Немає необхідності доводити, що теплові насоси (ТН) обігрівають будинок взимку, підігрівають воду і охолоджують кімнати влітку найбільш дешевим способом. Ефект скорочення енерговитрат заснований на використанні альтернативних безкоштовних джерел енергії: споживаючи з мережі до кіловата електроенергії і витягуючи 3-4 кіловата тепла з повітря, повітряний тепловий насос переносить у приміщення до 5 кіловат тепла. Енергозберігаючі теплонасосні технології дозволяють платити лише за малу частку отриманого тепла. Цим пояснюється швидка окупність теплонасосного обладнання та перспективність широкого впровадження теплонасосів.
Порівняння способів нагрівання води в басейні
Ще нещодавно воду в басейні гріли потужні електрокотли, проточні електронагрівачі, а це величезні енерговитрати. Про енергозбереження стали замислюватися лише останнім часом.
Є ще системи з газовим або твердопаливним котлом, коли вода гріється для контуру теплообмінника. Потужність теплообмінника в цьому випадку повинна бути удвічі вищою, ніж потужність проточного електронагрівача. Влітку воду басейну можуть гріти системи з сонячними колекторами. Але у кожного з цих способів купа своїх недоліків.
Зупинимося на найбільш стабільному в роботі й універсальному способі нагріву води – тепловому насосі. Він працює стабільно круглий рік, до того ж працює паралельно на підігрів води для потреб мешканців будинку. Влітку ще гріє воду в басейні та охолоджує кімнати.
Встановлюючи тепловий насос, споживання електроенергії знижується на 70-80%!
Тепловий насос для нагрівання води у відкритому басейні
Зупинимося на порівнянні витрат на нагрів води у відкритому приватному басейні.
Під час розрахунків враховується, що кожну годину залежно від температури води і навколишнього повітря тепловтрати від води дзеркала басейну можуть становити від 200 до 1000 Вт/м2.
На величину тепловтрат впливає той фактор, наскільки басейн захищений від вітру і чи має захисне покриття або каркасне укриття.
В середньому вважається, що для первинного підігрівання води до величини 20 °C потрібно витрачати до 12 кВт͘/год на м3 води басейну.
За найпростішою формулою можна прикинути, скільки кіловат тепла необхідно витратити на початковий нагрів басейну.
Схема з електронагрівачем
Наприклад, басейн має розміри 6 х 3 х 1,5 = 27 м3.
Для цього нагрівання від 14 до 25 °C потрібно за формулою з фізики:
Q = 27 х (25 – 14) · 4186/3600 = 345 кВт
Схема з тепловим насосом
Порівняємо з обігрівом тепловим насосом. Якщо максимальна теплова потужність теплового насоса 11 кВт, то для нагрівання всього обсягу води знадобиться 345/11 = 31 година або менше півтори доби. Далі тепловий насос вмикається іноді, тільки для поповнення втрат тепла через дзеркало басейну, для підтримки потрібної температури води, працює дуже економно.
При літніх тарифах 2019 величина витрат на попередній нагрів води басейну проточним нагрівачем складе:
100 кВт х 0,9грн/кВт = 90 грн;
245 х 1,68 грн/кВт =411,6 грн; сумарно 90 + 411,6 = 501,6 грн.
За роботу теплового насоса на нагрівання води в басейні доведеться заплатити набагато менше:
при COP 4,7 эта сумма складе всього 501,6/4, 7 = 106, 7 грн.
Це приблизний розрахунок, але реальна економія до 70-80% вже не раз доводилася на практиці використання ТН для підігрівання води в домашніх басейнах.
Схема з газовим котлом
Прикинемо, скільки буде коштувати прогрівання басейну при газовому нагріванні. Тариф на газ тепер для різних регіонів коливається в межах від 6,1 до 6,78 грн за м3. Теплотворення газу до 8 кВт від 1 м3. При ККД газового котла до 0,9, вартість 1 кВт тепла отриманого від газового котла, розраховується за формулою:
6, 78/8 / 0,9 = 0,94 грн / кВт.
Для попереднього нагрівання басейну потрібно витратити: 345 кВт х 0,94 грн/кВт = 324,3 грн, тобто це буде коштувати втричі дорожче, ніж нагрівання тепловим насосом.
Для заповнення втрат тепла від дзеркала відкритого басейну 18 м2 потрібно буде щогодини витрачати для підтримки температури в 24 °С:
Q = 800 Вт/м2 х 18 м2 = 14, 4 кВт тепла
Порівняємо за витратами:
- Електронагрівач – 14,4 кВт х 0,98 грн/кВт =14,11 грн.
- Тепловий насос – 14,4 / 4,7 кВт х 0,98 грн/кВт = 3 грн. (где СОР= 4,7)
- Газовий котел – 14, 4 кВт х 0,94 грн/кВт = 13,54 грн.
Економія очевидна. Можна використовувати басейн пару годин на день, а після накривати його теплоізоляційним покриттям, можна ізолювати об’єм басейну від навколишнього повітря павільйоном або жалюзі, можна гріти воду в баку-накопичувачі за пільговим тарифом, можна підключити до теплового насоса пару сонячних колекторів, – можливості для економії є. Головна перевага теплових насосів – вони підігрівають воду дешевше, ніж всі інші джерела.
Продумати, наскільки буде економно працювати тепловий насос (як і будь-яке інше джерело тепла), особливо важливо. Якщо енергії буде потрібно набагато менше, то і вартість нагрівального обладнання буде оптимально необхідною. Поради і розрахунки фахівців тут особливо важливі.
Висновок
У подібних випадках – для нагрівання води басейнів – найчастіше використовуються ТН повітря-вода. Перевагою теплового насоса, крім підігріву великої кількості води, є його застосування для обігрівання будинку взимку, кондиціювання вітальні, спальні і кабінету влітку, а також для задоволення потреб у теплій воді для душу, кухні та інших побутових потреб. Таке універсальне обладнання здатне максимально підвищити комфорт у будинку, причому найбільш економним способом. Це перспективне обладнання для широкого впровадження в житловому секторі.