济南某健身场所游泳泳池恒温地暖及热水项目

摘要：本项目为济南某健身场所游泳设施进行泳池恒温、游泳区地暖及该建筑内配套淋浴用热水项目。本工程分为3个系统：泳池恒温系统、游泳池地暖系统、配套淋浴用热水系统。热泵机组、水箱及相关设备拟放置在屋面上。三个系统同时启用，完美结合，保障设施内泳池的安全使用和客户的舒适享受，发挥热泵的高效性减少能源的损耗。
　　关键词：空气能、泳池恒温、采暖、热水
　　一、工程项目概况　　

        本项目为游泳池恒温、游泳区地暖及该建筑内配套淋浴用热水项目。根据甲方提供的资料可知，本工程可分为下述3个系统：
　　①泳池恒温系统：泳池尺寸为25m×15m×1.8m。泳池为室内游泳池，泳池恒温取为28℃。泳池放在一层建筑屋面上。
　　③游泳池地暖系统：游泳池地暖覆盖区总面积约为500平米，考虑泳池区层高较高，为保证游泳区人员舒适性，采用低温地板辐射采暖系统，考虑建筑热指标取为150W/m2。
　　④配套淋浴用热水系统：淋浴热水系统需满足300人洗浴需求，热水供水采用集中浴室热水供水方式，设计需要回水。热泵机组、水箱及相关设备拟放置在屋面上。
　　二、设计理念　　

        2.1采用整合设计原则，从项目立项到施工设计的整个过程，综合考虑用户的建筑物、使用工况、空气源热泵规格及性能参数、系统配置及运行方式、使用和维护、节能与安全、经济效益等因素，均应符合工程系统的设计原则。
　　2.2力求使空气源热泵效果最佳，最大限度降低电能消耗，从而达到节约费用开支的目的。
　　2.3系统设计的先进性、安全性、可靠性、耐久性等综合考虑。
　　4.4较好的经济效益和社会效益，为客户在环保、节能、文明用水、洗浴档次等方面提供一套可靠的硬件设施。
　　三、设计依据　　

        3.1建筑给水排水设计手册
　　3.2建筑给水排水设计规范（GB50015―2003）
　　3.3建筑给水排水和热水供应设计规范
　　3.4给水排水国家建筑标准设计图集
　　3.5商业或工业用及类似用途的热泵热水机（GB/T 21362-2008）
　　3.6游泳池和水上游乐池给水排水设计规程（CECS 14：2002）
　　3.7《暖通空调》（第二版）
　　3.8《民用建筑空调设计》（第二版）
　　3.9《采暖通风与空气调节设计规范》（GB50019-2003）
　　3.10热泵热水系统选用与安装（06SS127）
　　3.11热泵产品样本及说明书（天舒电器有限公司）
　　3.12热泵智能环境模拟实验室的运行数据（天舒电器有限公司）
　　3.13客户提供的数据和图纸
        四、设计参数　　

        4．1 配套淋浴用热水系统设计参数

　　4．2 泳池恒温系统设计参数

　　4．3 泳池区地暖系统设计参数

　　冬季大气压：1020.2KPa
　　冬季采暖室外计算干球温度为：-7℃；冬季室外平均风速：4.3m/s；
　　设备选型环境温度；冬季：0℃
　　五、设计计算　　

         5.1淋浴用生活热水系统：
　　15t热水，15t冷水加热到55℃的日耗热量按公式Qd =qr×m×c×ρ×（tr-tL）×Kc /860计算得：934KW。以机组工作20小时计，小时耗热量为49kw。
　　根据经验初定选用3台DKFXRS-17ⅡB热泵机组。参照低温（7℃）工况检测报告的数据，DKFXRS-17ⅡB热泵机组制热量为16.5kw，那么初定热泵数量的总制热量为：16.5×3=49.5kw/h＞49kw/h（热泵机组设计小时供热量），那么，初定3台DKFXRS-17ⅡB型热泵机组满足热水制备需求。根据客户要求，采用市政热源作为冬季热泵机组制热量衰减严重或热泵机组故障时的辅助加热热源。
　　所需设备：

