Теплові насоси - це, безумовно, одне з кращих винаходів в області систем опалення. Воно буквально дає можливість добувати фактично безкоштовну енергію прямо з повітря, а також із землі або води. Якщо використовувати тепловий насос для басейну, витрати на підігрів води можна істотно скоротити.
Ми розповімо, як вибрати оптимальну модель використання "зеленої" енергії для вироблення підігріває воду тепла. У представленій до ознайомлення зі статтею детально викладено принцип дії системи. У нас ви дізнаєтесь, як змонтувати агрегат, як його грамотно експлуатувати в побутових умовах.
Як працює такий насос?
Енергія є скрізь, навіть в тих об'єктах, які здаються нам виключно холодними. Просто ця енергія має низький потенціал. Теплові насоси дозволяють отримати її з навколишнього середовища і перетворити в енергію з високим потенціалом. В такому стані теплову енергію можна використовувати для обігріву.
Теплові насоси, втім, як і холодильників, працюють за принципом Карно. Холодильник переміщує теплову енергію з камери в навколишній простір, щоб створити ефект охолодження, то тепловий насос працює в зворотному напрямку.
Активне використання теплових насосів для температурної підготовки води в басейні обумовлено зниженням витрат на енергоносій і достатньою ефективністю для підігріву води 
У схемах облаштування басейнів теплові насоси встановлюють після пісочних фільтрів, щоб нагріта вода не остигала при проходженні через інші пристрої перед подачею в басейн 
У сфері обладнання басейнів найбільш поширені теплові насоси, що працюють за схемою повітря-вода. Промисловість пропонує готові варіанти для підключення до одно- та трифазних мереж 
Однак в технічному оснащенні приватних басейнів застосовуються і інші схеми теплових насосів з забором тепла грунтової води або гірських порід 
Найчастіше теплонасоси застосовують в облаштуванні відкритих стаціонарних і тимчасових штучних водойм 
Теплові насоси відмінно справляються в підготовці води для закритих басейнів, особливо, якщо є проблеми з постачанням електроенергії 
Щоб знизити навантаження на тепловий насос, його доповнюють іншими засобами альтернативної енергетики: сонячними батареями або коллектрорамі 
Суттєво скоротять витрати тепла криті тимчасові і стаціонарні павільйони для літніх басейнів, що закривають чашу площині, тенти і т.д.
Така система складається з двох основних частин - зовнішньої і внутрішньої, між ними знаходяться компресор і випарник. Отже, теплоносій циркулює по системі труб, які знаходяться зовні. При цьому він поглинає енергію, розсіяну в товщі землі, у воді або в повітрі, залежить від типу насоса.
Потім теплоносій проходить через камеру випарника, заповненого холодоагентом (зазвичай - фреоном). Холодоагент закипає при дуже низькій температурі. Нагріваючись при контакті з тепловою енергією низького потенціалу, він переходить в газоподібний стан і надходить в компресор.
На цій схемі наочно показано пристрій і принцип роботи теплового насоса, який збирає тепло з низьким потенціалом з навколишнього середовища і перетворює його в високопотенційний теплову енергію (+)
Тут газ розігрівається і переміщається в конденсатор. Потім холодоагент остигає, знову повертаючись в рідкий стан, а тепло, яке він зібрав, надходить у внутрішню систему обігріву, тобто на опалювальну систему будинку або, в даному випадку, басейну. Цикл повторюється багато разів.
Зрозуміло, для роботи такої системи, а саме насосних агрегатів, знадобиться невелику кількість енергії, без доступу до якої система не зможе працювати.
Але кількість електрики, необхідне теплового насосу, приблизно в чотири рази менше, ніж витрати на прямий підігрів води за допомогою електричного нагрівача. При витраті менше 2, 5 кВт потужності на роботу електроенергії тепловий насос може виробляти понад 10 кВт теплової енергії.
Як вибрати відповідну систему?
Особливості конструкції теплового насоса роблять його більш стійким до впливу підвищеної вологості, ніж будь-яку іншу систему підігріву води. Але потрібно правильно підібрати тип теплового насоса, тобто визначитися з джерелом низькопотенційної теплової енергії.
Чим стабільніша температура середовища, тим ефективніше працює тепловий насос. Земля вважається в цьому відношенні найкращим варіантом, але практичне втілення вимагає виконання ряду не найпростіших умов.
Ця таблиця дозволяє визначитися з потужністю теплового насоса для басейну. Розрахунки виконані з урахуванням наявності захисного покриття від сонця (+)
Знадобиться просторий земельну ділянку і масштабні земляні роботи. Труби, по яких циркулює вода, доведеться розмістити в товщі грунту, виконати цю вимогу не завжди можливо і зручно. Теплові насоси типу "земля-вода" рідко використовуються для басейнів.
