浅谈恒温除湿热泵在室内泳池中的应用.doc

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浅谈恒温除湿热泵在室内泳池中的应用

PHNIX（芬尼克兹）集团廖汉光

摘要：

本文章主要讲述恒温除湿热泵在室内泳池恒温除湿中的应用，并能通过全热回收功能将冷凝热全部回收利用，从而达到最佳的节能效果

关键词：

热泵恒温除湿全热回收室内泳池

前言

随着中国经济的发展，人民收入和生活水平的不断提高，使私人泳池已经开始普及化，那拥有一个健康、舒适、节能的私人泳池是很多人梦寐以求的，通过本文，希望能帮助到各位。

一、目前市内恒温泳池普遍存在问题

1、健康问题

室内恒温泳池池水表面的蒸发，会使室内空气含有大量的氯氨、三卤甲烷等有害的物质，他们对人体带来刺激作用，同时也严重危害着人的健康，特别是当室内的相对湿度较高（65%以上）时，以上的有害物质含量会迅速提高，对人体产生非常大的危害。

还有，人类的舒适感与相对湿度有很大关系。

空气的相对湿度如果不在40%-60%范围内，那么病菌、细菌和其它降低空气质量的因素将大量繁殖（如图一），破坏室内空气的品质，对一些有呼吸系统不好喝心脏功能较弱的人群来说是不好的，所以相对湿度控制在50%-60%，是确保室内泳池空气质量的根本。

图一

2、腐蚀问题

室内泳池由于池水表面蒸发，容易使室内充满潮湿含氯的空气，当潮湿含氯的空气遇到较冷的物体就会凝结出冷凝水，冷凝水一方面会造成雾气，影响室内泳池者观看室外环境，另一方面由于室内泳池的冷凝水含有大量的氯，将会腐蚀建筑物（见图一），大大影响美观，严重的时候会造成房屋垮塌的危险。

图二

3、观感问题

当泳池的室内相对湿度过高时，在室内外温度差较大（达到露点温度）时，极易在玻璃的表面上形成凝结水（结露，如图三），影响室内泳池者观看室外的环境。

图三

4、能耗问题

对于传统的一些恒温和除湿系统，由于能耗过高，即便安装了也不愿意开启。

据国外一些资料显示，泳池内75%-85%的能量损失是由于蒸发造成的，这部分以水汽（潜热）的形式存在泳池空气中，如果采用传统的通风除湿，在冬季会造成泳池室内热量大量损失，在夏季则会造成泳池室内的冷量大量损失，为了补充泳池损失的能量，在传统的方式中，泳池不得不采用锅炉、中央空调等提供大量的冷源或热源向泳池能补充能量，由此耗费着大量的能源费用。

由于设计系统的相对独立性，不能够充分的将热量回收利用，一方面除湿时热量严重流失，另一方面为维持水温又要不断补充热量来对池水加热。

二、综合的解决方案

1、健康问题解决方案

选用PHNIX三集一体泳池恒温除湿热泵机组，通过合理的系统设计，可以确保室内空间的恒温恒湿、池水的恒温和新风换气，维持室内空气恒定的相对湿度，从而确保空气的质量。

2、腐蚀问题解决方案

腐蚀的问题主要表现在潮湿的含氯空气对结构、装修的破坏。

选用PHNIX三集一体泳池恒温除湿热泵，除了恒定室内空气的温度和泳池水的温度外，最重要的是对室内空气露点温度的控制，保证不会出现凝结水。

3、观感问题解决方案

影响观感的主要是由于玻璃上出现了冷凝水，阻碍了游泳者的视线。

根据泳池厅内部的格局，选择4-8个不利点安装防结露的温度传感器和湿度传感器，避免室内玻璃窗和内墙表面冷凝水结露现象的产生（须在建筑物作了有效的保温措施的情况下）。

确保室内不会因为露点温度过高而导致结构腐蚀和装修破坏。

其原理是当室内防冷凝结露最不利点处的温度因室外气温下降而过低时，该处所装的温度传感器会将此冷表面温度反馈到设备控制系统，使之自动重新设置室内相对湿度，已使该处温度始终高于调节后的结露点，从而防止出现冷凝结露。

同时在风系统的设计上，为了防止结露，送风口的布置以干热空气吹向玻璃面或墙面。

4、能耗问题解决方案

选用PHNIX三集一体泳池恒温除湿热泵机组，通过热泵的全热回收功能，把泳池蒸发所散失的热量回收，并用于加热泳池水和除湿后的空气，比起传统的系统节省大量运行费用。

四、PHNIX三集一体泳池恒温除湿热泵的特点

1、三维热泵技术

PHNIX研发的三维热泵技术，可以使能量自由地在三个物体中转移，在这三个物体中，可以两个是使用端，也可以两位物体作为热源端，使能源可以得到进一步的综合利用。

PHNIX泳池恒温除湿热泵机组正是应用三维热泵技术，充分的利用能量，为用户实现室内泳池恒温、加热、除湿，让用户获得更高的经济效益。

图四

2、C&S高效换热器

采用盘管壳式换热器，换热效率高，并且水回路与冷媒回路逆流布置，保证出口冷媒过冷度，提高系统效率。

图五

3、空气换热器

除湿机组内所有的空气都采用铜管套铝翅片，并采取特殊防腐工艺进行防腐处理，确保不被腐蚀。

4、控制系统

机组采用进口PLC可编程触摸屏控制系统，保证机组全自动运行。

当室内空气温湿度、池水温度设置完成后，设备进入全自动运行状态，保证泳池空间恒温恒湿区域的温湿度满足使用要求和节约能源，并使池水保持恒温，无需专人看管，控制系统还具备与消防、中央控制室并网集中控制。

