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泳池恒温所需热量的简单计算及配置热泵的方案分析

2017-09-23 8页 doc 23KB 70阅读

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泳池恒温所需热量的简单计算及配置热泵的方案分析泳池恒温所需热量的简单计算及配置热泵的方案分析 泳池恒温所需热量的简单计算及配置热泵的方案分析 近年来,随着我国经济的稳定发展与人民生活水平的不断提高,科学性的全民健身运动正悄然兴起。游泳运动在我国是一项具有广泛群众基础的体育运动,随着我国游泳运动员在世界大赛取得优异成绩,进一步推动了这项运动的开展,全国各地很多企事业单位特别是学校、宾馆酒店及别墅等都纷纷兴建游泳池。 目前很多在建或已建的室内外标准泳池、娱乐性泳池、**池、桑拿池等都考虑设计或改造成具有恒温功能的设施,在冬季能投入使用,以达到降低空置率并增加收入等目的。但...
泳池恒温所需热量的简单计算及配置热泵的方案分析
泳池恒温所需热量的简单计算及配置热泵的分析 泳池恒温所需热量的简单计算及配置热泵的方案分析 近年来,随着我国经济的稳定发展与人民生活水平的不断提高,科学性的全民健身运动正悄然兴起。游泳运动在我国是一项具有广泛群众基础的体育运动,随着我国游泳运动员在世界大赛取得优异成绩,进一步推动了这项运动的开展,全国各地很多企事业单位特别是学校、宾馆酒店及别墅等都纷纷兴建游泳池。 目前很多在建或已建的室内外标准泳池、娱乐性泳池、**池、桑拿池等都考虑设计或改造成具有恒温功能的设施,在冬季能投入使用,以达到降低空置率并增加收入等目的。但热水恒温所需耗热量的计算,是一项很复杂的工作,因为泳池面散热、补充水量的耗热、泳池与池壁传热等过程是一种复杂的过程,如再增加室内泳池采暖、淋浴等耗热量,其计算就更复杂。 我司专门从事设计、安装热水系统工程,多年来承接过不少室内外泳池、**池、桑拿池等热水恒温工程,总结出一套简单的恒温所需热量的计算方式。为说明方便,本文以我司曾承接过的某一工程项目作为例子,进行分析参考。 本文同时运用大量数字计算,通过对燃油锅炉、电加热器、燃气锅炉等几种加热设备为满足热水恒温所消耗的能耗,及进行经济效益分析,证明了如泳池恒温选用热泵热水机组作为主加热设备,节能效果非常显著。 (一)设计内容及范围 1、设计参数: (1) 某培训中心现有室外娱乐性泳池一个,泳池表面呈不规则几何形状,且各处水深最深处约1.5米;附属儿童娱乐池为最浅处约0.5米,整体计算深度按1.4米计。据现场测量,泳池表面积为402.7m2,设计计算按400 m2计。则根据泳池表面积及计算深度可得泳池容积约560m3,考虑到可能因测量误差造成泳池实际容积大于上计算值,所以以下设计中泳池容积统一按600m3计。 (2) 室外泳池配有循环过滤系统,采用砂罐过滤器24小时过滤,直接人工投药消毒杀菌,手动人工补充水量。 (3) 泳池旁附属安装一套离泳池水面高约7米总宽约2米的瀑布水景系统,瀑布用水直接从泳池底部抽取,所配水泵为XX公司产品。据原系统记录档案及咨询,得出该瀑布用水泵最大扬程15米,最大排水量50m3/h。 2、设计内容:在现有的室外泳池系统中增加一套泳池恒温系统,该系统主加热机组选用节能、环保、安全的空气源热泵热水机组。因本系统为室外泳池,具有散热快、保温难等情况,且附属人工瀑布水景,增在了系统的耗热量,在本方案中,将会充分考虑以上各因素来设计泳池恒温系统的设备配置、安装方式等。 [Page] (二)设计依据 1、《建筑给水排水设计》GB50015—2003 2、《游泳池和水上游乐池给水排水设计规范》CECS14:2002 3、《建筑设计防火规范》2001年版(GBJ16-97) 4、《设备及管道保温设计导则》GB/T8175—1987 (三)设计参数 1、恒温水量计算参数:室外泳池容水量为600m3,恒定温度27?。 2、系统损耗系数:15%。 3、 维持600m3泳池水量的冬季最大耗能分析计算: (1)基本情况分析 广州市区冬季最低环境气温不低于3?(气温降为3?的情况极少见),一般在10?以下的气温累计不超过20天,5?