Водяний тепловий насос влаштувати трохи простіше, оскільки в якості джерела енергії використовують воду. Оптимальний варіант - розташований поруч водойма: ставок, озеро, річка і т.п.
Далеко не у всіх власників земельних ділянок є доступ до таких ресурсів. Більш доступний варіант вирішення проблеми - опустити труби для води в свердловину або колодязь. Це означає, що на ділянці, можливо, доведеться спорудити додаткове джерело води.
Менше часу і сил знадобиться для установки теплового насоса, що споживає енергію, розсіяну в повітряних масах. Щоб організувати інтенсивний повітрообмін, використовують потужні вентилятори. Ні прокладати труби в землі, ні бурити нову свердловину не доведеться.
Теплові насоси типу "повітря-вода" дозволяють обігрівати великий обсяг води в басейні з мінімальними витратами електричної енергії
Звичайно, ефективність обігріву повітряним тепловим насосом може бути трохи нижче, ніж при використанні таких стабільних джерел енергії, як земля або вода. Однак для використання протягом сезону з весни і до осені, а не цілий рік, така модель підійде ідеально. Більшість басейнів на ділянках використовують саме в цей період.
Тепловий насос можна також використовувати в комплексі з іншими системами опалення, наприклад, з електричним підігрівом. Для опалення будинку такі моделі іноді поєднують з газовим або електричним котлом. Це особливо доречно в місцевостях із суворим кліматом, оскільки при температурі повітря нижче -20 градусів ефективність теплових насосів різко знижується.
Особливість будь-промислової моделі теплового насоса - висока ціна. Скоротити витрати можна, якщо спорудити такий пристрій самостійно. Це не дуже складне завдання, багато умільці успішно впоралися з нею. Але промислові моделі надійніше, ефективніше і простіше в управлінні.
Згідно відгуками, висока вартість промислової моделі теплового насоса окуповується вже в перші пару років експлуатації, а іноді і всього за кілька місяців. При цьому дуже важливо підібрати модель, потужність якої буде точно відповідати потребам об'єкта в теплі.
Теплові втрати об'єкта
Щоб правильно вибрати тепловий насос по потужності, необхідно визначитися з тепловими втратами басейну, в якому буде встановлено прилад.
У випадку з басейном слід врахувати:
- місце, в якому розташований басейн;
- наявність і ступінь надійності басейну;
- обсяг купального чаші;
- початкову температуру води;
- оптимальну температуру води для купання;
- наявність додаткових факторів, що впливають на зміну температури води: обігрів повітря в критому спорудження, кондиціювання тощо
Щоб розрахувати теплові втрати споруди, деякі фахівці рекомендують використовувати методику, викладену в ДБН В.2.5-67: 2013. Потужність насоса повинна на 30% перевищувати розміри теплових втрат басейну.
Ця схема дозволяє скласти уявлення про можливі втрати тепла в басейні в залежності від впливу зовнішніх факторів. Чим менше ці втрати, тим ефективніше буде працювати тепловий насос
Розрахунки ці досить специфічні, їх краще доручити фахівцеві. Корисні рекомендації можна отримати у досвідчених фахівців, які займаються виробництвом або продажем теплових насосів. Корисним при виборі теплового насоса будуть також відомості про потужність теплообмінника пристрою.
Вибираючи повітряний тепловий насос для підігріву води в басейні слід враховувати ряд факторів, які впливають на ступінь теплових втрат будівлі, наприклад, наявність або відсутність укриття
Цей показник відображає витрату теплової енергії для підігріву води в басейні за певний проміжок часу.
У спрощеному вигляді формула може виглядати як:
P = 1.16 Х ΔT / t Х V (кВт)
де:
- 1, 16 - поправочний коефіцієнт теплових втрат;
- ΔT - кількість градусів, що розділяє початковий і кінцевий показник температури води в басейні, ºС;
- t - час роботи пристрою до тих пір, поки не буде досягнута необхідна температура води, час;
- V - об'єм купального чаші, куб. м.
Звичайно, ця формула не враховує ряду таких факторів, як вплив обігріву в приміщенні критого басейну, наявність кондиціонування повітря, наявність утеплення і т.п.
Але при виборі відповідної моделі теплового насоса такий розрахунок може бути дуже корисним. В ході розрахунків корисно врахувати, що оптимальною для критого басейну вважається температура повітря 28 градусів, а температура води - 24 градуси.
Важливі моменти при виборі насоса
Вибираючи відповідний тепловий насос, орієнтуватися слід не тільки на його потужність. Важливе значення надається і іншим факторам. Наприклад, це розміри насоса, що нагадує великий металевий ящик.
