Solar swimming pool heating in pakistan

SOLAR SWIMMING POOL HEATING IN PAKISTAN
НАГРЕВ СОЛНЕЧНЫХ БАССЕЙНОВ В ПАКИСТАНЕ
ABSTRACT АБСТРАКТНЫЙ
Hotels and swimming clubs in Pakistan pay huge gas bills for heating Swimming pools in winter. Winter days in most parts of Pakistan remain sunny and unglazed low cost solar collectors may be used to extend the swimming season. Installing the pool in a wind-protected area, which receives unobstructed solar radiation, may further reduce the size of the solar collectors required to heat the swimming pools. The pools should be covered with plastic sheet to eliminate evaporative heat losses and to prevent dust and tree leaves falling in the pool. The results of the thermal analysis show that in some parts of the country, a solar exposed pool can maintain comfortable temperature simply by using a plastic sheet on the pool surface. On the other hand, there are cities where solar collector array equal to twice the surface area of the pool is required to keep desired temperature in winter.
Отели и плавательные клубы в Пакистане оплачивают огромные счета за газ за обогрев плавательных бассейнов зимой. Зимние дни в большей части Пакистана остаются солнечными, и для продления купального сезона можно использовать неглазурованные недорогие солнечные коллекторы. Установка бассейна в защищенной от ветра зоне, которая беспрепятственно принимает солнечное излучение, может еще больше уменьшить размер солнечных коллекторов, необходимых для обогрева плавательных бассейнов. Бассейны должны быть покрыты пластиковым листом, чтобы исключить потери тепла на испарение и предотвратить падение пыли и листьев деревьев в бассейн. Результаты термического анализа показывают, что в некоторых частях страны бассейн, подверженный воздействию солнечных лучей, может поддерживать комфортную температуру, просто используя пластиковую пленку на поверхности бассейна. С другой стороны, есть города, где для поддержания желаемой температуры зимой требуется массив солнечных коллекторов, равный удвоенной площади поверхности бассейна.
1. INTRODUCTION 1. ВВЕДЕНИЕ
There is an acute shortage of fossil fuels resources in Pakistan. Therefore energy is very expensive, still most five stars hotels heat their swimming pools using natural gas and pay high energy bills. Solar energy, being abundantly available throughout the country all the year, should be used (Ref-1).
в пакистане наблюдается острая нехватка ресурсов ископаемого топлива. поэтому энергия стоит очень дорого, однако большинство пятизвездочных отелей отапливают свои бассейны с помощью природного газа и оплачивают большие счета за электроэнергию. следует использовать солнечную энергию, которая в изобилии доступна по всей стране круглый год (ссылка-1).
Heating of swimming pool water is the simplest and most economic application of solar energy. Desired pool temperature varies from 24ºC to 32ºC (Ref-2). Swimming pools are generally heated with fossil fuels. Supply of large amount of heat even at low temperature is very expensive and therefore, many countries have legally banned the use of fossil fuels for pool heating (Ref-3). A major problem in heating an open pool is that large quantities of energy are lost from the pool surface by evaporation, convection and radiation. A significant reduction in the heat loss rate is achieved by using pool covers. Further increase in water temperatures is achieved by sheltering the pool from the high speed winds while exposing it to solar radiation.
Нагрев воды в бассейне - это простейшее и наиболее экономичное применение солнечной энергии. Желаемая температура бассейна варьируется от 24ºC до 32ºC (Ref-2). Бассейны обычно отапливаются ископаемым топливом. Подача большого количества тепла даже при низкой температуре очень дорого стоит, и поэтому многие страны законодательно запретили использование ископаемого топлива для обогрева бассейнов (Ref-3). Основная проблема при нагревании открытого бассейна заключается в том, что большое количество энергии теряется с поверхности бассейна из-за испарения, конвекции и излучения. Значительное снижение потерь тепла достигается за счет использования покрытий для бассейнов. Дальнейшее повышение температуры воды достигается за счет защиты бассейна от сильных ветров и воздействия солнечного излучения.
This study uses local climatic data to calculate the heat losses from an underground pool located in the open to receive direct solar radiation and covered with a transparent plastic sheet to eliminate evaporation heat loss from the pool surface. Convective and radiative heat losses from the pool surface are calculated to estimate the area of the unglazed solar collectors required to keep the pool at comfortable temperature.
В этом исследовании используются местные климатические данные для расчета потерь тепла из подземного бассейна, расположенного на открытом воздухе для приема прямого солнечного излучения и покрытого прозрачным пластиковым листом, чтобы исключить потери тепла при испарении с поверхности бассейна. Для оценки площади неостекленных солнечных коллекторов, необходимой для поддержания комфортной температуры в бассейне, рассчитываются конвективные и радиационные потери тепла с поверхности бассейна.
2. CLIMATE OF PAKISTAN 2. КЛИМАТ ПАКИСТАНА
Over 30 years average value of relative humidity, dry bulb temperature and solar radiation (Table 1) for selected cities of Pakistan are used to estimate heat loss from the pool surface for the winter months of January, February, march, October, November and December. The Table 1 shows the data for three main locations. However, weather data for eight locations widely distributed in the country were used in the study. These data have been taken from different sources (Ref-4 & 5).
Среднее значение относительной влажности, температуры по сухому термометру и солнечной радиации за 30 лет для выбранных городов Пакистана используется для оценки потерь тепла с поверхности бассейна в зимние месяцы: январь, февраль, март, октябрь, ноябрь и декабрь. . В таблице 1 приведены данные для трех основных местоположений. Однако в исследовании использовались данные о погоде для восьми населенных пунктов, широко распространенных в стране. Эти данные были взяты из разных источников (ссылки 4 и 5).

