游泳池水加热设计.doc

游泳池水加热设备的选型设计一、池水日常热损耗量的计算：游泳池水总热损耗量Qa包括以下三项：1、 池面水蒸发损失的热量Qs2、 池壁、池底、管道和水处理设备传导散热量Qt3、 补充新水加热量QfQa=Qs+Qt+Qf这三项热损耗的计算公式如下： Qs=r(0.0174vw+0.0229)(Pb-Pq)AsBa Qt=0.2Qs Qf=mCv(Ta-Tf)/th其中r与池水等温的饱和水蒸汽的蒸发汽化潜热，当28时r=582.5kcal/kg Vw池面上的风速，对室内泳池可取Vw=0.5m/s Pb与池水等温的饱和空气的水蒸气分压，当28时Pb=28.3mmHg rq泳池环境空气的水蒸气分压，当27时rq=13.3 mmHg As泳池池面面积（） Ba标准大气压与当地大气压之比，计算中可取Ba=1.2,相当于统一考虑了海拔高度1500米以下的情况。 m泳池在一天内补充新水的数量（） Cv水的比热，可取Cv=1 kcal/kg Ta池水设计温度（2628） Tf补充新水水温，一般可取16 th加热设备一天内的运行时间（h）按以上公式和各参数单位计算出来Qs,Qt,Qf的单位是kcal/h,现将计算结果列于表1 表1、泳池热损耗量Qa计算结果泳池容积m36000300025002000150012001000700500300100泳池面积2个5030503050255020402025254015251625122010126平均深度m22221.8821.671.951.671.51.4Qs 104kcal/h99.449.741.433.126.520.719.913.39.96.62.4Qt 104kcal/h19.99.98.36.65.34.24.02.72.01.30.5Qf 104kcal/h301512.5107.56.05.03.52.51.50.5Qa104kcal/h149.374.662.249.739.330.928.919.514.49.43.4kw173686772357845735933622716710940二、 池水初次加热所需之热功率Qb:所谓“初次加热”是指泳池建成或大修灌水后的加热，也包括泳池因各种原因停运一般时间后的加热。Qb可按下式计算: Qb=MCv(Ta-Tf)/th (kcal/h)其中M泳池总水量（kg）式中(Ta-Tf)/th表示的是池水加热升温速度T/h,CECS14:2002规定，升温时间24小时（快速）可取0.5/h，升温时间48小时（慢速）的可取0.25/h,相应的Qb分别记为Qb.50， Qb.25,现将计算结果列于表2。表2、池水初次加热所需之热功率泳池容积m36000300025002000150012001000700500300100Qb.50104kcal/h3001501251007560503525155kw348817441453116387269858140729117458Qb.50104kcal/h1507562.55037.5302517.512.57.52.5kw 17448727275814363492912031458729三、 池水加热锅炉功率的确定和锅炉的选型：1、由以上计算结果可知，2Qb.25=Qb.50Qa因此，对于要求升温速度快的游泳池，锅炉的功率应根据1.15Qb.50的数值来确定；对升温速度没有严格要求而只着重保持池水温度的游泳池，锅炉功率可按1.15Qa的数值来确定。2、锅炉选型首先要考虑泳池当地的热源条件。燃煤锅炉经济性好，但对环境污染大，只有环保允许的大型游泳馆才可选用燃煤锅炉。电加热炉机动性最好，经济性最差，只有小游泳池才能选用。燃油燃气锅炉是大多数游泳池的必然选择。太阳能加热泳池是未来的发展方向。热泵技术最近日趋成熟与发展，它从环境中吸取热量，可以提供3倍以上所消耗电能的热量，尤其是我国南方地区用热泵给游泳池水加热，是明智而实惠的选择。表3列举了大小不同的泳池加热锅炉的型号选择 表3泳池水加热锅炉型号选择泳池容积m36000300025002000150012001000700500300100燃煤锅炉（104 kcal/h）1752台902台752台602台452台油气（MW）锅炉快速CW2.12台CW1.052台CW1.052台CL0.72台CL0.52台CL0.52台CL0.71台CL0.71台CL0.351台CL0.21台慢速CW2.11台CW1.051台CW1.051台CL0.71台CL0.51台CL0.51台CL0.351台CL0.351台CL0.21台CL0.11台CL0.0351台热 （kw）泵型号HAM300HAM300HAM100热功率101210140电功率3023011台数2台1台1台说明：1、CW2.1表示北京特高公司生产的常压卧式燃油（气）锅炉，功率2.1MW 2、CL0.7表示北京特高公司生产的常压立式燃油（气）锅炉，功率0.7MW 3、HAM300，HAM100表示南京华电热泉供热技术有限公司生产的热泵热水机组型号。