　　5.2泳池恒温系统设计计算
　　泳池水表面蒸发损失的热量：Q=4.1868×375×581.4×（0.0174×0.2+0.0229）×（28.3-17）=272108.3kJ/h,所以泳池水表面蒸发损失的热量：272108.3kJ/h。泳池的水表面、池底、赤壁、管道和设备等传导所损失的热量，应按泳池水表面蒸发损失热量的20%计算确定：54421.65kJ/h。补充新鲜水加热所需的热量为141304.5kJ/h。泳池恒温总耗热量为130KW。综合考虑初期投资、运行费用及使用保障，系统初步选用3台DKFXRS-64ⅡB03型空气能热泵机组，查机组样本可知：0℃工况下，DKFXRS-64ⅡB03热泵机组制热量为54.1KW。因此3台热泵机组基本满足恒温需求。
　　所需设备：

　　5.3游泳区地暖系统设计计算
　　由于各项资料均不够完善，所以我公司只能采用多年采暖设计安装经验值估算，根据所在地区气象参数和房间用途，设计采暖建筑热指标为150W/平米（地暖敷设面积）。游泳池区建筑面积约为500m2。则冬季地暖系统总耗热量：150W/O×500O÷（1-5%）≈79kW针对本项目，采用“天舒”空气源热泵热水机组制取地板采暖循环水。
　　所需设备：

        六、运行成本分析　　6.1淋浴热水系统
　　计算前提：
　　①

　　②

　　③DKFXRS-17ⅡB

　　1） 淋浴热水系统空气源热泵系统运行费用：

　　冬季启用辅助热源（市政蒸汽）天气的平均温度0℃，计有60天。其中5℃温升需要电辅助加热来完成，即有5250kcal热量需要电加热完成。那么，冬季采用辅助加热的运行费用为：5250÷600000÷90%×200×60=117元。因此，空气源热泵淋浴用热水系统每吨水日平均运行费用为：（1279+936+2874+117）÷365=14.3元
　　2） 燃气锅炉系统运行费用：

　　每吨水日平均运行费用：(2350.7+1851+4086)÷365=22.7元
　　3） 市政蒸汽系统运行费用：

　　每吨水日平均运行费用：（1711.6+1347+2975）÷365=16.53元
　　4） 燃油锅炉系统运行费用：

　　每吨水日平均运行费用：（4444+3500+7727）÷365=43元
　　5） 电锅炉系统运行费用

　　每吨水日平均运行费用：（5655.1+4453+9832）÷365=54.6元
　　6.2泳池恒温系统
　　计算前提：
　　① 气象参数同上
　　② 两个泳池恒温小时耗热量：

　　③ 各种热源计算参数同上
　　④ DKFXRS-64ⅡB03：

　　1) 空气源热泵系统运行费用：

　　全年运行费用：36741.2+27679+75181=13.96万元
　　2) 燃气锅炉系统运行费用：

　　全年运行费用：85354.5+73867.5+136500=29.57万元
　　3)燃油锅炉系统运行费用：

　　全年运行费用：161396+139676+258107=55.92万元
　　4）市政蒸汽系统运行费用：

　　全年运行费用：62142+53779+99378=21.5万元
　　5）电锅炉系统运行费用：

　　全年运行费用：205364+177726+328421=52.67万元
　　6.3游泳区地暖系统
　　计算前提：
　　①本工程所在地冬季采暖季约有150天。
　　②热源计算参数同上。
　　③7栋建筑冬季地暖总耗热量为79kw，冬季需投入辅助热源（市政蒸汽）的天数约为60天。
　　1、最冷日冬季12小时采暖耗热量计算：
　　最冷日冬季12小时满负荷率约85%，
　　最冷日冬季12小时采暖耗热量: Q冬. 12小时= 79×12×85%=805.8kw.h
　　2、采暖季节耗热量计算：
　　根据气候和使用情况，预计全年需要采暖的时间约150天，但每天需要的热量差别较大，估计在10-100%之间。我们按150天内每天平均负荷为最冷日冬季12小时采暖耗热量55%估算。
　　则全年采暖量为：Q冬.全年 = Q12小时×150×55%=805.8kw.h×100×55%=44319kw.h
　　1）空气源热泵系统运行费用（采暖季节）
　　热泵冬季平均效率为300%
　　热泵冬季运行费用为：W热泵 =44319/300%×1=1.47万元
　　2）燃油锅炉系统运行费用(采暖季节)
　　全年运行费用：44319kw.h×860÷10200÷85%×8.5=3.74万元
　　3) 燃气锅炉系统运行费用（采暖季节）
　　全年运行费用：44319kw.h×860÷8600÷80%×3.5=1.94万元
　　4) 市政蒸汽系统运行费用（采暖季节）
　　全年运行费用：44319kw.h×860÷600000÷90%×200=1.41万元
　　5) 电锅炉系统运行费用（采暖季节）
　　全年运行费用：44319kw.h÷95%×1=4.67万元
　    七、方案说明　　

