濟南某健身場所游泳泳池恒溫地暖及熱水項目

摘要：本項目為濟南某健身場所游泳設施進行泳池恒溫、游泳區地暖及該建筑內配套淋浴用熱水項目。本工程分為3個系統：泳池恒溫系統、游泳池地暖系統、配套淋浴用熱水系統。熱泵機組、水箱及相關設備擬放置在屋面上。三個系統同時啟用，完美結合，保障設施內泳池的安全使用和客戶的舒適享受，發揮熱泵的高效性減少能源的損耗。
　　關鍵詞：空氣能、泳池恒溫、采暖、熱水
　　一、工程項目概況　　

        本項目為游泳池恒溫、游泳區地暖及該建筑內配套淋浴用熱水項目。根據甲方提供的資料可知，本工程可分為下述3個系統：
　　①泳池恒溫系統：泳池尺寸為25m×15m×1.8m。泳池為室內游泳池，泳池恒溫取為28℃。泳池放在一層建筑屋面上。
　　③游泳池地暖系統：游泳池地暖覆蓋區總面積約為500平米，考慮泳池區層高較高，為保證游泳區人員舒適性，采用低溫地板輻射采暖系統，考慮建筑熱指標取為150W/m2。
　　④配套淋浴用熱水系統：淋浴熱水系統需滿足300人洗浴需求，熱水供水采用集中浴室熱水供水方式，設計需要回水。熱泵機組、水箱及相關設備擬放置在屋面上。
　　二、設計理念　　

        2.1采用整合設計原則，從項目立項到施工設計的整個過程，綜合考慮用戶的建筑物、使用工況、空氣源熱泵規格及性能參數、系統配置及運行方式、使用和維護、節能與安全、經濟效益等因素，均應符合工程系統的設計原則。
　　2.2力求使空氣源熱泵效果最佳，最大限度降低電能消耗，從而達到節約費用開支的目的。
　　2.3系統設計的先進性、安全性、可靠性、耐久性等綜合考慮。
　　4.4較好的經濟效益和社會效益，為客戶在環保、節能、文明用水、洗浴檔次等方面提供一套可靠的硬件設施。
　　三、設計依據　　

        3.1建筑給水排水設計手冊
　　3.2建筑給水排水設計規范（GB50015―2003）
　　3.3建筑給水排水和熱水供應設計規范
　　3.4給水排水國家建筑標準設計圖集
　　3.5商業或工業用及類似用途的熱泵熱水機（GB/T 21362-2008）
　　3.6游泳池和水上游樂池給水排水設計規程（CECS 14：2002）
　　3.7《暖通空調》（第二版）
　　3.8《民用建筑空調設計》（第二版）
　　3.9《采暖通風與空氣調節設計規范》（GB50019-2003）
　　3.10熱泵熱水系統選用與安裝（06SS127）
　　3.11熱泵產品樣本及說明書（天舒電器有限公司）
　　3.12熱泵智能環境模擬實驗室的運行數據（天舒電器有限公司）
　　3.13客戶提供的數據和圖紙
        四、設計參數　　

        4．1 配套淋浴用熱水系統設計參數

　　4．2 泳池恒溫系統設計參數

　　4．3 泳池區地暖系統設計參數

　　冬季大氣壓：1020.2KPa
　　冬季采暖室外計算干球溫度為：-7℃；冬季室外平均風速：4.3m/s；
　　設備選型環境溫度；冬季：0℃
　　五、設計計算　　

         5.1淋浴用生活熱水系統：
　　15t熱水，15t冷水加熱到55℃的日耗熱量按公式Qd =qr×m×c×ρ×（tr-tL）×Kc /860計算得：934KW。以機組工作20小時計，小時耗熱量為49kw。
　　根據經驗初定選用3臺DKFXRS-17ⅡB熱泵機組。參照低溫（7℃）工況檢測報告的數據，DKFXRS-17ⅡB熱泵機組制熱量為16.5kw，那么初定熱泵數量的總制熱量為：16.5×3=49.5kw/h＞49kw/h（熱泵機組設計小時供熱量），那么，初定3臺DKFXRS-17ⅡB型熱泵機組滿足熱水制備需求。根據客戶要求，采用市政熱源作為冬季熱泵機組制熱量衰減嚴重或熱泵機組故障時的輔助加熱熱源。
　　所需設備：

