Podstawowym odnawialnym źródłem energii, które można wykorzystać w krytych i odkrytych basenach kąpielowych, jest energia słoneczna wykorzystana za pomocą instalacji kolektorów słonecznych.

W przypadku obiektów odkrytych, które działają sezonowo, oprócz oszczędności związanych z podgrzewem wody dodatkowym czynnikiem sprzyjającym wykorzystaniu tego rodzaju ogrzewania jest zgodność okresu użytkowania basenu z okresem największego natężenia promieniowania słonecznego. Wykorzystanie kolektorów umożliwi wydłużenie czasu użytkowania basenu, co zwiększy jego dochodowość. Układy solarne podgrzewające tylko wodę w basenach nie posiadają zasobników ciepła, ponieważ jego rolę spełnia basen, do którego oddawane jest całe ciepło.

Jeśli energia słoneczna ma być wykorzystana również do podgrzewu wody użytkowej, wówczas należy zastosować dodatkowo zbiorniki buforowe.

 Dodatkowym sposobem na zmniejszenie strat zarówno z basenów krytych, jak i odkrytych jest odzysk ciepła z wody usuwanej z basenu oraz ścieków prysznicowych. Do tego celu stosuje się specjalne centrale z rekuperatorem oraz pompą ciepła. Centrale takie wyposażone są także w odpowiednią automatykę sterującą i filtry. Zasada działania centrali (rys. 3) polega na wstępnym odebraniu części ciepła od wody usuwanej w rekuperatorze i przekazaniu go wodzie świeżej pobieranej z sieci. Dalszy odzysk ciepła następuje w parowniku pompy ciepła, gdzie woda jest schładzana do 8ºC. Ciepło odebrane w parowniku zostaje przekazane w skraplaczu pompy ciepła wodzie częściowo ogrzanej w rekuperatorze. Temperatura wody wypływającej z urządzenia przekracza 30ºC. Wszelkie zanieczyszczenia znajdujące się w wodzie usuwanej zostają zatrzymane na filtrach. Ilość energii elektrycznej pobranej przez centralę w stosunku do odzyskanego ciepła wynosi 7–20%, w zależności od temperatury wody dopływającej z sieci wodociągowej.

kolektory słoneczne ogrzewające basenPodgrzewanie wody basenowej w sezonie letnim może być realizowane za pomocą kolektorów słonecznych, przez które bezpośrednio przepływa woda basenowa. W tym okresie temperatura powietrza jest zazwyczaj wyższa od temperatury wody basenowej, dlatego stosuje się kolektory bez osłony zewnętrznej w postaci szyby oraz bez spodniej izolacji cieplnej. W tym przypadku absorber jest bezpośrednio wystawiony na działanie promieniowania słonecznego, co zwiększa ilość energii docierającej do niego. Brak spodniej izolacji termicznej powoduje nagrzanie powierzchni pod kolektorem i wytworzenie krótkoterminowego magazynu ciepła, które jest oddawane po zachodzie słońca. Metoda ta może być stosowana w sezonie letnim, co czyni ją przydatną jedynie w przypadku basenów odkrytych.

W polskim klimacie przez większość roku panują warunki uniemożliwiające korzystanie z basenów odkrytych (nawet z podgrzaną wodą), dlatego też instalacje stosowane w krytych pływalniach używanych przez cały rok różnią się od tych omówionych wcześniej. Kolektory stosowane w krytych pływalniach w celu zapobiegania utracie ciepła w okresie zimowym posiadają przezroczystą osłonę zewnętrzną, izolację cieplną spodnią wykonaną z wełny mineralnej lub izolację cieplną w postaci próżni. Ze względu na nierównomierny rozkład natężenia promieniowania słonecznego w ciągu roku oraz konieczność ogrzewania pomieszczeń hali basenowej, szatni itp. nie jest możliwe stosowanie samych kolektorów słonecznych. Instalację solarną należy zatem skojarzyć z dodatkowym źródłem energii.

Dla prawidłowo zaprojektowanej instalacji, która nie jest przewymiarowana, solarny stopień pokrycia dla miesięcy letnich przekracza 90%, a średnioroczny stopień pokrycia wynosi od 40–60% energii solarnej w całkowitej ilości energii potrzebnej do podgrzania c.w.u. i wody basenowej. W naszej strefie klimatycznej, ze względu na występowanie ujemnych temperatur, są to układy z wydzielonym obiegiem czynnika solarnego, w którym krąży mieszanka niezamarzająca, która oddaje ciepło do zasobnika. Jeśli czynnik solarny nie ma wystarczającej energii, aby podgrzać wodę, jest ona dogrzewana przez połączony z systemem kocioł (na biomasę). Kiedy kocioł nie pracuje np. z przyczyn technicznych, instalacja może zostać zasilona z MPEC. Taki system zapewnia ciepło dla całej instalacji basenowej niezależnie od pory roku, ponieważ wszystkie urządzenia grzewcze wzajemnie się uzupełniają.

Literatura:

  • Nowakowski E., „ Parowanie wody  w basenach kąpielowych”, COW, 9/1992.
  • Szargut J., „Termodynamika techniczna”, Politechnika Śląska, Gliwice 1997.
  • Pluta Z., „Słoneczne instalacje grzewcze”, Oficyna wydawnicza PW, Warszawa 2003.
  • Korner W., Kirchhoff W., Schabach T., „Termiczne instalacje solarne”, Bielawa 2001.
  • Ćwięka J., Kapuśniak J., „Projekt ogrzewania basenu za pomocą systemu solarnego skojarzonego z kotłem opalanym biomasą”, Zakład Surowców Energetycznych, AGH Kraków 2007.

Jakub Kapuśniak, GLOBEnergia

Cały artykuł – GLOBEnergia 2/2009