Климатичните блокове обикновено се използват за поддържане на параметрите на топлината и влажността в закритите басейни, които се използват за плуване и отдих. Използването им през годината консумира много повече енергия, отколкото например климатизацията в жилищни или офис сгради. Значителното им потребление на енергия се дължи на необходимостта от непрекъснатата им работа за отстраняване на печалбите от влага от изпарението на водата и за загряване на въздуха и покриване на топлинните загуби на басейна. Възможно е да се проектират вентилационни устройства по такъв начин, че оперативните разходи да бъдат намалени, а въздействието върху околната среда значително намалено. В тази статия са оценени шест различни вентилационни блока, в които се използват различни топлинни източници за отопление на вентилационния въздух, изборът на които се основава на най-често използваните решения. Резултатите от анализа имат за цел да покажат кой от наличните топлинни източници е най-изгоден по отношение на глобалните и експлоатационни разходи и по отношение на ниските емисии на CO2. Бяха определени индикатори, както за крайното и първично потребление на енергия, така и за оперативните и глобалните разходи. Избраното препоръчително решение е това, което има както най-ниския индекс на разходите (18–20% по-нисък от повечето екологични източници), така и ниския индекс на първична енергия (8–13% по-висок от повечето екологични източници). Резултатите показаха, че термопомпата във вентилационния блок се оказа най-полезното решение. За съжаление, това решение се използва рядко поради високите инвестиционни разходи (с 20% по-високи). Резултатите обаче показват, че инвестиционните разходи за използване на усъвършенстван климатик ще бъдат възстановени само за две до три години. Освен това глобалните разходи за блокове с термопомпа се оказаха най-ниски, въпреки високите инвестиционни разходи.

Енергоспестяващи решения за вентилация на плувни басейни

Приготвянето на вентилационен въздух е процес, който консумира големи количества енергия. Този процес се наблюдава най-много в закритите басейни, където вътрешната температура е най-малко 30 ° C, а относителната влажност е 55–60%. Поради значителното повишаване на влагата, вентилационният въздушен поток в тези съоръжения е значителен. Топлообменниците, които могат да извличат топлина от отработения въздух, нагревателите и по-често термопомпите се използват за отопление на вентилационния въздух. Използва се и рециркулация на въздуха, въпреки че това се прави главно, за да се осигури адекватен потенциал за овлажняване.
Поради високата вътрешна температура и относителната влажност, закритите басейни са скъпи за експлоатация. Енергията, която става все по-скъпа, се използва за осигуряване на подходящи условия за хората, които използват съоръженията на плувния басейн. В тези съоръжения се изразходва енергия под формата на топлина и електричество, за да се осигурят подходящите топлинни и влажностни параметри на въздуха, подготвяйки водата на басейна по отношение на хигиената и температурата, както и осветлението, администрацията и обслужващите помещения на съоръжението, като нагряване на душ вода, изсушаване на косата и др. Всички тези разходи правят разходите за управление на плувни басейни много високи.
    Поради високата си консумация на енергия, басейните също имат огромен въглероден отпечатък. В литературата могат да се намерят многобройни изследвания за потреблението на енергия в басейните и енергоспестяващите решения, използвани в тези съоръжения. Препоръчва се намаляване на потреблението на енергия в тези съоръжения, тъй като това ще доведе до намаляване на емисиите на CO2.
    Едно от решенията, водещо до намаляване на консумацията на енергия при отопление на вентилационния въздух и водата в басейна, което беше предложено, е активен контрол на параметрите на водата и въздуха като функция на натоварването на басейна и времето на деня. Това се влияе от променливостта на изпарението на водата от басейна и всякакви мокри повърхности, както и въздействието на слънчевата радиация върху отоплението на залата на басейна.
    Добро решение, което може да доведе до по-нисък индекс на първична енергия, е използването на възобновяеми енергийни източници, включително слънчева енергия. Такова решение обаче може да се използва само в страни с топъл климат, където достъпът до слънчева енергия е по-добър и следователно по-изгоден. Използването на слънчева термопомпа за отопление на вода в басейна също се препоръчва.
    В литературата се предлага използването на термопомпи за възстановяване на топлината от вентилационния въздух за отопление на захранващия въздух и евентуално водата в басейна. Термопомпата може да работи във вентилационен блок самостоятелно или в сътрудничество с рекуператор за възстановяване на топлина, като по този начин създава двустепенна система за възстановяване на топлината от вентилационния въздух. Термопомпата във вентилационните блокове на басейни работи със същите стабилни топлинни параметри през цялата година, което означава, че висок коефициент на ефективност COP коефициентите на отопление могат да бъдат получени на ниво от пет до шест. Но термопомпата екологичен източник на топлина ли е?
Басейни за работа с въздух в басейна