以下的气温累计不超过5天,平均气温15?。由于泳池安装地点为从化,距广州市区北郊约120公里,全年整体气温无明显差异,因此本方案设计最低环境气温依广州市区定为3?。 广州市区冬季平均水温为15?,最冷天自来水温10?。本方案泳池补充水从附近的冷水蓄水池供给,水源为附近地面泉水过滤后储存,在冬季平均水温略低于广州市自来水温,本方案设计冷水计算温度 按最冷天水温10?计。 (2)按照热泵泳池机组的计算式,在冬季最冷时间段,泳池恒温过程中所需要的热量计算如下: ?泳池表面日散热量: Q1 = A×K1×K2×(t恒-t环)×T恒 (Kcal/天) Q1 = 400×7.85×1.53×(27,3)×24 =2767219.2 (Kcal/天) 其中: Q1—泳池表面日散热量 (Kcal/12h) A—泳池上表面积 (m2) K1—环境气温系数(本文中因泳池在室外,所以K值取7.85)(Kcal/m2???h) K2—其它综合系数(K值取1.53) (Kcal/??h) T恒—泳池日恒温时间 (h) t恒—泳池水恒定水温 (?) t环—最低环境气温 (?) ?泳池日补充冷水加热所耗热量: 现泳池每天是以手动人工方式补充冷水,无任何计量,依国家现行标准可按每日补充水量按池水容积 10%计,则补充水量为60m3,此时需要热量为:Q2 = qbc×C×(t恒,tl) Q2 =60×1000×(27,10)= 1020000 (Kcal/天) 其中: Q2—泳池日补充冷水加热所耗热量 (Kcal/天) qbc—泳池日补充水量 (?) C—水比热容 1000Kcal/(m3??) (?) tl—补水温度 t恒—泳池水恒定水温 (?) ?泳池附属瀑布水景日耗热量: 泳池附属的瀑布水景类似于中央空调中的开放自然通风式冷却塔,每日特别是冬季的散热量都非常大。据现场测量,在冬季寒流天,泳池水经流经瀑布水景装置后,水温可下降3,5?,本方案取最大值5?计。 另外,配置瀑布水景所用的水泵最大扬程为15m,最大排水量为50m3/h,根据该水泵的性能曲线图及现场情况,可以得出现场瀑布最大循环流量为20,30m3/h,本方案按最大30 m3/h计。瀑布水景每日9?00,18?00工作,工作时间为9小时。 此瀑布水景每日需耗热量为:Q3=qb×C×?tj×Tb (根据冷却塔热负荷计算方法) Q3=30×1000×5×9=1350000 (Kcal/天) 其中: Q3—瀑布水景冬季日耗热量 (Kcal/天) qb—瀑布最大循环流量 (?) C—水比热容 1000Kcal/(m3??) ?tj—瀑布水下降温度 (?) ?泳池日恒温所需总耗热量: Q = (Q1 + Q2 + Q3 ) ×(1+15%) (Kcal/天) 15%为总损耗系统,计算结果为: Q =(2767219.2+1020000+1350000 )×(1+15%)=5907802 (Kcal/天) 4、泳池加热机组的选择 选择条件以最低环境气温3?,日最大热量补充量为5907802Kcal为准。 6台套YRB-180-500机组在3?环境气温时,最大日有效产热量达到6116705 Kcal以上,大于5907802 Kcal 的要求。由于环境温度在5?以下的情况极其少见,因此6台机组同时启动的时间极少。多数情况下至少有一台闲置(按XX培训中心要求起到备用作用),而在夏季环境气温偏高时只需启动一台或完全闲置(一般情况而言,在广东地区,泳池实际所需加热运行的时间为10月初至次年4月底)。 [Page] (四)机组的可靠性保证 YRB-180-500机组内采用XX谷轮柔性涡旋式压缩机。机组采用了大换热面积的冷凝器和蒸发器,并配备有高压保护、低压保护、超水温保护、过流保护、缺相和相序保护、并配备有便于维护的高低压 显示和进出水温显示。 (五)选用YRB系列泳池专用热泵热水机组的经济效益分析 1、基本情况分析: 按广州市区实际情况,泳池的实际所需加热时间为11月1日至次年4月30日,共计180天左右。此时间段内平均每天所需热量为冬季最冷时泳池日恒温所需总耗热量的1/3,即5907802Kcal×1/3 ?1970000 Kcal。 