图六

5、具有多种运行模式

1）泳池恒温加热运行

泳池恒温除湿热泵，通过吸收室外空气中的低品位热能用于加热泳池水，并维持水温的恒定。

（图七）

2）除湿运行

泳池恒温除湿热泵，通过吸收室内泳池空气中的热量，实现室内泳池环境除湿，同时室外机把多余的热量排放到室外，实现除湿运行。

（图八）

3）池水加热恒温+除湿运行

泳池恒温除湿热泵，通过吸收室内泳池空气中的热量，实现室内泳池环境除湿，同时对泳池水加热恒温，实现恒温除湿运行。

（图九）

4）舒适除湿运行

泳池恒温除湿热泵，通过吸收室内泳池空气中的热量，实现室内泳池环境除湿，回收回来的热量一部分用以加热除湿后的空气，其余的热量被排放到室外，从而达到恒温恒湿的效果。

（图十）

五、工程实例

1、泳池恒温计算

本室内标准游泳池池水总面积为126平方米，水深1.4米，水容量176立方米，设计水温为28℃，室内温度30℃，相对湿度60%，冬季平均风速0.3m/s,初始加热时间48小时内。

1）泳池表面蒸发损失的热量计算：

Qx＝α·у（0.0174Vf＋0.0229）（Pb－Pq）A（760/B）

式中Qx—泳池表面蒸发损失的热量，kJ/h

α—热量换算系数，α＝4.1868kJ/kcal

（1/压力换算系数133.32Pa）×水的密度

у—与泳池水温相等的饱和蒸汽的蒸发汽化潜热，kcal/kg

Vf—泳池水面上的风速，m/s。

一般按下列规定采用：

室内水池vf＝0.2~0.5m/s，露天水池vf＝2~3m/s；

Pb—与泳池水温相等（28℃）的饱和空气的水蒸汽分压力，mmHg；

Pq—与泳池的环境空气温度（30℃）相等的水蒸汽压力，mmHg；

A—泳池的水表面面积，㎡；

B—当地的大气压力，mmHg；

查相关参数表可计算得：

Qx＝α·у（0.0174vf＋0.0229）（Pb－Pq）A（760/B）

=4.1868×580.3×（0.0174×0.3+0.0229）（28.37-19.11）×126×760÷764.64

=79229.74（kJ/h）

=18923.7（kcal/h）

2）泳池每小时总损失热量：

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20%。

泳池每小时总损失热量为：

18923.7×1.2=22708.44（kW）

3）泳池补水加热所需的热量：

Qb＝αqbу（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＝4.1868（kJ/kcal）；

qb—游泳池每日的补充水量，L；按泳池水量的5%确定；

у—水的密度，kg/L；

tr—游泳池水的温度，tr=28℃；

tb—游泳池补充水水温，tb=10℃；

t—加热时间，h，取12小时。

则:

Qb＝αqbу（tr-tb）/t

=4.1868×8800×1×（28-10）/12

=55265.76kJ/h

=13200kcal/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22708.44+13200=35908.44kcal/h。

所以泳池每小时总的热损失量为35908.44kcal/h=41.76kw。

4）泳池初始加热计算

泳池的初始加热时间按国标规定48小时内，所需热量分为三部分，176立方水从10度升到28度所需要的热量、加热过程中泳池表面的散热量及加热过程中设备传导所需的热量。

泳池水表面的散热量和设备传导散热量近似以线性变化计算:

35908.44÷2=17954.22kcal/h

泳池初始加热量=176×1000×（28-10）+17954.22×48=4029802.56kcal/h

泳池初始加热每小时提供的热量=4029802.56÷48=83954.22kcal/h=97.64kw

小结：

类别

小时热损失量（kw）

小时初始加热量（kw）

游泳池

41.76

97.64

合计

41.76

97.64

2、室内除湿计算

1）室内散失量计算

游泳馆内计算参数：

设计室内温度：

30℃；相对湿度60%；泳池水设计温度：

28℃；室内水面风速：

0.3m/s。

本游泳馆除湿部分面积约190平方米，泳池上空平均高度3.6米，其中泳池池水面积约126平方米。

室内换气循环次数为6次/h计算，循环的风量为4000m³/h；新风量为300m³/h（10人，每人30新风量），排风量为400m³/h，送风量为3900m³/h。

a）室内散湿量计算:

人体散湿量：

Wr=0.001×n×n’×g

式中：

Wr—散湿量，Kg/h；

0.001—kg/g；

g—成年男子的小时散湿量，取120g/（ h·人）；

n—室内人总数，n取10人；

n′—群体系数，n′取0.9。

得：

Wr=0.001×n×n′×g

=0.001×10×0.9×120

=1.08（kg/h）

池边散湿量：

Wd=0.0171×（t干-t湿）×Fn

式中：

Wd—散湿量（Kg/h）

t干—室内空调计算干球温度（℃）；

t湿——室内空调计算湿球温度（℃）；

F——池边面积（m2）；

n——润湿系数。

值对应不同的使用条件，取0.2-0.4.

