杭井泳池五集一體除濕系統(tǒng)

　　1.1 游泳池的熱損失

　　游泳池有室外露天游泳池(場(chǎng))以及室內(nèi)溫水游泳池(館)兩大類。從游泳池的使用性質(zhì)分，有比賽池，訓(xùn)練池，跳水池，兒童戲水池等;從經(jīng)營性質(zhì)分，有公用游泳池，商業(yè)賓館內(nèi)游泳池，也有私人別墅住宅內(nèi)的游泳池等。但無論何種游泳池，都有一個(gè)要求維持池水溫度恒定的要求，池水的溫度因使用性質(zhì)不同而異。游泳池的熱損失有下列幾個(gè)方面：

　　1)游泳池池水因水面蒸發(fā)，水面?zhèn)鲗?dǎo)，池底和池壁傳導(dǎo)而不斷損失熱量。

　　2)因人們?cè)谟斡境貎?nèi)游泳，會(huì)損失一部分池水，必須不斷補(bǔ)充，而補(bǔ)充水需加熱，需要補(bǔ)充一部分熱量;

　　3)此外，整個(gè)游泳池的設(shè)備和管道也在不斷向周圍環(huán)境排放熱量。

　　以上這一些損失的熱量，都需要不斷補(bǔ)充，才能維持池水有一定的溫度。這些熱損失再加上游泳場(chǎng)館淋浴等用熱的負(fù)荷可以稱之為經(jīng)常性用熱負(fù)荷。

　　另外，恒溫池水也有一次性全部更換新的要求。為了清洗，消毒的要求，在一定時(shí)段內(nèi)，要求將池水全部放空，重新輸入溫水。如果補(bǔ)充的水是冷水(水溫在5-15℃)，那末，加熱整池水需要的用熱量就是一次性沖擊負(fù)荷。

　　1.2 游泳池池水溫度

　　一般室內(nèi)游泳池池水溫度為24-29℃，室外的為22-30℃。如室內(nèi)游泳館有完善的空調(diào)采暖設(shè)施，可以取為25℃;如果氣溫低，可以取為27℃。熱損失與池水溫度高低有關(guān)，也與周圍環(huán)境(例如空氣)溫度有關(guān)。一般室內(nèi)環(huán)境溫度比池水溫度高1-2℃。國外資料表明：室內(nèi)游泳池最佳環(huán)境參數(shù)為：

　　空氣溫度 26-30℃

　　池水溫度 25-28℃

　　地面溫度 30-32℃

　　風(fēng) 速 0.05-0.1m/s

　　相對(duì)濕度 60-70%

　　1.3 室內(nèi)游泳館相對(duì)濕度

　　維持室內(nèi)游泳館內(nèi)一定的相對(duì)濕度十分必要。當(dāng)室外溫度為-10℃，室內(nèi)空氣相對(duì)濕度為60-70%，設(shè)雙層窗的傳熱系數(shù)為2.9W/m2時(shí)，玻璃窗戶上仍會(huì)潮濕、結(jié)露;即使室外氣溫為-1℃，室內(nèi)為28℃ 時(shí)，也會(huì)結(jié)露。因而游泳池場(chǎng)館必須除濕。

　　1.4 游泳池的用熱負(fù)荷計(jì)算

　　前者提到，對(duì)于游泳池用熱的經(jīng)常性負(fù)荷，有：

　　a.水面蒸發(fā)散熱;

　　b.水面?zhèn)鲗?dǎo)散熱;

　　c.池底，池壁傳導(dǎo)散熱;

　　d.設(shè)備及管道散熱;

　　e.補(bǔ)水加熱量;

　　f.游泳場(chǎng)館淋浴等用熱;

　　由于蒸發(fā)散熱，傳導(dǎo)散熱等計(jì)算十分復(fù)雜，而且必須有游泳池結(jié)構(gòu)的詳細(xì)尺寸，氣象，土壤等資料，為了估算的方便，對(duì)于a,b,c,d四項(xiàng)，可以合并為一項(xiàng)，即：按游泳池水面面積m2計(jì)的平均熱散失量。可以見表1

　　表1

　　表中數(shù)值按下列條件計(jì)算：水溫27℃，空氣相對(duì)濕度50%，風(fēng)速：室內(nèi) 0.5m/s;室外 2 m/s

　　國外資料介紹，對(duì)于露天游泳池的熱損失，也可以按下列數(shù)據(jù)估算;在水溫為23℃，平均氣溫10-12℃時(shí)，

　　對(duì)流熱損失 70―95W/㎡

　　輻射熱損失 60-80 W/㎡(夜間)

　　輻射得熱量 ≤180 W/㎡〔白天〕

　　蒸發(fā)熱損失 350-700 W/㎡

　　補(bǔ)充水時(shí)的補(bǔ)熱量 400-600 W/㎡

　　對(duì)于補(bǔ)水熱損失，可以按補(bǔ)水量及補(bǔ)水溫差進(jìn)行計(jì)算而得。游泳池每天補(bǔ)水量占游泳池容積的百分?jǐn)?shù)可見表2。

