FN-BS013游泳池空调热泵及其空气处理方式.doc

奥雅纳工程顾问 项目编号 :
成都上海花园酒店 日期 : 2024-5-20
机电设备技术笔记 修改 : 0
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游泳池空调热泵系统及其空气处理方式 编号 : FN/BS013
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1． 目的

本技术笔记的目的是根据2005年6月7日KFS建筑方案，讨论和分析本项目室内泳池的日常能源消耗（包括空调和池水加热、制冷等），并选择合适的空调和池水加热系统。针对于泳池区空调和水加热部分的设计，一般普通存在冬季玻璃起雾结露、装饰被腐蚀、氯味弥漫等情况，将存在的问题分别剖析，并提出解决方案。

2． 设计依据

《采暖通风与空气调节设计规范》（GB50019-2003）
《通风与空调工程施工及验收规范》（GB50243-2001）
《建筑给水排水设计规范》 (GB50015-2003)
《全国民用建筑工程设计技术措施》 (给水排水,2003年版)
《全国民用建筑工程设计技术措施》 (暖通空调与动力,2003年版)

3． 问题的提出

一般泳池设计，系统是单独分散的。
即暖通专业负责区域空调设计，满足夏天制冷、冬季制热的要求。 给排水专业池水加热一般采用锅炉或热水机组加热水，然后经过板式换热器进行循环水热交换，也能满足池水加热。但由于暖通和给排水两专业的割裂，不能使能源深刻综合利用，一方面空调的大量热量浪费，而另一方面池水又要热量来加热。

除湿问题突出。
空调设计除了空调温度的调节，另一项是湿度的调节。泳池区是高湿环境，易造成细菌、霉菌、病毒的大量繁殖，破坏空气质素，破坏装饰。夏季由于是空气制冷过程，湿度基本还可以得到控制；但到了春秋冬季，没有除湿过程，湿度无法控制，因此游泳池区空调设计首先是除湿的设计。
氯味充满空间，腐蚀性强
普通空调设计采用集中通风回风形式或空调主机+风机盘管形式。由于泳池区既有水的大量蒸发，又有氯气挥发，使空气中水蒸气含量、氯含量提高，增加空气的腐蚀性和空气对空调主机或风机盘管的腐蚀，提高了设计新风量。

操作较困难
由于泳池区存在着空调除湿和各种池水温度的控制，分散的系统处于动态的工作状态中，操作困难，造成能源的浪费是很正常的。

安全性问题
采用燃气作为加热池水的能源，安全性的考虑是必须的。

4． 需要考虑的问题

针对以上普遍存在的问题，提出以下系统解决方案：

对于能耗过高，加热设备采用能源再生系统，在春、夏、秋三季完全可以利用回收的游泳池表面蒸发的水蒸汽免费进行加热，只是在初次加热或冬季寒冷季节才需要利用辅助热源进行部分热量的补充。

室内恒温泳池，由于水面蒸发的原因，导致室内相对湿度过高，泳池空气中的含氯空气在遇冷时，容易凝结成水，对游泳池空间和临近空间的建筑结构造成腐蚀，所以以下选择泳池设备，通过主机和合理的系统设计，可以确保室内空间的恒温、恒湿和游泳池恒温，确保空气质量，避免凝结水的产生。

设备通过全自动微电脑控制，精确控制室内相对湿度在60%±5%，确保室内不会因为相对湿度过高而导致结构腐蚀和装修破坏。

机组本身防腐蚀措施，包括：
将压缩机与主机的风系统独立，确保设备的心脏-----压缩机不被含氯的空气腐蚀；
蒸发器和表冷器采用铜管铝鳍并喷涂特殊的防腐材料（EPOXY），确保不被腐蚀；
机组外壳也采用了特殊的防腐喷涂处理（EPOXY）等措施。

为了避免泳池空间的含氯空气对邻近房间的影响，系统采用负压设计，将排风量控制在超过新风量的10%左右，确保新鲜空气可以透过门窗和微细的缝隙进入泳池空间，而泳池空间的空气不会扩散至其它房间。

在系统设计上，配备一个特殊的防凝结水装置，安装在外墙的最不利点，利用温度感应包，确保在任何不利的低温气候情况下，能够预防凝结水的形成，避免含氯凝结水对结构的腐蚀和装修的破坏。同时在风系统的设计上,为防止结露,送风口的布置应以干热空气吹外墙或玻璃。

热泵设备工作原理图

5． 方案建议

泳池四周砖墙防水隔汽：
土建在外墙和内墙都须做防水隔汽层,以避免泳池湿汽渗透到墙体内,碰到外墙冷表面冷凝成水,对建筑产生腐蚀。

建筑保温：
玻璃采用中空玻璃。窗框要有隔热措施。以避免窗框的金属材料连接室内和室外，产生冷桥现象，使室内的窗框表面过冷，易结露。

夏天运行及建筑通风：
建议于游泳池四周可多设窗，这样在夏天炎热时可不开恒湿恒温热泵系统。不用制冷，采用开窗通风除湿，使室内外产生对流，以降低运行费用。为保证游泳池室内空气流通，无湿汽聚集，泳池室内不做吊顶。

