空气源热泵热水机组的泳池应用实例

随着我国经济的进一步发展,绿色能源的利用将会越来越广泛。在文章所述项目的会所游泳池设计过程中,对空气源热泵热水机组在会所游泳池中的应用进行一些分析。
1工程概况

案例是某综合项目,该项目包括1幢24万m²的大型商场、3幢超高层住宅和1幢3层会所。其中室内游泳池设在会所的地下1层,泳池水容积为435m³。
2泳池机组工作原理及系统原理图

2.1机组工作原理

泳池机组采用的是热泵技术,它是采用电能驱动把热量从低温热源转移到高温热源中的一种装置。根据逆卡诺循环原理,采用少量的电能驱动压缩机运行,高压的液态工质经过膨胀阀后在蒸发器内蒸发为气态,并大量吸收空气中的热能,气态的工质被压缩机压缩成为高温、高压的液态,然后进入冷凝器放热,把水加热。如此不断地循环加热,可以把水加热至50℃~65℃。在运行过程中,消耗了1份的能量,同时从环境空气中吸收转移了4份的能量(热量)到水中,相对于电热水器而言,节约了四分之三的电能。

2.2系统原理图

系统原理图见图1。
3设计计算及选型

3.1项目设计条件

本项目设计条件:泳池容量为435m³,本设计的重点在于冬季情况下能满足泳池每小时所损失的热量。查相应设计规范可知冬季空气调节室外计算参数为-4℃,将泳池水加热设计水温为28℃。
3.2设计计算过程

(1)室外计算参数,见表1。
(2)冬季情况下泳池表面蒸发损失的热量按下式计算:

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

式中:Qx---泳池表面蒸发损失的热量(kJ/h);

β---压力换算系数,β=133.32 Pa;

ρ---水的密度(kg/L)

γ---与泳池水温相等的饱和蒸汽的蒸发汽化潜热/(kJ/h);

νf----泳池水面上的风速/(m/s),一般按下列规定采用:室内水池νf=0.2~0.5m/s;

Pb---与泳池水温相等的饱和空气的水蒸汽分压力/Pa;

Pq---泳池的环境空气的水蒸汽压力/Pa;

A---泳池的水表面面积/m2;

B---标准大气压/Pa;

B′---当地的大气压力/Pa。

而泳池的水表面、池底、池壁、管道和设备等传导所损失的热量,占泳池水表面蒸发损失热量的40%。

查相关参数表可知:

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

则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、管道和设备等传导所损失的热量,则泳池每小时总损失热量为:

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

泳池补水加热所需的热量:Qb=αqbρ(tr-tb)/t

式中:Qb---游泳池补充水加热所需的热量(kJ/h);

α---热量换算系数,α=4.186 8;

qb---游泳池每日的补充水量/L;按泳池水量的10%确定;

ρ---水的密度/(kg/L);

tr---游泳池水的温度/℃;

tb---游泳池补充水水温/℃;

t---加热时间/h。

查相关参数表可知:

qb=435m3×10%=43.5m3=43 500(L);

tr=28℃tb=8℃

则Qb=αqbρ(tr-tb)/t

=4.186 8×43 500×1×(28-8)/12

=303 543(kJ/h)

经计算得泳池平均每小时经水面蒸发和传导损失的热量、池壁和池底传导损失的热量、管道的净化水设备损失的热量、泳池补水所需的加热量合计为315 360+303 543=618 093(kJ/h)。由于一台SRW250S泳池热泵机组每小时可提供的热量为360 000 kJ/h,而3台SRW250S泳池热泵机组可提供的热量为360 000×3=1 080 000 kJ/h,大于泳池每小时总的损失量。故泳池每小时损失的热量可由3台SRW250S泳池热泵机组提供即可满足此泳池的要求。

泳池初次加热时间:

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

3.3机组运行分析

根据计算得泳池平均每小时经水面蒸发和传导损失的热量、池壁和池底传导损失的热量、管道的净化水设备损失的热量、泳池补水所需的加热量合计为618 093 kJ/h,那么一天24小时的散热量为618 903 kJ/h×24=14 853 672(kJ/h),3台SRW250S泳池热泵机组每天的开机时间为14 853 672÷1 080 000=14(h),所以,机组每天运行14 h就能够达到所需的要求了。

4结语

随着国家节能要求的加强,绿色能源的利用将渗透到各个领域。空气源热水热泵节能环保,设计灵活、安装方便及机组能效比高、制热量大,工程安装简便、运行及维护成本低廉,使用安全等优点将更加明显。