四、 换热器的选型：容积较小的游泳池，尤其是家庭游泳池，可不用换热器，而采用热泵、电热水器或小型燃油燃气低温热水炉（T55），对循环池水直接加热，但应注意当炉子出水温度40TQC，则热泵的制热量除了加热空气外，还可以有多余的热量；来加热池水。图4 除湿过程在h-d图上的表示国外统计数据表明，一些完全靠电力使用热泵加热的私人室内游泳池每年大致的耗电量可见表4。表4 游泳池用电情况单层玻璃窗双层玻璃窗小玻璃窗123123123快速式水加热器、。加热座椅*、壁板式供暖*、地板式供暖*，及洗澡间用热等的耗电量（kW.hr/a.m2池面积）10001500220060090018002004001200小型热泵机组、池水循环泵、照明等耗电量（kW.hr/a.m2池面积）800900900800900900800900900室内游泳池总耗电量（kW.hr/a.m2池面积）180024003100140018002700100013002100注：1单元住宅用室内游泳池；2公寓用室内游泳池；3饭店宾馆用室内游泳池。*这些数字对没有加热座椅、壁板式供暖、地板式供暖设备时同样有效。减湿加热用热泵机组的制冷剂循环及组成可见图5。该机组有两个单独的制冷剂循环两台热泵所组成：一个是空气空气式；一个是空气水式。第一台热泵的压缩机部分承担游泳池室内空气的减湿，与此同时用空冷式冷凝器再加热减湿后的空气。如果单用一台热泵达不到预定的减湿量，则开动第二台热泵的压缩机完成其余的减湿量。但第二台热泵的冷凝器采用铜管制水冷式，将回收的热量去加热池水。控制进入的新风量为最小值，以节约能量，晚间不用新风，完全采用室内空气循环。当除湿量减少（意味着吸热减少、就空气的冷凝热减少）时，采用辅助电加热空气，以保证室内采暖需要。图5 减湿加热热泵机组2.3 加拿大“DECTRON”公司的“DRYOTRON”牌的室内游泳池、按摩池、小型商用恒温恒湿和能源再生系统为改善室内空气品质、保证没有凝结水的减湿热水机组通过把游泳池蒸发到空气中的水蒸气回收利用，一方面回收热量将池水加热，同时也可以给空气回热；另一方面，通过降低空气温度到露点，使水蒸气凝结成水，既干燥了空气，达到除湿的效果，又可以回收蒸发掉的水分，再回水池，减少游泳池的补充水，从而达到了恒温、恒湿、节能、节水、环保的效果。该系统的流程图可见图6。图6 游泳池能量再生系统3.热泵热水机组用于游泳池的方案及其经济性3.1 工艺流程和控制目前推荐的热泵热水机组用于游泳池供热系统的工艺流程可见图7。图7 热泵热水机组用于游泳池的制热工艺流程图该流程中，开式蓄热水箱A中的55以上的热水，用泵增压打入分水器，从分水器出来的一路去池水的再加热器，间接循环加热池水。设池水维持的水温27，抽出的池水由24加热到28，返回池内。而另一路作为补水加热的热源，通过混水器与自来水混合后，成为28的水补入平衡池中，平衡池的液面与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，通过浮球阀对28的水补入池中。第三路水即送到淋浴间作淋浴用，采用干管循环，未用完的热水循环回到蓄热水箱B中，由主机吸入再加热。3.2 设计计算及步骤3.2.1 已知条件：1）游泳池容积： 300m32）淋浴等日用热水量和温度:6750升（55）3）池水温度及游泳池的室内气温：池水温度27 ，室温28。4）当地气温平均值：春秋季（35、911月） 23； 夏季（68月） 28；冬季（122月） 15.37。5）极端最高气温 38.7 ； 极端最低气温 0.26)当地自来水温（平均值）：冬季15、春秋季17.5、夏季20、最低水温103.2.2 热负荷计算1）一次性冲击负荷（初次充水或换水）应以冬季的工况计算，自来水温度取最低值：10；换水周期24-48小时，本案取48小时。