　　5.2泳池恒溫系統設計計算
　　泳池水表面蒸發損失的熱量：Q=4.1868×375×581.4×（0.0174×0.2+0.0229）×（28.3-17）=272108.3kJ/h,所以泳池水表面蒸發損失的熱量：272108.3kJ/h。泳池的水表面、池底、赤壁、管道和設備等傳導所損失的熱量，應按泳池水表面蒸發損失熱量的20%計算確定：54421.65kJ/h。補充新鮮水加熱所需的熱量為141304.5kJ/h。泳池恒溫總耗熱量為130KW。綜合考慮初期投資、運行費用及使用保障，系統初步選用3臺DKFXRS-64ⅡB03型空氣能熱泵機組，查機組樣本可知：0℃工況下，DKFXRS-64ⅡB03熱泵機組制熱量為54.1KW。因此3臺熱泵機組基本滿足恒溫需求。
　　所需設備：

　　5.3游泳區地暖系統設計計算
　　由于各項資料均不夠完善，所以我公司只能采用多年采暖設計安裝經驗值估算，根據所在地區氣象參數和房間用途，設計采暖建筑熱指標為150W/平米（地暖敷設面積）。游泳池區建筑面積約為500m2。則冬季地暖系統總耗熱量：150W/O×500O÷（1-5%）≈79kW針對本項目，采用“天舒”空氣源熱泵熱水機組制取地板采暖循環水。
　　所需設備：

        六、運行成本分析　　6.1淋浴熱水系統
　　計算前提：
　　①

　　②

　　③DKFXRS-17ⅡB

　　1） 淋浴熱水系統空氣源熱泵系統運行費用：

　　冬季啟用輔助熱源（市政蒸汽）天氣的平均溫度0℃，計有60天。其中5℃溫升需要電輔助加熱來完成，即有5250kcal熱量需要電加熱完成。那么，冬季采用輔助加熱的運行費用為：5250÷600000÷90%×200×60=117元。因此，空氣源熱泵淋浴用熱水系統每噸水日平均運行費用為：（1279+936+2874+117）÷365=14.3元
　　2） 燃氣鍋爐系統運行費用：

　　每噸水日平均運行費用：(2350.7+1851+4086)÷365=22.7元
　　3） 市政蒸汽系統運行費用：

　　每噸水日平均運行費用：（1711.6+1347+2975）÷365=16.53元
　　4） 燃油鍋爐系統運行費用：

　　每噸水日平均運行費用：（4444+3500+7727）÷365=43元
　　5） 電鍋爐系統運行費用

　　每噸水日平均運行費用：（5655.1+4453+9832）÷365=54.6元
　　6.2泳池恒溫系統
　　計算前提：
　　① 氣象參數同上
　　② 兩個泳池恒溫小時耗熱量：

　　③ 各種熱源計算參數同上
　　④ DKFXRS-64ⅡB03：

　　1) 空氣源熱泵系統運行費用：

　　全年運行費用：36741.2+27679+75181=13.96萬元
　　2) 燃氣鍋爐系統運行費用：

　　全年運行費用：85354.5+73867.5+136500=29.57萬元
　　3)燃油鍋爐系統運行費用：

　　全年運行費用：161396+139676+258107=55.92萬元
　　4）市政蒸汽系統運行費用：

　　全年運行費用：62142+53779+99378=21.5萬元
　　5）電鍋爐系統運行費用：

　　全年運行費用：205364+177726+328421=52.67萬元
　　6.3游泳區地暖系統
　　計算前提：
　　①本工程所在地冬季采暖季約有150天。
　　②熱源計算參數同上。
　　③7棟建筑冬季地暖總耗熱量為79kw，冬季需投入輔助熱源（市政蒸汽）的天數約為60天。
　　1、最冷日冬季12小時采暖耗熱量計算：
　　最冷日冬季12小時滿負荷率約85%，
　　最冷日冬季12小時采暖耗熱量: Q冬. 12小時= 79×12×85%=805.8kw.h
　　2、采暖季節耗熱量計算：
　　根據氣候和使用情況，預計全年需要采暖的時間約150天，但每天需要的熱量差別較大，估計在10-100%之間。我們按150天內每天平均負荷為最冷日冬季12小時采暖耗熱量55%估算。
　　則全年采暖量為：Q冬.全年 = Q12小時×150×55%=805.8kw.h×100×55%=44319kw.h
　　1）空氣源熱泵系統運行費用（采暖季節）
　　熱泵冬季平均效率為300%
　　熱泵冬季運行費用為：W熱泵 =44319/300%×1=1.47萬元
　　2）燃油鍋爐系統運行費用(采暖季節)
　　全年運行費用：44319kw.h×860÷10200÷85%×8.5=3.74萬元
　　3) 燃氣鍋爐系統運行費用（采暖季節）
　　全年運行費用：44319kw.h×860÷8600÷80%×3.5=1.94萬元
　　4) 市政蒸汽系統運行費用（采暖季節）
　　全年運行費用：44319kw.h×860÷600000÷90%×200=1.41萬元
　　5) 電鍋爐系統運行費用（采暖季節）
　　全年運行費用：44319kw.h÷95%×1=4.67萬元
　    七、方案說明　　

