1.1 游泳池的熱損失

游泳池有室外露天游泳池（場）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方面：

1）游泳池池水因水面蒸發(fā)，水面?zhèn)鲗В氐缀统乇趥鲗Ф粩鄵p失熱量。

2）因人們在游泳池內(nèi)游泳，會損失一部分池水，必須不斷補充，而補充水需加熱，需要補充一部分熱量；

3）此外，整個游泳池的設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，都需要不斷補充，才能維持池水有一定的溫度。這些熱損失再加上游泳場館淋浴等用熱的負荷可以稱之為經(jīng)常性用熱負荷。

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，在一定時段內(nèi)，要求將池水全部放空，重新輸入溫水。如果補充的水是冷水（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 速 0.05-0.1m/s

相對濕度 60-70%

1.3 室內(nèi)游泳館相對濕度

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

1.4 游泳池的用熱負荷計算

前者提到，對于游泳池用熱的經(jīng)常性負荷，有：

a.水面蒸發(fā)散熱；

b.水面?zhèn)鲗幔?/p>

c.池底，池壁傳導散熱；

d.設備及管道散熱；

e.補水加熱量；

f.游泳場館淋浴等用熱；

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

表1

表中數(shù)值按下列條件計算：水溫27℃，空氣相對濕度50%，風速：室內(nèi) 0.5m/s;室外 2 m/s

國外資料介紹，對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，

對流熱損失 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/㎡

補充水時的補熱量 400－600 W/㎡

對于補水熱損失，可以按補水量及補水溫差進行計算而得。游泳池每天補水量占游泳池容積的百分數(shù)可見表2。

表2

方案設計中建議：露天池取10％＝B1；室內(nèi)池取5％＝B2。因補水需補熱的小時功率可按下式計算

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

式中：P－補水的補熱功率，kW；

V－游泳池容積，m3；

B－補水量的百分數(shù)，％；

t1－補水初溫，℃；

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算及制熱所需負荷，可按常規(guī)計算。

對于一次性沖擊負荷，則按照換水量以及水溫升來計算其總用熱功率和小時用熱功率（機器所需的制熱功率）?？傆脽峁β蔘Zh

QZh=1.15×V×（t2－t1）×1000/860 kW， （1－2）

小時熱功率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。也就是說，要求在24－48h內(nèi)完成整池的換水。至于間隔多長時間換一次水，應根據(jù)用戶對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，間隔時間相對比較長，可以是一個月，半年、甚至一年，對于桑拿浴性質(zhì)的水池，有可能是一天換一次水。對于有幾個游泳池的場館，在計算負荷時，可以將換水時間錯開。在選擇主機時，可按一個最大容積的水池的一次性負荷來計算，也可以用換水周期的時間長短來調(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)為基礎的一般熱泵熱水機組完全可以用于各種游泳池的加熱和補熱。利用游泳池室內(nèi)空氣熱量（潛熱＋顯熱）的“空調(diào)－熱水機組”、“除濕－熱水機組”更可以達到“一機兩用”、“一機三用”，在制熱保證池水恒溫的同時，達到改善游泳館室內(nèi)空間的空氣環(huán)境、去濕降溫的目的。下面介紹三個例子。

 

2.1 柏朗室內(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；同時又將游泳池的室內(nèi)空氣去濕、降溫，并補入一部分新風后，送入室內(nèi)，保證室內(nèi)空氣品質(zhì)和不結(jié)露。

 

其主機內(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)空氣的降溫費用；3/4池水的加熱費用；3/4的室內(nèi)空氣除濕費用，整個系統(tǒng)的能效比COP＝3。該主機對空氣進行熱管換熱加熱和再加熱（調(diào)整露點）；對室內(nèi)空氣進行雙重除濕－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，補入室內(nèi)人員必須的一部分新風。新風量用露點控制器調(diào)節(jié)。

圖3 熱水空調(diào)熱泵系統(tǒng)內(nèi)部流程

2.2 柏朗私人室內(nèi)游泳池用“熱泵除濕－熱水機組”

 

這種機組主要是為了除濕，同時將一部分熱量轉(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，每噸水蒸氣相當熱量約為700KW.h。為除濕所需的通風量約為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P（假定28℃、φ＝50％）與新風點A（假定＋5℃、φ＝90％）混合，混合點M，再由M點加熱到E點（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（假定10℃、φ＝80％），再用冷凝熱將空氣加熱至E點（送風狀態(tài)），空氣的得熱量為（hE－h(huán)K）×Vγ＝Qhp。設熱泵的能效比COP＝3.8,則熱泵實際耗電量僅為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)字對沒有加熱座椅、壁板式供暖、地板式供暖設備時同樣有效。

 

減濕－加熱用熱泵機組的制冷劑循環(huán)及組成可見圖5。該機組有兩個單獨的制冷劑循環(huán)－兩臺熱泵所組成：一個是空氣－空氣式；一個是空氣－水式。第一臺熱泵的壓縮機部分承擔游泳池室內(nèi)空氣的減濕，與此同時用空冷式冷凝器再加熱減濕后的空氣。如果單用一臺熱泵達不到預定的減濕量，則開動第二臺熱泵的壓縮機完成其余的減濕量。但第二臺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?？刂七M入的新風量為最小值，以節(jié)約能量，晚間不用新風，完全采用室內(nèi)空氣循環(huán)。當除濕量減少（意味著吸熱減少、就空氣的冷凝熱減少）時，采用輔助電加熱空氣，以保證室內(nèi)采暖需要。

圖5 減濕－加熱熱泵機組

2.3 柏朗室內(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，同時也可以給空氣回熱；另一方面，通過降低空氣溫度到露點，使水蒸氣凝結(jié)成水，既干燥了空氣，達到除濕的效果，又可以回收蒸發(fā)掉的水分，再回水池，減少游泳池的補充水，從而達到了恒溫、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.熱泵熱水機組用于游泳池的方案及其經(jīng)濟性

 

3.1 工藝流程和控制

 

目前推薦的熱泵熱水機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)。而另一路作為補水加熱的熱源，通過混水器與自來水混合后，成為28℃的水補入平衡池中，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28℃的水補入池中。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，由主機吸入再加熱。

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