则：P2h=1.15V(t2-t1)1000/(86048)=1.15300(28-10)1000/86048 =150.44kw2）日经常负荷：（1）弥补散热损失负荷：当池水水温为27，室温为28时，查表1，得每平方米的池水散热量为372W/m2；小时散热负荷Ph1=200372/1000=74.4kW；日散热负荷为Qh1=74.424=1785.60kWh（2）补水补热负荷：以每日补水量为5%的池容积计，冬季工况冷水温度为15时，小时补水补热负荷Ph2=VB1000/24(t2-t1)/8600.95 =3000.051000(28-15)/(241600.95)=9.95kW日补水补热负荷Qh2=Ph224=9.9524=238.68kwhr（3）淋浴等用水量及日用热负荷Qh3：日用热水量6750升/日（55）；设小时最大流量为1/3的日用热水量（每场次用水量）， Wh=W/3=6750/3=2250升/小时。 日用热负荷Qh3=W(55-15)/(8600.05)=675040/817=330.48kwhr该游泳池日使用热负荷为 Qh=Qh1+ Qh2+ Qh3 =1785.6+238.68+330.48 =2354.76kW。3.2.3 主机选型计算1）满足冬季一次换水要求，初选主机及台数，然后校核工作时数是否在24-48小时之间。并且以冬季平均日气温及最低冷水水温来计算（1）初选某公司300型热泵热水机组。该主机在气温为15.37时，其输出热功率为80.59kW，输入功率为25.07 kW。（2）主机台数N=P2h/80.59=150.44/80.59=1.8647台（3）初取2台（4）主机工作小时数H=（ P2h 48）/（80.592）=（150.4448）/（80.592）44.8小时（符合48小时内的要求）2）经常日用热负荷下，主机日工作小时核算（1）以冬季工况计算： H1= Qh/（80.592）=2354.76/（80.592）=14.61小时。3）极端最低气温下，主机24小时全开时，所需辅助电加热量计算：当地最低气温为0.2，热泵主机的输出功率为47.4 kW， 输入功率为19.58 kW。主机24小时的总制热总量：47.4224=2275.20 kW极端最低气温下，日经常用热负荷也会因上水温度（自来水温）下降而增大，Qh1=1785.6 kWQh2=3000.051000(28-10)/8600.95=330.48 kWQh3=W(55-10)/8600.95=675045/817=371.78 kW总日经常负荷为：1785.6+330.48+371.78=2487.86 kW欠缺电量为2487.86-2275.20=212.66度所需辅助电加热的功率为212.66/24=8.86 kW，设计取10 kW。3.2.4 蓄热水箱的台数及容积计算：根据本流程要求，应采用2个水箱，1个水箱具有循环（中间）水箱的作用，且作为加热池水循环热水系统的缓冲罐。另一个具有蓄热水箱作用，满足淋浴等高峰用水的需要。另外，其容积应从满足两方面要求来考虑。1）循环热水流量：池水小时散热量：74.4 kW860=63980kcal/hr， 设加热水由55降低至50，则要求循环加热水量为：63980/（55-50）0.05=13470l/hr=13.47m3/hr。2）缓冲罐容积取为30分钟流量，则V=13.47*30/60=6.735 m3 。3）淋浴用热的高峰用水量：以每批计，最大用水量为2250 l 。4）所需水箱的有效容积：6.735+2.250=8.985 m3设计取用6 m3水箱2个，共12 m3 。根据上述的计算，本案的设备如下：HAM300型热泉热水机组 2台辅助电加热器10 kw 1台（放在水箱内）水箱6 m3 2台 3.3 方案的经济性如果能利用室内游泳池的湿热空气作为热泵热水机组的热源。由主机蒸发器吸热去湿后，再将主机出来的干冷空气直接打入游泳池空间或作为室内游泳池空调的补充新风，则可以大大减少机组用电量，并达到免费去湿、降湿的目的。主机选型时，可按气温为28计算。此时， 300型主机的输出功率为108.2kw，输入功率为27.98kw ,日用经常性热负荷为2446.52 kW。2台主机的工作小时为 H1=2446.52/108.22=11.31小时。以室外空气为热源和以室内湿空气为热源节能比较见下表5表5 项 目室外空气为热源室内湿空气为热源环境温度夏季2828春秋季2328冬季15.3728日经常性用热负荷kW夏季Qh2221.652221.65春秋季Qh2288.22288.2冬季Qh2354.762354.76主机制热功率及电功率kW夏 季108.20/27