Місце установки зазвичай вибирають заздалегідь, слід переконатися, що обрана модель вільно встане там, залишаючи при цьому досить місця для людини, який буде встановлювати і обслуговувати пристрій.
Чим менше різниця між температурою повітря зовні і температурою води в басейні, тим більше ефекту дасть використання теплового насоса, і тим вище його продуктивність.
Автоматичне управління деяких моделей дозволяє змінювати роботу насоса з урахуванням не тільки зовнішньої температури, але і темпів охолодження води в басейні, а також здатності будівлі (якщо мова йде про критому басейні) зберігати тепло.
Під час роботи тепловий насос вібрує і виробляє шум. Чим менше шуму на ділянці, тим краще. Перед покупкою слід знайти спосіб оцінити рівень шуму, який видають різні моделі теплових насосів.
На вартості агрегату може помітно позначитися наявність блоку автоматичного керування. Якщо кошти дозволяють, не варто відмовлятися від цього сучасного і зручного доповнення. По-перше, автоматика підвищує комфорт під час використання обладнання, оскільки не доводиться постійно відволікатися для його включення, регулювання, відключення і т.п.
Автоматична система управління сучасних теплових насосів полегшує експлуатацію пристрою, підвищує ефективність його роботи і продовжує термін служби
По-друге, робота приладу в автоматичному режимі значно підвищує ресурс його роботи, тобто термін експлуатації. Але поломки все ж можливі. Мінімізувати проблеми, пов'язані з роботою теплового насоса, допоможе наявність правильно оформлених документів на гарантійне обслуговування пристрою.
Втім, наявності офіційного бланка з печаткою недостатньо. Іноді продавці скромно замовчують про те, що гарантійний ремонт проводиться тільки спеціалізованим підприємством, яке знаходиться за сотню кілометрів від місця установки обладнання.
Бувало й так, що для ремонту пристрій доводилося відправляти за кордон. Таке гарантійне обслуговування вкрай незручно, оскільки забирає у власника довгі місяці часу.
Умільцям, яким нескладний ремонт побутової техніки по плечу, слід заздалегідь вивчити особливості пристрою обраної моделі і доступ до запасних частин. Якщо необхідних деталей немає в наявності десь поблизу, їх доведеться спеціально замовляти, оплачувати тривалу доставку і т.п. передбачливість допоможе уникнути подібних проблем.
Важливим критерієм у виборі теплового насоса для підготовки води в басейн є тип установки ємності: наземний або заглиблений в грунт. Першим потрібна більш потужна система 
Важливий фактор вибору обладнання - обсяг води, яка буде підігріватися системою теплового насоса 
Більшість моделей теплонасосів типу повітря-вода розраховані на обробку води в басейнах місткістю до 10 000 л. Якщо чаша більше, потрібен індивідуальний розрахунок 
Теплові насоси для оснащення басейнів характеризуються гранично простою схемою управління. Моделі доповнені датчиками визначення температури, дисплеями, вбудованими термостатами
Якщо вартість теплового насоса заводського виробництва здасться "захмарно" високою, його можна зібрати своїми руками. Як споруджується агрегат з практично непридатних вихідних матеріалів, викладено в рекомендованої нами статті.
Особливості монтажу пристрою
Порядок підключення теплового насоса для басейну залежить від особливостей конкретної моделі. Тому перед початком робіт слід уважно вивчити інструкцію виробника і точно дотримати викладені в ній вимоги і рекомендації. Зазвичай промислові моделі поставляються вже в зібраному вигляді і з набором необхідних для установки комплектуючих.
Схема функціонування теплового насоса, підключеного до басейну:1 - Тепловий насос для басейну
2 - Дистанційне пристрій управління
3 - Чиста вода для басейну
4 - Циркуляційний насос
5 - Байпас (обвідний канал) і регулювальні клапани
6 - Труба подачі води з басейну
7 - Фільтр
В ході підключення знадобиться встановити пару труб, а також забезпечити електроживлення. У систему обслуговування басейну нагрівач встановлюють таким чином, щоб він розташовувався після системи фільтрації і перед Хлоратор.
Як показано на цій схемі, тепловий насос слід підключати після фільтра для води, але перед пристроєм для її хлорування
Дуже важливо правильно вибрати місце для установки обладнання. Зазвичай тепловий насос типу "повітря-вода" є агрегат значних розмірів, що нагадує зовнішній блок спліт-системи кондиціонера.