Има два основни типа климатични инсталации, които се използват в закритите басейни по целия свят. По-просто и в същото време по-евтино решение са климатичните инсталации за басейни, оборудвани с топлообменник с кръстосан поток за рекуперация на топлина и рециркулация на въздуха. Това двустепенно оползотворяване на топлината осигурява потенциал за изсушаване, т.е. контролиране на съдържанието на влага в подавания въздух; контролният панел на такава система е показан на фигура 1.
Фигура 1. Вентилационен блок на плувен басейн с рекуператор на топлина и бойлер: SU - параметри на захранващия въздух, I - параметри на въздуха в помещенията, EX - параметри на външния въздух, M1 - параметри на въздуха във вътрешната рециркулационна смесителна камера , HE - параметри на въздуха след топлообменника от страната на захранването, HE′ - параметри на въздуха след топлообменника от страната на изпускателната тръба.
Има по-сложно устройство, което се препоръчва и за съоръжения за плувни басейни, което е климатична инсталация с тристепенно възстановяване на топлината, т.е. термопомпа и рекуператор за рекуперация на топлина се използват за възстановяване на топлината и осигуряване на правилните параметри на входящия въздух. Въздушният кондензатор на термопомпата се поставя в секцията за подаване на въздух на устройството и загрява въздуха. Това или замества нагревателя, или намалява неговите изисквания за мощност. Изпарителят, разположен в изпускателната секция, е по-малък източник на топлина и възстановява чувствителната и скрита топлина от въздуха, който е отстранен от залата на басейна (Фигура 2).
Фигура 2. Блок за вентилация на плувен басейн с термопомпа и кондензатор за въздух и вода : М2 - параметри на въздуха във външната рециркулационна смесителна камера, HPE - параметри на въздуха след изпарителя на термопомпата, HPC - параметри на въздуха след кондензатора на термопомпата (други точки, както е на фигура 1).
За да се осигурят правилните параметри на приточния въздух, топлината трябва да се подава към нагревателя (Фигура 1) или електричеството и топлината да се подават към термопомпата и нагревателя (Фигура 2). Източниците на топлина могат да имат различни енергийни и екологични параметри, които могат да повлияят на оценката.

Източници на топлина за отопление и вентилация на въздуха.
Източниците на топлина в басейните се използват за приготвяне на топла вода за различни цели в съоръжението на басейна; топлата вода се използва за:
  • Отопление на водата в басейна;
  • Отоплителната система - конвекция или инсталация за подово отопление;
  • Вентилационно въздушно отопление;
  • Отопление на битова гореща вода, включително душове.
    Източниците на топлина за отопление на водата могат да бъдат различни; тяхното използване се определя от достъпа до местоположението на басейна и технологичните възможности на съоръжението. Популярните източници на топлина в басейните включват:
  • Подстанция, доставяна от топлофикационната мрежа (със или без когенерация);
  • Газов котел;
  • Котел на биомаса;
  • Електрическа енергия (захранване за електрически нагреватели или термопомпи);
  • Слънчева енергия.

Термопомпата може да бъде и друг източник на отопление на въздуха във вентилационна единица. Въздухът се нагрява във въздушен кондензатор (горен източник на топлина на термопомпата). Кондензаторът може да се използва само като кондензатор за отопление на въздуха или двоен кондензатор за отопление на въздуха и водата в басейна. Това решение в басейните позволява оптимално използване на термопомпата през цялата година.