TABLE 1: METEOROLOGICAL DATA FOR DIFFERENT CITIES OF PAKISTAN ТАБЛИЦА 1: МЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ ПО РАЗЛИЧНЫМ ГОРОДАМ ПАКИСТАНА

Months(Месяцы)	Islamabad			Karachi				Lahore
	Average Relative Humidity Средняя относительная влажность	Average Monthly Temperature Средняя месячная температура	Average Solar Radiation Средняя солнечная радиация	Average Relative Humidity Средняя относительная влажность	Average Monthly Temperature Средняя месячная температура	verage Solar Radiation средняя солнечная радиация	Average Relative Humidity Средняя относительная влажность		Average Monthly Temperature Средняя месячная температура	Average Solar Radiation Средняя солнечная радиация
Jan	44	9	2.9	45.3	18.4	4.2	65		12.8	3.22
Feb	46	12.5	3.5	48.3	21.2	5	58		15.4	3.98
Mar	37	17	4.5	50.3	25.4	5.9	51		20.5	5
Oct	29	23.5	4.8	49	28.2	5.3	53		25.6	5
Nov	26	18.5	3.6	52.5	23.7	4.5	61		19.5	3.8
Dec	39	11.5	2.6	55.4	19.4	4	68		14.2	3

3. working of the solar swimming pool 3. работа солнечного бассейна

Water from the swimming pool enters the pump, which forces it through the filter to the inlet of the solar collectors. The solar collectors are located on the roof of the house and exposed to the sun during the day. The water entering the lower header of collectors, heats up while passing the solar collectors. This hot water from the upper header of the collectors exits and flows into the swimming pool. The pump capacity is such that it pumps water in the pool two to three times during typical sunny days (Fig. 1).
Вода из бассейна поступает в насос, который через фильтр проталкивает ее на вход солнечных коллекторов. Солнечные коллекторы расположены на крыше дома и в течение дня подвержены солнечному свету. Вода, попадающая в нижний коллектор коллекторов, при прохождении солнечных коллекторов нагревается. Эта горячая вода из верхнего коллектора коллекторов выходит и течет в бассейн. Мощность насоса такова, что он перекачивает воду в бассейне два-три раза в обычные солнечные дни (рис. 1).
4. HEAT FLOWS IN THE SWIMMING POOL 4. ТЕПЛОВЫЕ ПОТОКИ В БАССЕЙНЕ.
Heat flows to and from an underground pool occur through the following processes (Fig. 2).

1. 
   Heat gain/loss to the ground by conduction.
   

b. Heat gain/loss through radiation to the sky from the pool
surface.
c. Heat gain/loss through evaporation from the pool
surface.
d. Heat gain/loss through convection from the pool surface.
e. Solar radiation incident on the pool surface if exposed to
the sun.

Потоки тепла в подземный бассейн и из него происходят посредством следующих процессов (рис. 2).

1. 
   Прирост / потеря тепла на землю за счет теплопроводности.
   
2. 
   Прирост / потеря тепла из-за излучения в небо от бассейна
   

поверхность.

3. 
   Прирост / потеря тепла за счет испарения из бассейна
   

поверхность.

4. 
   Прирост / потеря тепла за счет конвекции от поверхности бассейна.
   
5. 
   Солнечное излучение падает на поверхность бассейна при воздействии
   

солнце.
Fig. 1: Operation of a solar heated swimming pool system.Рис. 1: Работа системы плавательных бассейнов с солнечным подогревом.
Fig. 2: Swimming pool heat loss. Рис. 2: Потери тепла в бассейне.

It is generally accepted that heat losses to the ground are minor therefore; these are neglected in calculation of heat losses from the pool. Solar radiation data from NASA website was used in the calculation of energy received by solar collectors.

Принято считать, что потери тепла в землю незначительны; они не учитываются при расчете тепловых потерь из бассейна. Данные о солнечной радиации с веб-сайта НАСА использовались при расчете энергии, получаемой солнечными коллекторами.
The equations used for calculating the heat losses through radiation, evaporation and convection are given in the Appendix-1 (Ref-6).
Уравнения, используемые для расчета потерь тепла за счет излучения, испарения и конвекции, приведены в Приложении-1 (Ссылка-6).
5. METHOD OF THERMAL ANALYSIS 5. МЕТОД ТЕПЛОВОГО АНАЛИЗА.
The heat loss from the pool has been calculated using the following assumptions.
Потери тепла из бассейна были рассчитаны с использованием следующих допущений.