隨著我國經濟的進一步發展,綠色能源的利用將會越來越廣泛。在文章所述項目的會所游泳池設計過程中,對空氣源熱泵熱水機組在會所游泳池中的應用進行一些分析。
1工程概況

案例是某綜合項目,該項目包括1幢24萬m²的大型商場、3幢超高層住宅和1幢3層會所。其中室內游泳池設在會所的地下1層,泳池水容積為435m³。
2泳池機組工作原理及系統原理圖

2.1機組工作原理

泳池機組采用的是熱泵技術,它是采用電能驅動把熱量從低溫熱源轉移到高溫熱源中的一種裝置。根據逆卡諾循環原理,采用少量的電能驅動壓縮機運行,高壓的液態工質經過膨脹閥后在蒸發器內蒸發為氣態,并大量吸收空氣中的熱能,氣態的工質被壓縮機壓縮成為高溫、高壓的液態,然后進入冷凝器放熱,把水加熱。如此不斷地循環加熱,可以把水加熱至50℃~65℃。在運行過程中,消耗了1份的能量,同時從環境空氣中吸收轉移了4份的能量(熱量)到水中,相對于電熱水器而言,節約了四分之三的電能。

2.2系統原理圖

系統原理圖見圖1。
3設計計算及選型

3.1項目設計條件

本項目設計條件:泳池容量為435m³,本設計的重點在于冬季情況下能滿足泳池每小時所損失的熱量。查相應設計規范可知冬季空氣調節室外計算參數為-4℃,將泳池水加熱設計水溫為28℃。
3.2設計計算過程

(1)室外計算參數,見表1。
(2)冬季情況下泳池表面蒸發損失的熱量按下式計算:

Qx=1/β·ρ·γ(0.017 4νf+0.022 9)(Pb-Pq)A(B/B′)

式中:Qx---泳池表面蒸發損失的熱量(kJ/h);

β---壓力換算系數,β=133.32 Pa;

ρ---水的密度(kg/L)

γ---與泳池水溫相等的飽和蒸汽的蒸發汽化潛熱/(kJ/h);

νf----泳池水面上的風速/(m/s),一般按下列規定采用:室內水池νf=0.2~0.5m/s;

Pb---與泳池水溫相等的飽和空氣的水蒸汽分壓力/Pa;

Pq---泳池的環境空氣的水蒸汽壓力/Pa;

A---泳池的水表面面積/m2;

B---標準大氣壓/Pa;

B′---當地的大氣壓力/Pa。

而泳池的水表面、池底、池壁、管道和設備等傳導所損失的熱量,占泳池水表面蒸發損失熱量的40%。

查相關參數表可知:

y=2 435 kJ/kg

νf=0.35m/s

Pb=3.782 kPa

Pq=2.06 kPa

A=290m2

B=101 323 Pa

B′=101 941 Pa

則Qx=1/β·ρ·γ(0.017 4νf+0.022 9)(Pb-Pq)A(B/B′)

=1/133.32×1×2 435(0.0174×0.35+0.0229)(3 782-2 060)×290×101 323÷101941=262 800.00(kJ/h)

加上泳池的水表面、池底、池壁、管道和設備等傳導所損失的熱量,則泳池每小時總損失熱量為:

262 055.05×1.2=314 466.16(kJ/h)=75 471.97(kca l/h)

泳池補水加熱所需的熱量:Qb=αqbρ(tr-tb)/t

式中:Qb---游泳池補充水加熱所需的熱量(kJ/h);

α---熱量換算系數,α=4.186 8;

qb---游泳池每日的補充水量/L;按泳池水量的10%確定;

ρ---水的密度/(kg/L);

tr---游泳池水的溫度/℃;

tb---游泳池補充水水溫/℃;

t---加熱時間/h。

查相關參數表可知:

qb=435m3×10%=43.5m3=43 500(L);

tr=28℃tb=8℃

則Qb=αqbρ(tr-tb)/t

=4.186 8×43 500×1×(28-8)/12

=303 543(kJ/h)

經計算得泳池平均每小時經水面蒸發和傳導損失的熱量、池壁和池底傳導損失的熱量、管道的凈化水設備損失的熱量、泳池補水所需的加熱量合計為315 360+303 543=618 093(kJ/h)。由于一臺SRW250S泳池熱泵機組每小時可提供的熱量為360 000 kJ/h,而3臺SRW250S泳池熱泵機組可提供的熱量為360 000×3=1 080 000 kJ/h,大于泳池每小時總的損失量。故泳池每小時損失的熱量可由3臺SRW250S泳池熱泵機組提供即可滿足此泳池的要求。

泳池初次加熱時間:

T=V×18×4.186 8/Q制=435×18×4.186 8/1080=30(h)

3.3機組運行分析

根據計算得泳池平均每小時經水面蒸發和傳導損失的熱量、池壁和池底傳導損失的熱量、管道的凈化水設備損失的熱量、泳池補水所需的加熱量合計為618 093 kJ/h,那么一天24小時的散熱量為618 903 kJ/h×24=14 853 672(kJ/h),3臺SRW250S泳池熱泵機組每天的開機時間為14 853 672÷1 080 000=14(h),所以,機組每天運行14 h就能夠達到所需的要求了。

4結語

隨著國家節能要求的加強,綠色能源的利用將滲透到各個領域。空氣源熱水熱泵節能環保,設計靈活、安裝方便及機組能效比高、制熱量大,工程安裝簡便、運行及維護成本低廉,使用安全等優點將更加明顯。