоносителям. ЭВН – оптимальные для быстрой установки и нагрева небольших полипропиленовых бассейнов.

Для переносных, надувных бассейнов, а также когда нет основательного оборудования, или оно экономически нецелесообразно, порой, единственный уместный вариант, это электропроточники, мобильные компактные дровяные колонки, спиральные водонагреватели.

Система нагрева бассейна теплообменником, подключенным к котлу, особенно газовому, – сложная, но лучшая из всех возможных по соотношению экономности, удобности, эффективности. Подойдет для капитальных сооружений, но для пластиковых, переносных, компактных изделий специально создавать такую схему нет смысла. Это стандарт для основательных, стационарных объектов с водоподготовкой.

Дровяной спиральный бойлер для нагрева дачного бассейна экономнее, мощнее и даже быстрее (если не учитывать время на розжиг) проточного ЭВН, а если топливо не дает сильного дыма, то спектр применения очень большой. Раскаленный змеевик повышает температуру быстро, но это прямой нагрев и в этом недостаток: если есть водоподготовка (хлорирование и пр.), то химия утратит свои свойства.

Использование грунтовых тепловых насосов для нагрева воды в бассейнах, а также водных и воздушных имеет смысл, если создать мощный комплекс, собирающий тепло с большой площади. Оборудование дорогое, но имеет минимальные затраты на эксплуатацию. Неэффективно в холодном климате, зимой теплопотери даже с термопокрывалом будут превышать нагрев.

Рекомендации, где применение теплонасосов оправданное:

• в стабильно теплом климате или при продолжительном теплом сезоне, когда быстрый нагрев не востребован. Эффективность увеличится, если применять с покрывалом;
• в комбинации с другими способами, вместе с электрическим проточным нагревателем, который будет осуществлять первоначальный нагрев;
• для бассейнов в помещениях и под защитными куполами.

Гелиосистемы применяют в условиях доступности солнечной энергии, а недостатки подобны теплонасосам.

Оптимальный водонагреватель для капитальных объектов с водоподготовкой: комплекс с теплообменником, котлом, плюс проточный ЭВН для первого этапа и термопокрывало. Для небольших объемов, временных конструкций (пластик, полиэтилен), дач –дровяные спиральные водонагреватели, колонки, компактные ЭВН. Маломощные устройства уместнее применять для крытых конструкций.

При подборе важно определить требуемую мощность водогрейного оборудования под параметры сооружения. Пользуются формулами и таблицами фиксированной информации.

Расчет времени нагрева воды (без учета теплопотерь):

T = 1,16 х V x T/P

• T – искомое время, ч.;
• V – объем бассейна, м³;
• T – требуемая разница температур;
• P – мощность водонагревателя.

Пример: изначальная температура +22 °C, требуемая +28 °C, объем 30 м³, теплообменник 8 кВт. Расчет: 1,16 х 30 х 6/8 = 26 ч. 10 мин. В реальности надо добавить еще около 5 ч., учитывая теплопотери.

Вода в бассейне нагревается за время, зависящее от мощности оборудования, обслуживаемого объема, начальной температуры, теплопотерь. В климате с температурой от +20°C маломощные приборы для объектов среднего размера (30 м³) поднимут температуру на 5 – 7 градусов за 2 – 3 сут. Оборудование на 10 – 12 кВт с теплообменником, котлом, колонкой, ЭВН: за 10 – 30 ч., а для небольших полиэтиленовых, каркасных изделий период может уменьшиться до 5 ч.

Следует отметить, что простые дровяные спиральные, с тепловой рубашкой и проточные колонки (печки) – конструкции весьма эффективные по скорости. Главные плюсы – результативные, быстрые, мощные (выдают 40 кВт и больше). Нагревают 20 – 30 м³ за 5 – 7 ч.

Технические характеристики подходящего нагревателя:

• 300 – 400 Вт на 1 м³ воды;
• должен обеспечивать + 70… +80 °С;
• при подаче в +60 °С потребуется прибор на 20 – 30% мощнее (от 400 Вт на 1 м³).

Формула расчета мощности (1 кг = 1 л):

Qs = V x C x (tB – tK)/ Za + Zu x S

• Qs – мощность нагревателя, Вт;
• V – объем бассейна, л;
• C – удельная теплоемкость воды C = 1,163 (Вт/кгК);
• tB – требуемая температура;
• tK – температура заполняемой воды;
• S – площадь зеркала воды, м²;
• Za – требуемое время нагрева;
• Zu – потеря тепла в 1 час.

Второй вариант формулы для мощности:

P = ((V х С х ΔТ)/t1) + qхS

• V – объем чаши (л);
• ΔТ – разница между необходимой температурой нагретой воды и базовой температурой воды в бассейне (градусы);
• t1 – ожидаемое время нагрева воды (часы);
• С – удельная теплоемкость (всегда равна 1,16);
• q – потери тепла с зеркала воды (Вт/м²).

Таблицы:

Установка нагревателя для бассейна

Небольшое оснащение размещают около объекта, в окружающих строениях. Для схем с теплообменниками, обвязкой потребуются скрытые под землей технические пространства. Оборудование меньшего размера прячут в углублениях с доступом для обслуживания, настройки.

Нагреватель располагают после узлов фильтрации, перед хлоратором. Когда оснащение простаивает (особенно зимой), систему сливают.

Проточный электроводонагреватель. Монтаж: два патрубка подключаются к бойлеру, их концы к забору/сбросу, в схему включается компрессор и фильтры, если они отдельные (изделие исполнено не модульно). Проводка должна соответствовать мощности водонагревателя: медь, сечение минимум 2,5 мм², (до 3,5 кВт, для 10 – 16 Ампер) и 4 мм², если значение выше. Мощные приборы могут быть 3-х фазными, потребуется 4 – 5 жил. Наличие УЗО, диффавтомата, заземления обязательное.

Схема установки с теплообменником и котлом включает обвязку со сложной запорно-контролирующей арматурой. Для большей результативности лучше бойлеры не для ГВС, а для отопления.

Подключение солнечного коллектора может быть проще и включать только саму установку и компрессор, но такая система может включать теплообменник, электронный контроллер, блок управления, вспомогательный ЭВН, трехходовые, шаровые клапаны.

Установка теплового насоса без теплообменника, если тепло забирается из водоемов, грунта, то она включает змеевики под землей, на дне водоема.