　　表2

　　方案設(shè)計(jì)中建議：露天池取10%=B1;室內(nèi)池取5%=B2。因補(bǔ)水需補(bǔ)熱的小時(shí)功率可按下式計(jì)算

　　P=[(V×B×1000/24)×(t2-t1)/860] kW， (1-1)

　　式中：P-補(bǔ)水的補(bǔ)熱功率，kW;

　　V-游泳池容積，m3;

　　B-補(bǔ)水量的百分?jǐn)?shù)，%;

　　t1-補(bǔ)水初溫，℃;

　　t2-池水溫度，℃。

　　至于游泳館所用的淋浴、洗滌等生活熱水用量的計(jì)算及制熱所需負(fù)荷，可按常規(guī)計(jì)算。

　　對(duì)于一次性沖擊負(fù)荷，則按照換水量以及水溫升來計(jì)算其總用熱功率和小時(shí)用熱功率(機(jī)器所需的制熱功率)。總用熱功率QZh

　　QZh=1.15×V×(t2-t1)×1000/860 kW， (1-2)

　　小時(shí)熱功率Ph=QZh/T kW， (1-3)

　　式中：V- 游泳池的總?cè)莘e，m3;

　　t2- 池水所需溫度，℃;

　　t1- 冷水溫度，℃;

　　T- 換水周期，h;

　　1.15-考慮在換水周期內(nèi)的熱損失附加值。

　　一般初次充水或換水的周期T為24-48h計(jì)。也就是說，要求在24-48h內(nèi)完成整池的換水。至于間隔多長(zhǎng)時(shí)間換一次水，應(yīng)根據(jù)用戶對(duì)于游泳池的使用要求和經(jīng)營情況而定。由于池水是在不斷循環(huán)過濾和消毒的，間隔時(shí)間相對(duì)比較長(zhǎng)，可以是一個(gè)月，半年、甚至一年，對(duì)于桑拿浴性質(zhì)的水池，有可能是一天換一次水。對(duì)于有幾個(gè)游泳池的場(chǎng)館，在計(jì)算負(fù)荷時(shí)，可以將換水時(shí)間錯(cuò)開。在選擇主機(jī)時(shí)，可按一個(gè)最大容積的水池的一次性負(fù)荷來計(jì)算，也可以用換水周期的時(shí)間長(zhǎng)短來調(diào)整。各種不同的游泳池的循環(huán)次數(shù)和周期可見表3。

　　表3

　　游泳池循環(huán)加熱以及補(bǔ)水加熱的一般做法可見圖1。

　　2.以熱泵回收游泳館濕空氣熱量的做法

　　以熱泵技術(shù)為基礎(chǔ)的一般熱泵熱水機(jī)組完全可以用于各種游泳池的加熱和補(bǔ)熱。利用游泳池室內(nèi)空氣熱量(潛熱+顯熱)的“空調(diào)-熱水機(jī)組”、“除濕-熱水機(jī)組”更可以達(dá)到“一機(jī)兩用”、“一機(jī)三用”，在制熱保證池水恒溫的同時(shí)，達(dá)到改善游泳館室內(nèi)空間的空氣環(huán)境、去濕降溫的目的。下面介紹三個(gè)例子。

　　2.1 杭井室內(nèi)溫水游泳池用超節(jié)能熱水空調(diào)系統(tǒng)(見圖2)

　　圖2 室內(nèi)溫水游泳池用熱水空調(diào)系統(tǒng)

　　該主機(jī)吸取溫水游泳池室內(nèi)的水蒸汽和熱空氣中的潛熱和顯熱，通過風(fēng)冷熱泵，將熱量轉(zhuǎn)移到游泳池中來加熱池水，使水溫保持恒定;同時(shí)又將游泳池的室內(nèi)空氣去濕、降溫，并補(bǔ)入一部分新風(fēng)后，送入室內(nèi)，保證室內(nèi)空氣品質(zhì)和不結(jié)露。

　　其主機(jī)內(nèi)部的流程及部件可見圖3。該系統(tǒng)可以有效地降低2/3游泳池室內(nèi)空氣的降溫費(fèi)用;3/4池水的加熱費(fèi)用;3/4的室內(nèi)空氣除濕費(fèi)用，整個(gè)系統(tǒng)的能效比COP=3。該主機(jī)對(duì)空氣進(jìn)行熱管換熱加熱和再加熱(調(diào)整露點(diǎn));對(duì)室內(nèi)空氣進(jìn)行雙重除濕-熱管的冷端除濕、熱泵蒸發(fā)器中的除濕。排走一部分的回風(fēng)，補(bǔ)入室內(nèi)人員必須的一部分新風(fēng)。新風(fēng)量用露點(diǎn)控制器調(diào)節(jié)。

　　圖3 熱水空調(diào)熱泵系統(tǒng)內(nèi)部流程

　　2.2 杭井私人室內(nèi)游泳池用“熱泵除濕-熱水機(jī)組”

