多能源系统与空气源热泵结合的案例分析

空气源热泵应用在泳池：

空气源热泵在室内泳池的运用：空气源热泵作为泳池系统恒温加热的热源。

（一）、工程概况

该泳池位于上海市,泳池平均深度是1.5米，其中长度是25米，宽度20米，泳池容积是750立方，泳池水温要求通温度维持在28℃，泳池室内温度为25℃。

根据泳池的用水特点，该热水系统建议使用空气源热泵系统。该系统不但环保、安全、管理简单(全自动运行)，而且可以全天候供应热水，不受天气变化的影响(不像太阳能受气候变化的制约，影响正常供水)，而且运行费用十分低廉，是目前所有热水系统中最经济的一个。可以为用户节省十分可观的运行费用。

（二）、气候参数

上海属北亚热带季风气候，四季分明，日照充分，雨量充沛。上海气候温和湿润，春秋较短，冬夏较长。全年平均气温为16℃左右，7、8月份气温最高，月平均约28℃；1月份最低，月平均约4℃。冬无严寒，夏无酷暑。

（三）、设计依据

1．《采暖通风与空气调节设计规范》（GB50019-2003）；

2．《建筑给水排水设计规范》（GB50015-2003）；

3．《室外给水设计规范》（GBJ13—86）；

4．《建筑设计防火规范》（GBJ16—87 2001）；

5．《给水排水制图标准》（T50106-2001）

6．《建筑工程常用数据系列手册》

7．《建筑设计防火规范》（GBJ16—87）

8．建设单位的要求。

(四)、设计计算参数
（五）、机组选型计算

泳池部分

本系统拟采用空气源热泵系统是空气能热泵机组+加热循环泵+过滤设备+泳池。

1、设计要求

我们参照GB/T 18713-2002《热水系统设计、安装及工程验收技术规范》,以天气最寒冷、用水量最大时的水量为设计标准进行设计，当实际所用的热水量达到设定标准时，机器将会自动停止运行以节省电能。

2、主机的选型

要保持游泳池温度和湿度，加热设备须加热到泳池的设定温度，初次加热后需补充泳池热量损失，还要提供一定温度的补水。

1）、初加热热量计算

2）、热量损失计算

游泳池的热量损失包括水面蒸发损失的热量、水面传导损失的热量、池底和池壁传导损失的热量、管道和设备损失的热量。

3、补水热量及热量计算

游泳池每天补水量占池容积的百分数一般选取5%。得到补水量，就可以根据公式计算出补水所需的热量。

4、设备配置及系统方案

4.1、一次性冲击负荷（初次充水或换水）计算(泳池)（按照冬天水温来计算）。一次性冲击负荷（初次充水或换水），按照换水量以及水温升来计算其总用热功率和小时用热功率（机器所需的制热功率），应以最冷工况计算，自来水平均温度按10℃计算；换水周期本方案取48小时。

总用热功率：

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

小时热功率：Pzh=Qzh/T kw

Pzh=（1.15×750×（28-10）/0.86）/48

=376.1KW

式中：

V----游泳池的总容积，m3；（V=750 m3）

t2----池水所需的温度，℃；（t2=28℃）

t1----冷水温度，℃；（t2=10℃）

T----换水周期，h；（取T=48h）

1.15----考虑在换水周期内的热损失附加值。

4.2、日经常负荷计算：

泳池池水因水面蒸发，水面传导，池底和池壁传导而不断损失热量，因人们在游泳池内游泳，会损失一部分池水，必须不断补充，而补充水需加热，需要补充一部分热量；此外，整个泳池的设备和管道也在不断向周围环境排放热量。以上这些损失的热量，都需要不断补充，才能维持池水有一定的温度。这些热损失再加上游泳场馆淋浴等用热的负荷可以称之为经常性用热负荷。

由于蒸发散热，传导散热等计算十分复杂，而且必须有游泳池结构的详细尺寸，气象，土壤等资料，为了估算方便，可以将以上因水面蒸发，水面传导，池底和池壁传导而不断损失热量四项热量损失合并为一项，即：按游泳池水面面积m²计的平均热散失量，称之为弥补散热损失负荷；对于补水热损失，可以按补水量及补水温差进行计算而得，游泳池每天补水量占游泳池容积的百分数一般室内泳池取5%，室外取10%；至于游泳馆所用的淋浴、洗涤等生活热水用量的计算及制热所需负荷，可按常规计算。

弥补散热损失负荷计算：

当泳池池水水温为28℃，游泳馆内温度为25℃时，查得每平方米的池水散热量为349W/m2；泳池的表面积为500m2则：

泳池小时散热负荷Ph1=500m2×349W/m2=174500W=174.5KW

泳池日散热负荷为Qh1174.5KW×24h=4188kwh

补水补热负荷计算：

泳池补水需补热的小时功率（以最冷工况计算）按下式计算：

Ph2=（（V×B/24）（t2-t1））/0.86kwh

=[（750×0.05/24）×（28-10）]/0.86=32.7KW

日补水补热负荷：

Qh2=Ph2×24=32.7×24=784.88kwh

式中：Ph2---补水的补热功率，KW；

Qh2---日补水补热负荷，kwh；

V----游泳池容积，m3；（V=750m3）

B----补水量的百分数，%；（取B=5%）

t1----补水初温，℃；（t1=10℃）

t2----池水温度，℃；（t2=28℃）

4.3、日用总热负荷计算：

由以上计算知，该游泳池日使用总热负荷为：

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

4.4、热泵机组选型校核计算：

所选热泵机组应满足冬季一次换水要求，先初选热泵机组及台数，然后校核热泵机组在日经常用热负荷下工作时数是否在24小时之内。以冬季平均日气温及冬季冷水平均水温来计算，上海地区冬季室外湿球平均温度为4℃以上，热泵的制热量修正系数为0.65。

热泵机组选型计算：

由以上该恒温泳池一次性冲击负荷（初次充水或换水）计算知，初次充水或换水的小时热功率为：Pzh=376KW，则：

（1）初选“空气能热水中心机组功率为20匹热泵热水机组。该主机在额定工况下，其输入热功率为20KW，平均输出功率为52KW（冬天工况下）。

（2）主机台数N=Pzh/（80×0.65）=376/（80×0.65）=8台

（3）取整数台8。

说明：空气源热泵系统常规用于制取生活热水，实际上空气源热泵用于泳池系统恒温加热是目前热源当中最适用，最经济的，是真正符合热泵本身的特性，在珠三角，长三角以市场已经被广泛的运用。

在泳池配置空气源热泵系统时建议甲方选用：空气预热加板式换热器的模式进行对泳池进行加热恒温（如选用镍白铜热泵机组对于甲方增加初始投资，增加后期清洗主机频率）。

空气源热泵系统和太阳能系统组成混合系统进行加热制取热水的比例：一般在甲方没有要求初始投资及方案要求前提下，以空气源热泵为主热源制取热水，太阳能制取热水配置以空气源热泵制取热水的三分之一为宜。