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多能源系統(tǒng)與空氣源熱泵結(jié)合的案例分析_大型空氣能熱泵供暖系統(tǒng)

空氣源熱泵應(yīng)用在泳池:

空氣源熱泵在室內(nèi)泳池的運(yùn)用:空氣源熱泵作為泳池系統(tǒng)恒溫加熱的熱源。

(一)、工程概況

該泳池位于上海市,泳池平均深度是1.5米,其中長度是25米,寬度20米,泳池容積是750立方,泳池水溫要求通溫度維持在28℃,泳池室內(nèi)溫度為25℃。

根據(jù)泳池的用水特點(diǎn),該熱水系統(tǒng)建議使用空氣源熱泵系統(tǒng)。該系統(tǒng)不但環(huán)保、安全、管理簡單(全自動運(yùn)行),而且可以全天候供應(yīng)熱水,不受天氣變化的影響(不像太陽能受氣候變化的制約,影響正常供水),而且運(yùn)行費(fèi)用十分低廉,是目前所有熱水系統(tǒng)中最經(jīng)濟(jì)的一個??梢詾橛脩艄?jié)省十分可觀的運(yùn)行費(fèi)用。

(二)、氣候參數(shù)

上海屬北亞熱帶季風(fēng)氣候,四季分明,日照充分,雨量充沛。上海氣候溫和濕潤,春秋較短,冬夏較長。全年平均氣溫為16℃左右,7、8月份氣溫最高,月平均約28℃;1月份最低,月平均約4℃。冬無嚴(yán)寒,夏無酷暑。

(三)、設(shè)計依據(jù)

1.《采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計規(guī)范》(GB50019-2003);

2.《建筑給水排水設(shè)計規(guī)范》(GB50015-2003);

3.《室外給水設(shè)計規(guī)范》(GBJ13—86);

4.《建筑設(shè)計防火規(guī)范》(GBJ16—87 2001);

5.《給水排水制圖標(biāo)準(zhǔn)》(T50106-2001)

6.《建筑工程常用數(shù)據(jù)系列手冊》

7.《建筑設(shè)計防火規(guī)范》(GBJ16—87)

8.建設(shè)單位的要求。

(四)、設(shè)計計算參數(shù)

(五)、機(jī)組選型計算

泳池部分

本系統(tǒng)擬采用空氣源熱泵系統(tǒng)是空氣能熱泵機(jī)組+加熱循環(huán)泵+過濾設(shè)備+泳池。

1、設(shè)計要求

我們參照GB/T 18713-2002《熱水系統(tǒng)設(shè)計、安裝及工程驗收技術(shù)規(guī)范》,以天氣最寒冷、用水量最大時的水量為設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計,當(dāng)實(shí)際所用的熱水量達(dá)到設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)時,機(jī)器將會自動停止運(yùn)行以節(jié)省電能。

2、主機(jī)的選型

要保持游泳池溫度和濕度,加熱設(shè)備須加熱到泳池的設(shè)定溫度,初次加熱后需補(bǔ)充泳池?zé)崃繐p失,還要提供一定溫度的補(bǔ)水。

1)、初加熱熱量計算

2)、熱量損失計算

游泳池的熱量損失包括水面蒸發(fā)損失的熱量、水面?zhèn)鲗?dǎo)損失的熱量、池底和池壁傳導(dǎo)損失的熱量、管道和設(shè)備損失的熱量。

3、補(bǔ)水熱量及熱量計算

游泳池每天補(bǔ)水量占池容積的百分?jǐn)?shù)一般選取5%。得到補(bǔ)水量,就可以根據(jù)公式計算出補(bǔ)水所需的熱量。

4、設(shè)備配置及系統(tǒng)方案

4.1、一次性沖擊負(fù)荷(初次充水或換水)計算(泳池)(按照冬天水溫來計算)。一次性沖擊負(fù)荷(初次充水或換水),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(jī)器所需的制熱功率),應(yīng)以最冷工況計算,自來水平均溫度按10℃計算;換水周期本方案取48小時。

總用熱功率:

Qzh=(1.15×V×(t2-t1))/0.86kwh=(1.15×750×(28-10))/0.86=18052.3kw

小時熱功率:Pzh=Qzh/T kw

Pzh=(1.15×750×(28-10)/0.86)/48

=376.1KW

式中:

V----游泳池的總?cè)莘e,m3;(V=750 m3)

t2----池水所需的溫度,℃;(t2=28℃)

t1----冷水溫度,℃;(t2=10℃)

T----換水周期,h;(取T=48h)

1.15----考慮在換水周期內(nèi)的熱損失附加值。

4.2、日經(jīng)常負(fù)荷計算:

泳池池水因水面蒸發(fā),水面?zhèn)鲗?dǎo),池底和池壁傳導(dǎo)而不斷損失熱量,因人們在游泳池內(nèi)游泳,會損失一部分池水,必須不斷補(bǔ)充,而補(bǔ)充水需加熱,需要補(bǔ)充一部分熱量;此外,整個泳池的設(shè)備和管道也在不斷向周圍環(huán)境排放熱量。以上這些損失的熱量,都需要不斷補(bǔ)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(fù)荷可以稱之為經(jīng)常性用熱負(fù)荷。

由于蒸發(fā)散熱,傳導(dǎo)散熱等計算十分復(fù)雜,而且必須有游泳池結(jié)構(gòu)的詳細(xì)尺寸,氣象,土壤等資料,為了估算方便,可以將以上因水面蒸發(fā),水面?zhèn)鲗?dǎo),池底和池壁傳導(dǎo)而不斷損失熱量四項熱量損失合并為一項,即:按游泳池水面面積m2計的平均熱散失量,稱之為彌補(bǔ)散熱損失負(fù)荷;對于補(bǔ)水熱損失,可以按補(bǔ)水量及補(bǔ)水溫差進(jìn)行計算而得,游泳池每天補(bǔ)水量占游泳池容積的百分?jǐn)?shù)一般室內(nèi)泳池取5%,室外取10%;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(fù)荷,可按常規(guī)計算。

彌補(bǔ)散熱損失負(fù)荷計算:

當(dāng)泳池池水水溫為28℃,游泳館內(nèi)溫度為25℃時,查得每平方米的池水散熱量為349W/m2;泳池的表面積為500m2則:

泳池小時散熱負(fù)荷Ph1=500m2×349W/m2=174500W=174.5KW

泳池日散熱負(fù)荷為Qh1174.5KW×24h=4188kwh

補(bǔ)水補(bǔ)熱負(fù)荷計算:

泳池補(bǔ)水需補(bǔ)熱的小時功率(以最冷工況計算)按下式計算:

Ph2=((V×B/24)(t2-t1))/0.86kwh

=[(750×0.05/24)×(28-10)]/0.86=32.7KW

日補(bǔ)水補(bǔ)熱負(fù)荷:

Qh2=Ph2×24=32.7×24=784.88kwh

式中:Ph2---補(bǔ)水的補(bǔ)熱功率,KW;

Qh2---日補(bǔ)水補(bǔ)熱負(fù)荷,kwh;

V----游泳池容積,m3;(V=750m3)

B----補(bǔ)水量的百分?jǐn)?shù),%;(取B=5%)

t1----補(bǔ)水初溫,℃;(t1=10℃)

t2----池水溫度,℃;(t2=28℃)

4.3、日用總熱負(fù)荷計算:

由以上計算知,該游泳池日使用總熱負(fù)荷為:

∑Qh=Qh1+Qh2=4188kwh+784.88kwh=4972.88kwh

4.4、熱泵機(jī)組選型校核計算:

所選熱泵機(jī)組應(yīng)滿足冬季一次換水要求,先初選熱泵機(jī)組及臺數(shù),然后校核熱泵機(jī)組在日經(jīng)常用熱負(fù)荷下工作時數(shù)是否在24小時之內(nèi)。以冬季平均日氣溫及冬季冷水平均水溫來計算,上海地區(qū)冬季室外濕球平均溫度為4℃以上,熱泵的制熱量修正系數(shù)為0.65。

熱泵機(jī)組選型計算:

由以上該恒溫泳池一次性沖擊負(fù)荷(初次充水或換水)計算知,初次充水或換水的小時熱功率為:Pzh=376KW,則:

(1)初選“空氣能熱水中心機(jī)組功率為20匹熱泵熱水機(jī)組。該主機(jī)在額定工況下,其輸入熱功率為20KW,平均輸出功率為52KW(冬天工況下)。

(2)主機(jī)臺數(shù)N=Pzh/(80×0.65)=376/(80×0.65)=8臺

(3)取整數(shù)臺8。

說明:空氣源熱泵系統(tǒng)常規(guī)用于制取生活熱水,實(shí)際上空氣源熱泵用于泳池系統(tǒng)恒溫加熱是目前熱源當(dāng)中最適用,最經(jīng)濟(jì)的,是真正符合熱泵本身的特性,在珠三角,長三角以市場已經(jīng)被廣泛的運(yùn)用。

在泳池配置空氣源熱泵系統(tǒng)時建議甲方選用:空氣預(yù)熱加板式換熱器的模式進(jìn)行對泳池進(jìn)行加熱恒溫(如選用鎳白銅熱泵機(jī)組對于甲方增加初始投資,增加后期清洗主機(jī)頻率)。

空氣源熱泵系統(tǒng)和太陽能系統(tǒng)組成混合系統(tǒng)進(jìn)行加熱制取熱水的比例:一般在甲方?jīng)]有要求初始投資及方案要求前提下,以空氣源熱泵為主熱源制取熱水,太陽能制取熱水配置以空氣源熱泵制取熱水的三分之一為宜。

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