Видът гориво, използвано в източника на топлина, се превръща в първична консумация на енергия за нуждите на дадения процес. В зависимост от това дали енергията се получава от възобновяем или невъзобновяем източник и до каква степен се използват възобновяеми компоненти за нейното производство, коефициентът на невъзобновяема първична енергия ще бъде различен. Списък на коефициентите на невъзобновяема вложена първична енергия за горива или енергия, използвана като източници на топлина за отопление на вода и въздух за вентилация е представен в таблица 1 (съгласно разпоредбите в Полша [27] и данни от доставчиците на топлина). За да се анализира потреблението на първична енергия на климатичната инсталация, консумацията на електроенергия на нагнетателните и смукателните вентилатори в блока и консумираната електроенергия за задвижване на компресора на термопомпата във вентилационния блок и помпите, захранващи нагревателя трябва да бъдат взети предвид.
Термопомпи се препоръчват за използване в плувни басейни. Термопомпата като източник на въздушно отопление работи най-ефективно, когато долният и горният източник на топлина имат относително постоянна температура през цялата година. В басейните параметрите на вътрешния въздух са постоянни и практически независими от сезона, което гарантира, че термопомпата може да работи ефективно. Това води до ниска консумация на енергия на системата за подготовка на въздуха. Въпреки че термопомпите имат предимства, те не се използват често. Климатичните инсталации с термопомпи са по-скъпи инвестиции в сравнение с блоковете без термопомпи. Ето защо много инвеститори, особено публични, решават да купуват по-евтини устройства. Тази статия изчислява показателите за крайна енергия, първична енергия, и експлоатационните разходи, за да се демонстрират предимствата на климатичните инсталации с термопомпи, както от икономическа, така и от екологична гледна точка. В различни статии в литературата са представени анализи на блокове за обработка на въздух с термопомпа, обаче няма анализи на показатели за потребление на първична енергия и оперативни разходи, както и на CO2емисии и времето за изплащане при инсталиране на по-скъпо устройство. Такива анализи са необходими, за да се покажат на инвеститорите и операторите на пулове, че трябва да се обмислят по-скъпи за инвестиции решения. Прилагането на по-скъпи вентилационни модули може да бъде по-изгодно по отношение на общите глобални разходи и оперативните разходи. Сравнителният анализ включва агрегат както с рециркулация, така и с топлообменник за рекуперация с бойлер и модул, допълнително оборудван с термопомпа с въздушен кондензатор. Консумацията на топлина, необходима за отопление на вентилационния въздух, ще бъде изчислена, за да се осигури правилната температура и влажност на подавания въздух и потреблението на крайна енергия и първична енергия.
Термопомпите се оценяват като най-изгодни по отношение на енергията. Когато се анализира екологичният аспект, термопомпите се посочват като определено по-добри от електрическите котли, сравними с газовите котли, а понякога дори по-лоши от котлите на въглища, но тези анализи са извършени за малка еднофамилна къща. Сравнението в статията включва сравнение на невъзобновяем и възобновяем източник, за да се получат проектираните параметри на вентилационния въздух, за да има по-добър поглед върху всички налични опции. Ще се проведе икономически анализ, за ​​да се представи икономически анализ, за ​​да се реши кой тип вентилационна единица е оптимална за плувен басейн.
Изследователска цел

Извършените анализи имат за цел да проверят дали термопомпата въздух-въздух като източник на топлина за обработване на вентилационен въздух е икономичен и екологичен източник на топлина едновременно. Показателите, приети за сравняване на вариантите, ще бъдат индекс на първична енергия ЕР, емисии на CO2, просто време за възвръщаемост SPBT, както и глобални разходи. Изборът на препоръчаната опция ще се основава на най-ниския индекс на потребление на първична енергия и най-ниските емисии на CO2 (екологични фактори), съчетани с най-ниските оперативни разходи и кратко време на изплащане и ниски глобални разходи (икономически фактори).
Резултатите от анализа могат да се използват от инвеститорите, за да решат дали инвестирането в по-скъпо решение за техния плувен басейн може да бъде изгодно.
Заключения
В резултат на проведени анализи, които допълват литературата с изследвания на икономически и екологични показатели за термопомпи за отопление на вентилационен въздух за басейни, беше установено, че термопомпата може да бъде добър източник на топлина.
Установено е, че:
Начинът, по който се използва плувният басейн, засяга инвестиционните и експлоатационните разходи на вентилационната система. Доказано е, че независимо от начина на използване на басейна (спортен или развлекателен), термопомпата е добър източник на топлина за вентилационния въздух;
Климатичните инсталации с термопомпа са по-скъпи от гледна точка на инвестициите (с около 20%), но тяхното предимство е по-ниските оперативни разходи с около 18–20% в сравнение с използването на бойлери;
Глобалните разходи, изчислени за период от 20 години, показват, че агрегатът с термопомпи има по-ниски глобални разходи, което означава, че този блок е по-икономически изгоден;
Има повече екологични източници на топлина за отопление на вентилационния въздух, отколкото термопомпа, но разликата в индекса на първична енергия за термопомпа в сравнение с по-екологичните източници е по-висока само с 8–13%. Трябва да се вземе предвид, че термопомпата може да бъде инсталирана навсякъде, тъй като топлинният източник се захранва с електричество, а на някои места може да няма достъп до централно отопление с биомаса;

Най-екологичните източници на топлина за отопление на вентилационния въздух за басейна са дори два пъти по-скъпи в експлоатация. Тъй като инвестицията в по-скъп климатик с термопомпа може да се изплати след около две до три години, това е решение, в което си струва да се инвестира.