Главная / Энергосбережение / Солнечные коллекторы для нагрева бассейнов

Особенности эксплуатации солнечных коллекторов для нагрева бассейнов

652
15 мая 2017 г.

Солнечные коллекторы для нагрева бассейнов – это комплексные системы, функции которых заключаются в поглощении фотонов солнечного света, трансформации их энергии и использовании ее для поддержания стабильного температурного уровня большого объема воды. Их применение обеспечивает снижение расхода (вплоть до его полного отсутствия) электроэнергии для генерации необходимого количества тепла. Таким образом, внедрением этих энергетических источников достигаются несколько положительных эффектов:

  • Экономичность – расходы на солнечные энергетические установки заключаются лишь в приобретении и монтаже оборудования (обслуживание несложно и может выполняться самостоятельно);
  • Экологичность – солнечный свет не является невосполнимым энергоисточником и при поглощении объектами также преобразуется в теплоту, поэтому нарушений энергетического баланса Земли не происходит;
  • Независимость – даже при прекращении электроснабжения объекта, вода в бассейне будет иметь комфортную для купания температуру (при условии достаточно солнечной погоды).

Почему необходимо нагревать воду в бассейне

Солнечные коллекторы для нагрева бассейнов

Как и любое другое физическое тело, вода в бассейне находится в тепловом взаимодействии с окружающей средой. Поэтому их температуры стремятся к выравниванию. Таким образом теплоотдача от воды происходит через стенки и дно бассейна и составляет до 10% от общих теплопотерь.

Остальные 90% тепловых потерь от воды передаются в окружающую среду посредством испарения. За 1 час с 1-го квадратного метра площади бассейна при температуре воды +24°C теряется:

  • 100÷200 Вт (для закрытых бассейнов);
  • 400÷800 Вт (для открытых бассейнов).

При повышении температуры воды на 4°C (до +28°C) тепловые потери увеличиваются на 30÷80%.

Постоянный подогрев воды в бассейне обеспечивает компенсацию тепловых потерь. Чтобы снизить необходимое количество энергии для подогрева (что позволяет использовать меньшие по размерам и более дешевые солнечные коллекторы), следует максимально уменьшить теплопотери, особенно посредством испарения. Для этого используется покрытие бассейнов специальными материалами, разрывающими соединение поверхности воды с открытой атмосферой. Такие покрытия сокращают теплопотери в ночное время на 40÷60%.

Как работает солнечный коллектор

Солнечные коллекторы для нагрева бассейнов

Теплопередача в солнечном коллекторе (СК) к воде из бассейна от преобразователя энергии света происходит посредством теплообменника, в который она попадает через фильтр. Он устраняет механические загрязнения, которые могут повредить теплообменник. Для обеспечения требуемой интенсивности циркуляции воды используется насос.

Необходимым элементом системы нагрева воды в бассейне является автоматический отводной клапан. Он обеспечивает прекращение подачи воды из бассейна в теплообменник при достижении ею установленной температуры. В этом случае, чтобы не прекращать циркуляцию, вода перенаправляется в бассейн в обход теплообменника. Также в клапане предусмотрен контроль температуры коллектора. При ее величине меньше, чем у воды (ночью или в пасмурную погоду), вода из бассейна в солнечный коллектор не подается.

Из-за большого объема воды, бассейн можно считать за теплоаккумулирующий элемент. Поэтому в применении специальных аккумулирующих емкостей потребности нет, что упрощает и удешевляет стоимость подключения солнечного коллектора к бассейнам, а также повышает надежность его функционирования.

Поскольку теплообменник СК полностью находится в воде, то его материал должен обладать водостойкостью. А форма теплообменного элемента должна создавать минимальные потери давления теплоносителя в требуемых рабочих режимах. Таким условиям удовлетворяют кожухотрубные и пластинчатые теплообменники, изготовленные из полимерных материалов (полипропилена, полиэтилена, синтетического каучука).

Так как поддерживаемая в воде бассейна температура невысокая, то и разница между температурными параметрами в подающем и обратном трубопроводах теплообменника не является важным критерием. Единственное требование к этой разнице температур – ее абсолютная величина не должна превышать 10÷15°C.

Следует отметить возможность дополнительной экономии на горячем водоснабжении за счет использования нагретой солнечным коллектором воды для системы горячего водоснабжения. Такая ситуация возникает в дни с ясной солнечной погодой, когда СК вырабатывает теплоту с избытком. В этом случае бассейн служит теплоаккумулирующей емкостью, содержащей значительный объем теплоносителя.

Выбор солнечного коллектора

Выбор солнечного коллектораОсновные факторы, которые учитываются при проектировании солнечных коллекторов для бассейна:

  1. площадь поверхности воды – определяет величину тепловых потерь, которые будет компенсировать СК;
  2. глубина – определяет общий объем воды, от которого зависит теплоемкость бассейна;
  3. интенсивность солнечного облучения в районе.

Если бассейн открытый, то рекомендуется применять солнечные батареи с активной площадью 40÷60 % от поверхности воды. Для закрытых бассейнов отношение между солнечных батарей и площадями поверхности воды составляет 0,6÷1.

Теплоемкость напрямую определяет длительность первоначального разогрева воды. Если вода будет меняться нечасто, то этот фактор особого значения не имеет.

Стоит учитывать наличие в течение сезона некоторого количества пасмурных дней. В это время потребуется использовать дополнительный источник тепловой энергии (электрический, газовый).

Размеры солнечного коллектора, от которых зависит его мощность, определяются:

  • особенностями его монтажа (местом, углом наклона и др.);
  • типом и посещаемостью бассейна (открытый, закрытый, покрытием, частный, общественный);
  • необходимой температурой нагрева воды.

Размещение солнечного коллектора для бассейна

Наиболее рациональным месторасположением солнечного коллектора является крыша. Однако существуют требования, реализация которых может вызвать технические трудности:

  • угол наклона активной светопоглощающей поверхности к горизонтали должен быть менее 30°;
  • относительно обратного трубопровода труба подачи должна находиться ниже.

Оптимальное направление ориентации солнечного коллектора по отношению к сторонам света в северном полушарии – юг в пределах ±45°. Если скаты крыши ориентированы в восточном и западном направлении, то расчетную площадь активной поверхности следует пропорционально увеличить.

Уход за солнечным коллектором

Простота конструкции и автоматизация работы делают техническое и эксплуатационное обслуживание энергосистем на основе солнечных коллекторов очень легким или вообще не требующимся. Современные СК – это высокотехнологичное оборудование, способное полностью функционировать самостоятельно, в том числе, подготавливаться к зимнему сезону путем автоматизированного слива воды из системы. Однако некоторые работы, например, регулярную замену фильтров, необходимо выполнять вручную. Бюджетные модели СК требуют полностью ручного обслуживания.

Ваша оценка данной статье:
Также советуем прочитать
Комментарии
нет комментариев
Оставить комментарий
Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Отправить комментарий

Уведомлять меня о новых комментариях к этой статье