Підігрів басейну від СЕС: ТЕН чи тепловий насос і скільки сонця для цього потрібно

Басейн це найбільший споживач тепла, який може бути на подвір'ї з СЕС. З одного боку, це природна «батарея»: води багато, тому вона легко приймає сонячний надлишок. З іншого, нагріти її холодною навесні дорого. Розберемо на цифрах, що вигідніше для підігріву басейну від сонячної станції: електричний нагрівач (ТЕН) чи тепловий насос, і скільки сонця потрібно.

Скільки енергії потрібно

Фізика проста: 1 кубометр води нагрівається на 1 °C приблизно за 1,16 кВт·год тепла. Для басейну 20 м³ це 23 кВт·год на кожен градус. Це без урахування втрат у довкілля, про які нижче.

Що нагріти	Тепла потрібно	Електрики для ТЕНа (COP 1)	Електрики для теплового насоса (COP ≈4)
На 1 °C	≈23 кВт·год	≈23 кВт·год	≈6 кВт·год
На 5 °C	≈116 кВт·год	≈116 кВт·год	≈29 кВт·год
На 10 °C (наприклад, 15 → 25 °C)	≈233 кВт·год	≈233 кВт·год	≈58 кВт·год

ТЕН віддає рівно стільки тепла, скільки з'їв електрики (коефіцієнт COP дорівнює 1). Тепловий насос бере тепло з повітря, тож на кожну кіловат-годину електрики дає кількаразово більше. За даними продавців, при +10 °C звичайний тепловий насос має COP близько 3,9, інверторний близько 4,6; чим холодніше, тим COP нижчий, а при низьких температурах повітря насос працює гірше.

ТЕН чи тепловий насос

	ТЕН (електричний нагрівач)	Тепловий насос
Тепла з 1 кВт·год	1 кВт·год	близько 4 кВт·год при помірній погоді
Типова електрична потужність	3–9 кВт	1–4 кВт при тепловій потужності 5–15 кВт
Ціна обладнання	нижча	вища
Залежність від погоди	практично немає	COP падає в холод
Керування «увімкнено/вимкнено» за надлишком	простіше: резистивне навантаження	не любить частих перемикань компресора
Для сонячного надлишку	потребує великого надлишку	потребує невеликого й довго

Висновок: тепловий насос у кілька разів економніший за ТЕН, а ще й вимагає значно меншого надлишку сонця, що для СЕС важливо: вашого надлишку вистачить на нього довше. ТЕН виправданий там, де потрібна проста й дешева схема, а басейн невеликий або використовується рідко.

Що важливіше за нагрівач: кришка

Найбільше тепла басейн втрачає через випаровування з поверхні: за оцінками виробників, 50–70% усіх втрат припадає саме на нього. Тож найефективніший «нагрівач» це кришка. За даними, які наводять постачальники з посиланням на Міністерство енергетики США, плаваюче покриття скорочує витрати енергії на підігрів на 50–70%. Інші оцінки кажуть, що воно зменшує випаровування від 50 до 95%, залежно від типу.

Тому перед тим як купувати нагрівач, розгляньте кришку. Вона дає найбільше, коштує найдешевше й однаково потрібна для ТЕНа й теплового насоса.

Скільки сонця потрібно

Виробіток 1 кВт панелей у Луцьку за розрахунком PVGIS: червень ≈4,5 кВт·год на добу, жовтень ≈2,2 кВт·год, грудень ≈0,75 кВт·год. Приклад на нагрів басейну 20 м³ на 2 °C на добу (≈46 кВт·год тепла):

Нагрівач	Електрики на добу	Панелей, які мають бути вільні влітку
ТЕН	≈46 кВт·год	близько 10 кВт
Тепловий насос (COP ≈4)	≈12 кВт·год	близько 2,6 кВт

Цифри орієнтовні й не враховують втрат тепла, що без кришки можуть бути суттєвими. Висновок такий: ТЕН на басейн потребує дуже потужної станції, а тепловий насос ні. Взимку сонця на басейн практично немає, тож це сезонне рішення. Подібні розрахунки для трьох басейнів на одній станції є в статті Три котеджі, джакузі й басейни від 16 кВт СЕС.