Для установки повітряного теплового насоса необхідно вибрати досить просторе місце, яке слід захистити від впливу зовнішніх факторів, наприклад, за допомогою навісу
Місце для установки такого устаткування повинно відповідати наступним вимогам:
- хороша вентиляція;
- відсутність перешкоди для пересування повітряних мас;
- віддаленість від відкритого вогню та інших джерел тепла;
- захист від впливу зовнішніх факторів навколишнього середовища: опади, що падає згори сміття і т.п .;
- доступність для технічного обслуговування і необхідного ремонту.
Найчастіше тепловий насос встановлюють під навісом. Заради додаткового захисту можна встановити пару бічних стін, але вони не повинні перешкоджати повітряному потоку, який нагнітається вентиляторами.
Насос монтують на металевій рамі, основа повинна бути строго горизонтальним. Це дозволить мінімізувати такі проблеми як вібрація і шум при роботі приладу, а також захистить пристрій від поломок.
Повітряний тепловий насос слід встановлювати на міцному і строго горизонтальному підставі. Це дозволить знизити вібрацію при його роботі і зменшити кількість шуму
При монтажі теплового насоса і підключенні його до системи важливо переконатися, що всі його елементи чисті. Не завадить перевірити і внутрішню поверхню труб, за допомогою яких здійснюється підключення.
Всі місця з'єднання труб, по яких циркулює вода, повинні бути ретельно загерметизовані і перевірені на наявність протікань. Щоб вібрація від теплового насоса під час його роботи не передавалася решті системі, має сенс розглянути варіант підключення з використанням гнучких шлангів.
На особливу увагу потребують забезпечення електроживлення теплового насоса. Воно повинно повністю відповідати правилам установки електричного обладнання з урахуванням всіх вимог пожежної безпеки.
Поруч з басейном зазвичай зберігається високий рівень вологості, і ймовірність контакту електрообладнання з водою істотно зростає. Тому необхідно ретельно ізолювати всі місця електричних контактів, додатково захистивши їх від можливого контакту з вологою.
У схему підключення теплового насоса до електроживлення в обов'язковому порядку необхідно включити автоматичні вимикачі, які забезпечені датчиками, що реагують на підвищення температури. Знадобляться також пристрої захисту, які допоможуть запобігти витік струму.
Всі струмопровідні вузли слід в обов'язковому порядку заземлити. Для підключення кабелів, як силових, так і контрольних, знадобляться спеціальні клемники. В інструкції виробника зазвичай вказано необхідний перетин електрокабелів, через які можна виконувати підключення обладнання до електроживлення.
Цих даних необхідно дотримуватися. Перетин кабелю може бути більше рекомендованого, але ніяк не менше.
Установка теплового насоса для підігріву води в басейні проводиться відповідно до рекомендацій виробника. Зазвичай його встановлюють після системи очистки води, але перед пристроєм хлорування, якщо воно є
Саморобний тепловий насос - чи реально?
Если изготовить тепловой насос самостоятельно, можно значительно сэкономить, но эффективность таких устройств несколько ниже, чем у моделей промышленного изготовления. Сначала изготавливают отдельные элементы насоса, затем их соединяют в общую систему. Испаритель можно сделать из большого пластикового бака. Внутри устанавливают медный змеевик.
Для изготовления змеевика трубу из меди можно аккуратно намотать на газовый баллон или другой подходящий цилиндрический предмет, чтобы придать ей нужную форму. Таким же образом делают еще один змеевик – для испарителя. Этот элемент помещают внутри еще одного бака, на этот раз металлического, понадобятся сварочные работы.
Компрессор просто покупают или снимают с другого устройства, например, со сломанного кондиционера. Когда эти три устройства готовы, их соединяют в общую систему. Затем компрессор заправляют хладагентом. Остается соединить испаритель с вентилятором, который нагнетает воздух, а конденсатор – к системе подогрева воды в бассейне.
Значительно сложнее в устройстве тепловой насос типа вода-вода. Для его сооружения требуется наличие рядом с участком реки или естественного водоема, если их нет, то бурят скважины. Однако если получать энергию из воздуха невозможно по техническим причинам, этот вариант также будет полезен.
Висновки і корисне відео по темі
Практический опыт подогрева воды в бассейне с помощью тепловых насосов представлен в следующем видео:
Здесь наглядно продемонстрирован принцип работы воздушного теплового насоса:
На этом видео представлен очень подробный обзор работы и устройства модели теплового насоса типа “воздух-вода”:
Тепловой насос – удобный, эффективный и экологичный способ обогрева бассейна. При правильной эксплуатации стоимость модели окупится очень быстро, а грамотный монтаж существенно увеличит срок службы устройства.
Хотите поделиться полезной информацией по теме статьи? Может, знаете, как сделать тепловой насос для обустройства частного бассейна своими руками? Пишите, пожалуйста, комментарии в находящемся ниже блоке, задавайте вопросы, делитесь своим мнением и тематическими фотоснимками.