        7.1本工程中，配套淋浴热水系统：
　　1）3台DKFXRS-17ⅡB热泵机组与15T不锈钢保温水箱连接循环加热。各热泵机组之间相互独立；
　　2）热泵水箱根据水箱液位和水箱水温控制，当低液位信号和水箱内部高温信号同时送至电磁阀时，补水电磁阀打开进行补水；当高液位信号和水箱内部温度开关低温信号任一送至电磁阀时，补水电磁阀关闭停止补水。水箱液位、温度的设定可根据实际情况调整；
　　3）热泵的启停受水箱温度控制，也可以手动控制。当水箱温度低于设定温度时，热泵启动加热；当水箱温度高于设定温度时，热泵关闭；
　　4）热水供水拟采用水泵变频恒压供水方式。回水由电磁阀及回水管上温度控制；
　　5）系统配置辅助加热热源，满足在冬季极端温度条件下或机组检修时，系统的正常运转需求。
　　7.2泳池恒温系统：
　　热泵机组与泳池连接循环加热。当泳池内水温降低时温度开关传送低温信号至热泵机组时，热泵启动开始对泳池中的水循环加热，另当泳池内的水温达到设定温度时，热泵自动停机；建议热泵机组连接在泳池水处理设备之前，保证热泵系统运行的单独性与稳定性；针对泳池池水质中含有腐蚀性较强的消毒氯，主机内换热器材质在不影响换热效率的前提下做了加厚防腐处理。
　　7.3泳池区地暖系统
　　1）空气源热泵机组作为该系统冬季采暖系统的热源，为热源系统提供50℃/45℃的采暖循环热水。该系统需保证系统末端分、集水器系统一直畅通；
　　2）若冬季不需地暖，则需排空机组和系统内的水，防止水管路或管件冻结；
　　3）地暖系统膨胀水箱若安装在环境温度低于0℃以上时可不设循环管。膨胀水箱箱底至少比室内供暖系统最高点高出0.3米。
        八、投资效益

　　淋浴热水热泵系统与常规能源系统对比汇总表

　　泳池恒温系统与常规能源系统对比汇总表

　　泳池区地暖系统与常规能源系统对比汇总表
　　注：上述各表中的相关数据虽不能完全反映全部的运行数据，但可从比较宏观的方面反映出系统主要的运行费用。 B、D、E为锅炉类方案，需增加锅炉的日常维保、检测及管理人员费用，其中天然气管路敷设需要增加开户费用等；C为蒸汽换热方案，同样需要开户费用增加，设备日常维保、检测及管理人员费用。A为热泵热水方案，可实现全年无人管理，系统自动运行，不存在压力容器等高危设备，安全性能较锅炉很强。
　　天舒热泵机组，一年四季可全天候运行，管理方便、安全可靠、不占用室内空间、不需设机房专职人员，系统运行过程中无任何安全隐患，绝对安全环保，使用寿命可长达15年以上，设备性能稳定，可实现无人操作（全自动化智能控制）。可节省每年的人工费、年检费用、燃料采购等间接费用，只要少量电能即可产生大量热水，且不产生任何污染，既响应了国家倡导的利用可再生能源的号召，又可体现管理者绿色、节能、环保的意识和理念。
　　与其他热水方案相比，初始投资相对高些，但热泵热水机组只需很低的运行费用，用户只需经过很短时间的运行即可完全收回初投资。
　　最后，我们负责地向用户推荐使用空气源热泵热水系统。