Як підключити нагрівач до керування надлишком

Тут є кілька важливих моментів, які потрібно врахувати до монтажу:

Циркуляція. Нагрівач басейну (ТЕН чи тепловий насос) має гріти лише тоді, коли працює циркуляційний насос. Зазвичай нагрівачі мають датчик потоку, який блокує нагрів без води, але це потрібно перевірити. Керуючи нагрівачем за надлишком, не вимикайте насос разом із ним.
Тип навантаження. ТЕН це резистивне навантаження, і керувати ним просто. Тепловий насос це компресор, якого шкодять часті вмикання й вимикання, тож для нього потрібен мінімальний час роботи й паузи між запусками.
Потужність і фази. Нагрівачі басейнів на 6–9 кВт часто трифазні. Перевірте, яке навантаження й яку кількість фаз витримує ваш контролер.
Власний термостат басейну. Саме він задає температуру води: контролер надлишку лише вирішує, коли нагрівачу дозволено працювати.

Як це враховує Barnex

Barnex може керувати нагрівачем басейну як ще одним навантаженням: надлишок спрямовується туди за вашим пріоритетом і за потужністю, яку ви вкажете. Що важливо знати:

Ввімкнено або вимкнено. Для навантажень через звичайне реле діє правило: від 50% потрібної потужності реле вмикається повністю, нижче вимикається. Тож нагрівач басейну вмикається, коли надлишку вистачає хоча б на половину його потужності, і працює на повну.
Черга. Басейн зручно ставити в кінець черги після бойлера й зарядки авто, бо він ємний і може довго приймати надлишок.
Ліміт ввідного автомата діє й тут: при перевищенні струму спершу зменшуються бойлери.
Нічні вікна можна задати й для нагрівача, якщо ви хочете гріти за дешевим тарифом. Про це в статті Нічний тариф для бойлера й зарядки.

Чого в Barnex немає: блокування нагрівача, якщо циркуляційний насос не працює, окремого режиму для компресорних навантажень (тепловий насос) і захисту трифазного вводу (захист автомата працює для однієї фази). Тому для басейну автоматика безпеки лишається на боці обладнання басейну. Питання щодо вашої схеми надсилайте на contact@barnex.io.

Чек-ліст

Об'єм басейну й бажана температура: скільки градусів треба набрати?
Чи є кришка? Якщо ні, почніть із неї.
ТЕН чи тепловий насос: скільки сонця вільно влітку?
Потужність і фазність нагрівача, а також чи витримує його навантаження контролер.
Чи є датчик потоку й чи не вимкнеться циркуляція під час нагріву.
Для теплового насоса: мінімальний час між запусками за паспортом.
Підтверджений пріоритет SUB і режим нульового експорту в інверторі.

Часті питання

Скільки енергії потрібно на нагрів басейну 20 м³ на градус? Близько 23 кВт·год тепла, без втрат.
Що економніше: ТЕН чи тепловий насос? Тепловий насос: він дає кілька кіловат-годин тепла з однієї електричної.
Чи можна гріти басейн лише від надлишку СЕС? Влітку так, якщо надлишку вистачає; взимку сонця практично немає.
Що найбільше економить на підігріві? Кришка басейну: вона скорочує витрати на 50–70%.
Чи потрібен окремий контролер? Нагрівач басейну потребує контролера, який вмикає його за надлишком і вимикає, коли надлишок зникає.

Коротко

Басейн 20 м³ потребує близько 23 кВт·год тепла на кожен градус.
Тепловий насос у кілька разів економніший за ТЕН і потребує набагато меншого надлишку сонця.
Кришка скорочує енерговитрати на 50–70% і окупається швидше за нагрівач.
Нагрівач потрібно блокувати, коли не працює циркуляція; у Barnex такого захисту немає.
Barnex може керувати нагрівачем за надлишком. Його можна забронювати.