Плавательные и домашние бассейны, которые стали модным и полезным украшением многих усадеб, санаторно-курортных и других учреждений являются естественным приемником солнечной энергии. Однако для более эффективного ее использования применяют различные средства и приемы с применением гелиоколлекторов. Эта область применения солнечных коллекторов весьма перспективна. Владельцам плавательных бассейнов особенно выгодно использовать солнечную энергию, если система связана с солнечной отопительной системой всего дома: зимой эти системы используются для отопления дома, а летом — для нагрева воды в бассейне.

Температура воды в бассейнах обычно поддерживается на уровне 20…27°C, что всего на 5…15°C выше температуры наружного воздуха и энергия солнечной радиации в летний период вполне может заменить традиционный источник энергии. Благодаря использованию солнечной энергии купальный сезон в открытых плавательных бассейнах может быть увеличен на 1,5…2 мес. в год, а в закрытых бассейнах будет обеспечена значительная экономия топлива и уменьшение загрязнения окружающей среды вредными выбросами.

Одна из возможных схем гелиоустановок для подогрева воды в плавательном бассейне показана на рис. 6.6, а). Вода из бассейна насосом прокачивается через фильтр и направляется в солнечный коллектор. Нагретая вода из коллектора поступает в бассейн.

Коллектор должен быть изготовлен из коррозионно-стойких материалов, чтобы не подвергаться агрессивному действию воды из бассейна. Кроме того, материал должен:

выдерживать температуру от -20 до 70°C; обладать хорошей поглощательной способностью; обладать высоким коэффициентом теплопроводности.

Через коллектор прокачивается большое количество воды и должно быть обеспечено такое поперечное сечение каналов, чтобы гидравлическое сопротивление было минимальным. Для домашнего

изготовления простейших коллекторов наиболее являются материалы окрашенные в черный цвет:

• полиэтилен;

• полипропилен;

• синтетический каучук.

Первые два материала дешевы, а каучук значительно дороже, но более стойкий. При годовом поступлении 1000 кВт*ч/м2 солнечной энергии на горизонтальную поверхность и площади коллектора 800 м за сезон гелиоустановка может дать 170 МВт*ч теплоты. Но эти данные приводятся для средней полосы России и севера Украины, для Крыма показатели эффективности выше минимум в полтора раза.

Схема комбинированной солнечной теплонасосной установки для обогрева плавательного бассейна показана на рис. 6.6, б). Летом в бассейне поддерживается температура не ниже 20°C. Это обеспечивается с помощью солнечного коллектора. При неблагоприятных погодных условиях включается тепловой насос.

В условиях нашей широты гелиоустановка, предназначенная для поддержания температуры воды в плавательном бассейне на уровне 20…24°C, дает за сезон более 300 кВт*ч полезной теплоты на 1 м2 площади солнечного коллектора.

Выбор количества солнечных коллекторов необходимых для подогрева бассейна

Чтобы удержать оптимальную температуру воды в бассейне 23 — 24 °С в периоде июнь — август, следует установить

соответствующее число коллекторов [16]. Ниже указано количество коллекторов для крытых и открытых бассейнов (принято, что глубина бассейна примерно 1,8 м):

Lk — количество коллекторов;

N — количество коллекторов на м2 площади бассейна [кол. / м2]; Fb — площадь бассейна [м2];

Площадь коллектора принята 1 м2.

Борьба с тепловыми потерями

Бассейн теряет теплоту вследствие:

• испарения воды;

• конвекции и излучения в окружающую среду;

• теплопроводности от дна к грунту.

Требуемое количество теплоты от обычного топливного источника равно разности между суммарными теплопотерями бассейна и поступлением солнечной энергии.

Теплопотери открытого плавательного бассейна могут быть существенно снижены, если в те периоды, когда бассейн не используется, т. е. в ночное время и в холодную ненастную погоду, закрывать его водную поверхность. Для этого можно использовать полимерную пленку или плиты из пенопласта. При работе бассейна полимерное покрытие убирается и хранится в свернутом виде на краю бассейна, плиты также могут быть сложены там же в виде штабеля. Второй вариант — двухслойное полимерное покрытие в виде подушки, которая надувается воздухом и изолирует поверхность воды от наружного воздуха; при работе бассейна воздух выпускается и благодаря наличию утяжелителей покрытие погружается на дно бассейна. Защита поверхности воды от наружного воздуха позволяет уменьшить тепловые потери на 40…50%.

Если глубина бассейна не превышает 1 м, то его дно и стены должны быть покрашены краской с высокой поглощательной способностью, а дно, кроме того, должно иметь шероховатую поверхность. Для промывки фильтров используется теплая вода (норма расхода на одну промывку — 0,9 м3 на 1 м2 поверхности бассейна). Теплоту промывочной воды необходимо утилизовать, установив после фильтров теплообменник.

При реализации всех указанных способов энергосбережения потребность в теплоте снижается до 260 кВт*ч/м2 за сезон, что составляет всего 40% первоначального значения. При этом требуемая площадь плоского солнечного коллектора уменьшается до 0,4 м2 (вместо 1 м2) на 1 м2 площади поверхности воды в бассейне. При этом годовое теплопотребление бассейна составляет 700 — 800 МВт*ч, среднесуточная теплопроизводительность гелиоустановки за период май-сентябрь 2,5 кВт*ч/м2 в день (максимум 6 кВт*ч/м2) при площади поверхности воды 1500 м2, температура воды на входе в коллектор 20…27°C, а на выходе 24…36°C при расходе 10…90 м/ч [14].