得：

Wd=0.0171×（t干-t湿）×Fn

=0.0171×（30-23.8）×（190-126）×0.3

=2.04（Kg/h）

敞开水面的散湿量：

Wc＝0.0075×（0.0178+0.0125Vf）×（Pw-Pi）×F×760÷B

式中：

Wc—从池面产生的水蒸气量，kg/h；

Vf—游泳池水面上的风速，一般取0.2～0.3m/s；

Pw—水表面温度下的饱和空气水蒸气分压力,Pa；

Pi—室内空气的水蒸气分压力,Pa；

F—游泳池水面的面积，m2；

B—当地大气压，mmHg，；

得：

Wc＝0.0075×（0.0178+0.0125Vf）×（Pw-Pi）×F×760÷B

=0.0075×（0.0178+0.0125×0.3）×（3782.2-2547.6）×126×760÷764.64

=25.02（kg/h）

室内散湿量列表如下：

类别

人体

池边

敞开水面

合计

散湿量（kg/h）

1.08

2.04

25.02

29.04

2）新风散湿量计算:

Wx=Lx（ρdw-ρ′dn）÷1000

式中:

Wx—新风含湿量，kg/h；

ρ—室外空气密度，kg/m³；

ρ′—室内气密度，kg/m³；

Lx—新风量，m³/h；

dw—室外空气含湿量，g/kg干空气；

dn—室内空气含湿量，g/kg干空气。

得：

Wx=Lx（ρdw-ρ′dn）÷1000

=300×（1.1×27.8-1.1×16.2）÷1000

＝3.48（kg/h）

那么，夏季的总除湿量为：

W=29.04＋3.48=32.52（kg/h）

▲夏季除湿所需冷量计算

根据夏季室外设计参数，整个泳池所需的新风量为300m³/h，回风量为4000m³/h，送风量为3900m³/h。

室内温度：

30℃；相对湿度60%。

室外干球温度：

33.5℃，相对湿度83％。

可得，混风点C参数如下：

干球温度：

31.2℃；湿球温度：

24.6℃；相对湿度：

59%；含湿量：

17.1g/kg；焓：

75.3kJ/kg；密度：

1.1kg/m³。

混合空气除湿后含湿量为：

17.1-32.52×1000÷1.1÷3900=9.52g/kg

因一次回风直接处理至表冷器工况点，达到冷凝的相对湿度为90%，那么根据含湿量9.52g/kg，查得，除湿后混合空气的温度为21.2℃，焓值为45.6kJ/kg，密度：

1.2kg/m³，因此除湿机组所需冷量为：

3900×1.2÷3600×（75.3－45.6）=38.61kW

除湿量为：

3900×1.2×（17.1—9.52）／1000＝35.47kg/h﹥32.52kg/h

为了提高冬季舒适度，机组需要把混合空气温度提升到28℃（送风温差2℃），那么再热量为：

3900×1.16×1.2×（28-21.2）÷3600=10.25KW

小结:

类别

除湿量（kg/h）

再热量（kw/h）

除湿冷量（kwg/h）

32.52

10.25

38.6

3、设计选型

根据工程要求，对泳池馆进行“恒温除湿”一体化解决方案（水恒温加热、空气恒温除湿）

类别

除湿量（kw/h）

再热量（kw/h）

恒温（kw/h）

初始加热（kw/h）

32.52

10.25

41.76

97.64

结合建筑特点及气候条件，本泳池工程采用PHNIX泳池除湿机组，所选机组型号为：

主机型号为PASRW250S-V-QX，共1台。

单台机组额定制冷量为60kW，制热量为70KW，制热水量为86kW，制冷输入功率为20.8kW，制热输入功率为21.5kW，制热水输入功率为22kW。

制冷+制热水模式时，制冷量为60kW，制热水量为80kW，输入功率为18.5kW。

主机型号为PASRW250S-V，共1台。

单台机组额定制热量为70KW，制热输入功率为21.5kW。

除湿风柜型号为PGDH-060，共1台。

机组除湿运行时：

除湿量为40kg/h,风量为6000m3/h。

总结

采用三集一体泳池恒温除湿热泵机组，不但可以节省运行费用，不但能更好的控制室内空间的相对湿度、温度，而且也能很好的恒定泳池水的水温，从而营造一个舒适、健康的环境。