优化设计要求：
空调热泵机组机房面积³40m（L8m*W5m*H3.3m），机房与游泳池距离10m以内。
户外风冷式冷凝器(L0.8m*W0.8m*H1m)，放置于机房外，离热泵主机距离15米以内。
游泳池水处理机房面积³45m（L11m*W4.2m*H3.3m），机房与游泳池距离10m以内。
需预埋线管和水管，以及铺设风管。

6． 设计计算

游泳池空调热泵的选择
泳池室内名义长度:
m
19.4
泳池室内名义宽度:
m
16.2
泳池室内高度:
m
3.3
泳池室内干球温度:
°C
28.0
泳池室内相对湿度:
%
65.0
泳池池区面积:
m²
134.0
泳池池区水深:
m
1.200
泳池池水体积:
m³
160.8
泳池池水温度:
°C
26.0

设计冬季室外空气干球温度:
°C
1.0
设计冬季建筑传热负荷:
kW
110.4
设计夏季室外空气干球温度:
°C
31.6
设计夏季室外空气湿球温度:
°C
26.7
设计室内夏季总冷负荷:
kW
55.1

按照《全国民用建筑工程设计技术措施》 (暖通空调与动力,2003年版)P106中的计算方式：
游泳池蒸发量为：

式中：——水池散湿量，kg/h；
——蒸发表面的空气流速，0.2m/s；
——相应于水表面温度对应的饱和空气水蒸汽分压力，Pa；
——室内空气的水蒸汽分压力，Pa；
——敞露水面的面积，m2；
——标准大气压，Pa；
——当地实际大气压，Pa；
——周围空气温度为15-30℃时，在不同水温下的扩散系数[kg/(m2·h·Pa)]。

按照《实用供热空调设计手册》（1993年版）P735中的计算方式：
并假设处于游泳室内人员总数的70%位于游泳池中，则人员散湿量为：

式中：——人员散湿量，kg/h；
——群集系数，0.93；
n——人员数；
g——成年男子的小时散湿量，g/h；室温28°C，静坐时的散湿量。

总散湿量为：

由于这是计算峰值，而选择热泵一般按照平均值，其平均值为：
G平均=G*0.8=28.0*0.8=22.4(kg/h)

游泳池新风量
按照空调设计规范，新风量计算按照人员数来确定，游泳池的人员密度取4m²/人，每人新风量取30m³/h.人，具体计算如下:
Q新风max =(19.4*16.2)/4×30=2，357(m3/h)

系统采用热泵+热水机组辅助加热(加热的效率取65%)。
泳池使用情况
每日使用时间:12小时/日
每日泳池未盖保温膜盖时间:24小时/日
每周使用时间:7天/周
每年使用月数:12月/年

辅助热源:
池水辅助加热:
缩短泳池初次升温所需时间,和在冬季寒冷天气使用.
可在热泵池水冷凝器循环加热管道上并联一套池水辅助加热系统,安装简便.
泳池初次升温所需时间定为N=2日,初次升温泳池所需热量:Q升
(取冷水温度10℃,升温阶段泳池散热量以所提升热量的10%计)

Q升=1.1*161(吨)*4.187(MJ/吨.℃)*(26-10℃)=11864（MJ）
设计小时耗热量Q：
Q=11864(MJ)*1000(KJ/MJ)/（48小时*3600(秒/小时)
=68.7(KW)=5.9(万大卡/小时)

板式换热器换热面积计算:
F=1.2Q/εK△t=1.19 （m2）

式中：Q—设计小时耗热量68.7（KW）
ε—由于水垢、热媒分布不均匀等影响传热效率的系数
对于水-水快速加热器，ε=0.65-0.6
取ε=-0.65，
K—传热系数［W/(m2.℃)］,按厂家提供的参数选用,取K=3000(W/(m2.℃);
△t—平均对数温度差；

式中：
△t max—热媒和被加热水在加热器一端的最大温度差(℃)；
△t min—热媒和被加热水在加热器另一端的最小温度差(℃),对于汽-水快速加热器， 其值应大于5℃；对于水-水快速加热器,其值应大于10℃。
本项目中，△tmax=tchu-tb=50℃；△tmin=thui-ts=24℃；
锅炉出水温度tchu=60℃；锅炉回水温度thui=50℃；
冬季冷水温度tb=10℃；泳池水温度tS=26℃。

计算结果汇总

夏季
冬季
湿负荷（kg/h）
22.4
22.4
冷负荷（KW）
55.1

热负荷（KW）

110.4
热泵制冷量（KW）
31.3

热泵空气加热量（KW）

37.8
热泵夏季空气辅助制冷量（KW）
23.8

热泵冬季空气辅助制冷量（KW）

72.6
循环风量（CMH）

11,160
新风量（CMH）

2,357
新风比

21.1%

7． 结论及建议

通过上述分析可知，奥雅纳对于本项目有下述建议：

根据以上分析，本项目室内游泳池如采用空调热泵，可进行热量回收、除湿和通风，满足游泳池室内的卫生要求，但要保证室内的温度要求，还需要分别选择辅助风系统和水系统加热设备，来全面满足游泳池全年空气素质需要。

另外，如考虑在游泳池周边设置地板采暖系统，则在冬季可以大大减少热负荷，减小辅助加热器的容量，而在夏季，可以考虑单独设置一套排风系统，而不运行游泳池热泵，是比较经济和可行的。

所以本项目要求使用游泳池热泵，并建议考虑设置地板采暖系统和夏季单独排风系统。

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