　　這種機(jī)組主要是為了除濕，同時(shí)將一部分熱量轉(zhuǎn)移到加熱池水中。國外資料表明，私人游泳池的產(chǎn)濕量為：每平方米水面面積0.10-0.15kg/h.m2,再加上每人0.40-0.50kg/h。每平方米水面每年產(chǎn)生的水蒸氣約為1t，每噸水蒸氣相當(dāng)熱量約為700KW.h。為除濕所需的通風(fēng)量約為25-40m3/m2.h。熱泵除濕加熱過程可以從h-d圖上作圖說明(見圖4)。

　　傳統(tǒng)除濕，室內(nèi)空氣狀態(tài)點(diǎn)P(假定28℃、φ=50%)與新風(fēng)點(diǎn)A(假定+5℃、φ=90%)混合，混合點(diǎn)M，再由M點(diǎn)加熱到E點(diǎn)(46℃、φ=13%)，加熱過程所需熱量為QC;熱泵除濕，由于熱泵吸取P狀態(tài)下空氣的熱量，使空氣降溫降濕至K點(diǎn)(假定10℃、φ=80%)，再用冷凝熱將空氣加熱至E點(diǎn)(送風(fēng)狀態(tài))，空氣的得熱量為(hE-hK)×Vγ=Qhp。設(shè)熱泵的能效比COP=3.8,則熱泵實(shí)際耗電量?jī)H為0.263Qhp。如Qhp>QC，則熱泵的制熱量除了加熱空氣外，還可以有多余的熱量;來加熱池水。

　　圖4 除濕過程在h-d圖上的表示

　　國外統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，一些完全靠電力使用熱泵加熱的私人室內(nèi)游泳池每年大致的耗電量可見表4。

　　表4

　　注：1-單元住宅用室內(nèi)游泳池;2-公寓用室內(nèi)游泳池;3-飯店賓館用室內(nèi)游泳池。

　　*-這些數(shù)字對(duì)沒有加熱座椅、壁板式供暖、地板式供暖設(shè)備時(shí)同樣有效。

　　減濕-加熱用熱泵機(jī)組的制冷劑循環(huán)及組成可見圖5。該機(jī)組有兩個(gè)單獨(dú)的制冷劑循環(huán)-兩臺(tái)熱泵所組成：一個(gè)是空氣-空氣式;一個(gè)是空氣-水式。第一臺(tái)熱泵的壓縮機(jī)部分承擔(dān)游泳池室內(nèi)空氣的減濕，與此同時(shí)用空冷式冷凝器再加熱減濕后的空氣。如果單用一臺(tái)熱泵達(dá)不到預(yù)定的減濕量，則開動(dòng)第二臺(tái)熱泵的壓縮機(jī)完成其余的減濕量。但第二臺(tái)熱泵的冷凝器采用銅管制水冷式，將回收的熱量去加熱池水。控制進(jìn)入的新風(fēng)量為最小值，以節(jié)約能量，晚間不用新風(fēng)，完全采用室內(nèi)空氣循環(huán)。當(dāng)除濕量減少(意味著吸熱減少、就空氣的冷凝熱減少)時(shí)，采用輔助電加熱空氣，以保證室內(nèi)采暖需要。

　　圖5 減濕-加熱熱泵機(jī)組

　　2.3 杭井室內(nèi)游泳池、按摩池、小型商用恒溫恒濕和能源再生系統(tǒng)-為改善室內(nèi)空氣品質(zhì)、保證沒有凝結(jié)水的減濕-熱水機(jī)組

　　通過把游泳池蒸發(fā)到空氣中的水蒸氣回收利用，一方面回收熱量將池水加熱，同時(shí)也可以給空氣回?zé)?另一方面，通過降低空氣溫度到露點(diǎn)，使水蒸氣凝結(jié)成水，既干燥了空氣，達(dá)到除濕的效果，又可以回收蒸發(fā)掉的水分，再回水池，減少游泳池的補(bǔ)充水，從而達(dá)到了恒溫、恒濕、節(jié)能、節(jié)水、環(huán)保的效果。該系統(tǒng)的流程圖可見圖6。

　　圖6 游泳池能量再生系統(tǒng)

　　3.熱泵熱水機(jī)組用于游泳池的方案及其經(jīng)濟(jì)性

　　3.1 工藝流程和控制

　　目前推薦的熱泵熱水機(jī)組用于游泳池供熱系統(tǒng)的工藝流程可見圖7。

　　圖7 熱泵熱水機(jī)組用于游泳池的制熱工藝流程圖

　　該流程中，開式蓄熱水箱A中的55℃以上的熱水，用泵增壓打入分水器，從分水器出來的一路去池水的再加熱器，間接循環(huán)加熱池水。設(shè)池水維持的水溫27℃，抽出的池水由24℃加熱到28℃，返回池內(nèi)。而另一路作為補(bǔ)水加熱的熱源，通過混水器與自來水混合后，成為28℃的水補(bǔ)入平衡池中，平衡池的液面與游泳池的水面同一高度，一旦游泳池的液面下降，平衡池的水面也下降，通過浮球閥對(duì)28℃的水補(bǔ)入池中。第三路水即送到淋浴間作淋浴用，采用干管循環(huán)，未用完的熱水循環(huán)回到蓄熱水箱B中，由主機(jī)吸入再加熱。