Výmenník tepla pre bazén

Tepelné ztráty bazénu a potřebný výkon zdroje

V bazéne dochádza k tepelným stratám najmä odparovaním, vedením a sálaním. Na 1 m² plochy možno uvažovať stratu od 200 W (krytý bazén) do 1 000 W (vonkajší bazén). U vonkajších bazénov prekrytie plachtou zníži úniky tepla na polovicu. Straty tepla závisia aj od teplôt okolia a bazénovej vody.

Ak je plocha vnútorného bazéna 8 × 3 = 24 m², potom za predpokladu strát 250 W/m² bude na udržiavanie teploty potreba nepretržitý výkon 24 × 250 = 6 kW.

Na začiatku sezóny bude potrebný väčší výkon pre ohrev na prevádzkovú teplotu. Ak je hĺbka 1,5 m, potom k ohrevu o 1 °C je potreba energie Q = c m ΔT = 4180 × (24 × 1,5 × 1 000) × 1 = 150 MJ. So zdrojom tepla (napr. tepelné čerpadlo) 16 kW sa bazén ohreje o každý stupeň Celzia za čas 150 MJ / 16 kW = 9 375 s čiže 2,6 hodiny (v skutočnosti to bude pomalšie, pretože súčasne dochádza k strate tepla až 6 kW).

Výber výmenníka tepla

Výkon výmenníka nie je možné uviesť jedným číslom: závisí na projektovaných teplotných spádoch.

• Rúrkové výmenníky sú vhodné, ak je zdroj tepla o vysokej teplote. Preto výrobcovia rúrkových výmenníkov uvádzajú výkon pri zdroji 80 alebo 90 °C. Pri napojení na zdroj o 45–50 °C bude výkon odovzdaný rúrkovým výmenníkom zhruba 5x menší.
• Tepelné čerpadlá i kondenzačné kotly dosahujú najvyššiu účinnosť pri prevádzke na nižších teplotách (kondenzačné kotly pracujú s účinnosťou vyššou ako 100 %, ak sú prevádzkované na nízkych teplotách). Doskový výmenník sa zapája ako protiprúd a má oveľa väčšiu účinnosť ako rúrkový. Doskový výmenník je vhodný najmä tam, kde zdroj tepla má nízku teplotu.

Pri nabiehaní, kedy je voda v bazéne studená, má výmenník väčšiu účinnosť a môže preniesť dvojnásobný výkon. V domácich aplikáciách býva dostupný výkon okolo 10 kW zo zdrojov ako tepelné čerpadlo, solárne panely či plynový kotol. Zvyčajne sa snažíme v bazéne dosiahnuť teplôt okolo 29 °C a na túto teplotu sú vykonané výpočty. Tabuľky nižšie slúžia na orientáciu pre bežné domáce výkony. Pre návrh veľkosti Vám odporúčame vyžiadať si výpočet. Dodávame i veľké výmenníky pre profesionálne účely.

Výber tepelného výmenníka pre bazén

Pri projektovaní výmenníka tepla pre ohrev bazénov je nutné zvážiť, aká voda v bazéne bude a podľa toho zvoliť typ.

Čistá voda

Ak sa bazénová voda nečistia chlórom a neobsahuje soľ, potom je najvhodnejšie použiť kompaktný doskový výmenník SWEP typ voda-voda. Dosky výmenníkov sú z nerezovej ocele AISI 316 a sú tvrdo spájkované meďou.

Čistiť sa môže napr. skalicou modrú či tabletami s kyslíkom. Cena kompaktných tepelných výmenníkov SWEP začína pod 100 EUR.

Voda obsahuje chlór (montovaný výmenník)

Voľný chlór sa používa na dezinfekciu bazénovej vody v množstve obvykle 0,3 až 0,6 mg/l. Obsah voľného chlóru by nemal prekročiť 1 mg/l (1 ppm). Ako vedľajší produkt čistenie chlórom vzniká viazaný chlór. Ten je nežiaduci, pretože je dráždivý a zapácha. V bazénoch by sa nemal vyskytovať v množstve viac ako 0,5 mg/l (0,5 ppm).

Chlór používaný na dezinfekciu spôsobuje koróziu medené spájky. Medená spájka sa používa k spojeniu dosiek vnútri kompaktných výmenníkov SWEP. Výmenník lepšie odoláva korózii, ak sa miesto spájky z medi vyberie výmenník spájaný niklom. Reakcia je rýchlejší pri vyšších teplotách. Výmenníky v tabuľkách sú navrhnuté na veľký prietok tak, že sa voda v nich ohreje o 3 až 4 °C. Pri teplotách okolo 30 °C reakcia medzi chlórom a meďou prebieha pomaly: hoci pájený výmenník nie je pre chlórovanú vodu určený, máme zákazníkov, ktorí ho používali až 10 rokov.

Riešením je vybrať montovaný výmenník SWEP Minex M10, kde namiesto medené spájky je použité gumové tesnenie (EPDM, pre profesionálne aplikácie drahší Viton). Taký výmenník možné aj rozobrať.

Slaná voda (výmenník titanium)

Slaná voda nedráždi pokožku a oči a nenesie zápach chlóru. Morská voda má obsah soli 3,5 %, v bazénoch sa volí koncentrácia okolo 0,4 % alebo 4 g/l (4000 ppm). Tým sa dosiahne efektu dezinfekcie, teda úpravy vody.

Výmenníky sa bežne vyrábajú z nerezovej ocele AISI 316. Tá je odolná proti slanej vode, ale nie je úplne rezistentná. V praxi to znamená, že klasický nerezový výmenník (AISI 304, AISI 316) nie je pre slanú vodu určený. Jeho životnosť bude znížená, hoci môže svoju aplikáciu prežiť. Aj tu platí, že čím vyššia je teplota, tým rýchlejšie sa účinok soli na oceli prejaví.

Pre bazénové aplikácie so slanou vodou sa volí výmenník v prevedení titan. Titánový výmenník je drahší ako rovnaké vyhotovenie z ocele AISI 316. Odporúčajú sa skladané doskové výmenníky ARES.

Rúrkové výmenníky titán pre slanú vodu

Rúrkové výmenníky majú oveľa menšiu účinnosť oproti doskovým. Majú ale aj malé tlakové straty a sú určené pre veľké prietoky. Sú dobrou voľbou tam, kde je zdroj tepla o vysokej teplote. Príkladom je kotol na tuhé palivá. Tieto výmenníky nie sú príliš vhodné pre napojenie na tepelné čerpadlá.