        7.1本工程中，配套淋浴熱水系統：
　　1）3臺DKFXRS-17ⅡB熱泵機組與15T不銹鋼保溫水箱連接循環加熱。各熱泵機組之間相互獨立；
　　2）熱泵水箱根據水箱液位和水箱水溫控制，當低液位信號和水箱內部高溫信號同時送至電磁閥時，補水電磁閥打開進行補水；當高液位信號和水箱內部溫度開關低溫信號任一送至電磁閥時，補水電磁閥關閉停止補水。水箱液位、溫度的設定可根據實際情況調整；
　　3）熱泵的啟停受水箱溫度控制，也可以手動控制。當水箱溫度低于設定溫度時，熱泵啟動加熱；當水箱溫度高于設定溫度時，熱泵關閉；
　　4）熱水供水擬采用水泵變頻恒壓供水方式。回水由電磁閥及回水管上溫度控制；
　　5）系統配置輔助加熱熱源，滿足在冬季極端溫度條件下或機組檢修時，系統的正常運轉需求。
　　7.2泳池恒溫系統：
　　熱泵機組與泳池連接循環加熱。當泳池內水溫降低時溫度開關傳送低溫信號至熱泵機組時，熱泵啟動開始對泳池中的水循環加熱，另當泳池內的水溫達到設定溫度時，熱泵自動停機；建議熱泵機組連接在泳池水處理設備之前，保證熱泵系統運行的單獨性與穩定性；針對泳池池水質中含有腐蝕性較強的消毒氯，主機內換熱器材質在不影響換熱效率的前提下做了加厚防腐處理。
　　7.3泳池區地暖系統
　　1）空氣源熱泵機組作為該系統冬季采暖系統的熱源，為熱源系統提供50℃/45℃的采暖循環熱水。該系統需保證系統末端分、集水器系統一直暢通；
　　2）若冬季不需地暖，則需排空機組和系統內的水，防止水管路或管件凍結；
　　3）地暖系統膨脹水箱若安裝在環境溫度低于0℃以上時可不設循環管。膨脹水箱箱底至少比室內供暖系統最高點高出0.3米。
        八、投資效益

　　淋浴熱水熱泵系統與常規能源系統對比匯總表

　　泳池恒溫系統與常規能源系統對比匯總表

　　泳池區地暖系統與常規能源系統對比匯總表
　　注：上述各表中的相關數據雖不能完全反映全部的運行數據，但可從比較宏觀的方面反映出系統主要的運行費用。 B、D、E為鍋爐類方案，需增加鍋爐的日常維保、檢測及管理人員費用，其中天然氣管路敷設需要增加開戶費用等；C為蒸汽換熱方案，同樣需要開戶費用增加，設備日常維保、檢測及管理人員費用。A為熱泵熱水方案，可實現全年無人管理，系統自動運行，不存在壓力容器等高危設備，安全性能較鍋爐很強。
　　天舒熱泵機組，一年四季可全天候運行，管理方便、安全可靠、不占用室內空間、不需設機房專職人員，系統運行過程中無任何安全隱患，絕對安全環保，使用壽命可長達15年以上，設備性能穩定，可實現無人操作（全自動化智能控制）。可節省每年的人工費、年檢費用、燃料采購等間接費用，只要少量電能即可產生大量熱水，且不產生任何污染，既響應了國家倡導的利用可再生能源的號召，又可體現管理者綠色、節能、環保的意識和理念。
　　與其他熱水方案相比，初始投資相對高些，但熱泵熱水機組只需很低的運行費用，用戶只需經過很短時間的運行即可完全收回初投資。
　　最后，我們負責地向用戶推薦使用空氣源熱泵熱水系統。