1台YRB-180-500型热泵热水机组每度电的平均发热量为3200 Kcal/kw?h,则有 热泵热水机组平均每天的实际消耗为:1970000?3200 = 615.625 (kw?h) 每天的运行费用为: 1.00 × 615.625 = 615.625(元)(按每度电费为1.00元计) 全年180天费用为: 615.625 × 180 = 110812.50(元) 2、几种制热系统运行费用对比分析: (1)对照基准: 有无污有无危名 称 理论热值 热效率 是否方便 实际热值 能源单价 染 险 1.00 860 372% 3200 热泵热水无 无 方便 机组 元/(KW?h) Kcal/(KW?h) (广东年平均) Kcal/(KW?h) 柴油 10000Kcal/Kg 65% 6500Kcal/Kg 4.30元/L 有 危险 不方便 管道煤气 6000Kcal/M3 65% 3900 Kcal/M3 3.20元/M3 有 危险 较方便 电加热 860Kcal/(KW?h) 95% 820 Kcal/(KW?h) 1.00元/(KW?h) 无 危险 较方便 (2)几种制热系统各自的加热成本如下: 泳池容水量600M3,表面积400M2,恒温27?,全年总需加热时间按180天计,年均每日约需1970000 Kcal热量。则 有: 热泵热水机组:1970000 Kcal? 3200 Kcal/(KW?h) = 615.625( KW?h) 1.00元/ (KW?h)×615.625(KW?h) = 615.625元 燃油锅炉(柴油):1970000 Kcal?6500 Kcal/Kg = 303.077 Kg, 单位转换后为303.077 Kg?0.85 = 356.561 L,则 4.3元/L × 356.561 L = 1533.212元 燃气锅炉: 1970000 Kcal?3900 Kcal/M3 =505.128 M3 3.20元/M3×505.128 M3 = 1616.410元 电加热: 1970000 Kcal?820 Kcal/(KW?h) =2402.439 (KW?h) 1.00元/(KW?h)×2402.439(KW?h )= 2402.439元 (3)几种制热系统运行成本对比分析: ?月运行成本: 热泵热水机组: 615.625 × 30 = 18468.75 元 燃油锅炉(柴油):1533.212 × 30 = 45996.36 元 燃气锅炉: 1616.410 × 30 = 48492.30 元 电加热: 2402.439 × 30 = 72073.17 元 ?年运行成本: 热泵热水机组: 615.625 × 180 = 110812.50 元 燃油锅炉(柴油):1533.212 × 180 = 275978.16 元 燃气锅炉: 1616.410 × 180 = 290953.80 元 电加热: 2402.439 × 180 = 432439.02 元 ?热泵热水机组与其他制热系统年运行成本对比: 较燃油锅炉节约:275978.16 - 110812.50 = 165165.55 元 (节约率:59.8%) 较燃气锅炉节约:290953.80 - 110812.50 = 180141.30 元 (节约率:61.9%) 较电锅炉节约: 432439.02 - 110812.50 = 321626.52 元 (节约率:74.4%) 结论:泳池恒温系统采用泳池专用热泵热水机组,使用方便,安全、高效、节能、环保,运行费用最低,是恒温、加热 系统的首选设备。 (六)建议保温节能措施 由于泳池为室外泳池,无任何保温措施,若改造为恒温泳池,热量散失很大,导致能源浪费,增加机组运行时间,加大运行费用,且对机组寿命也会产生不利影响。 因此建议在泳池开放时间(按实际情况,泳池在夜间有八个小时不开放)之外,用专用的游泳池节能防腐盖膜覆盖泳池表面,以达到降低热量损耗的目的。 据泳池设备公司介绍,节能防腐盖膜产品具有如下特点: 1、防腐、防潮、保温; 2、盖膜采用中间夹泡,两面光滑的特制高级气垫膜(发泡PE); 3、盖膜支架采用高档不锈钢支架(进口塑料轴承); 4、移动方便、灵活。
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