一、工程概况
1、项目概况:
北京市某室内标准游泳池规格为长度:50米,宽度:21米,深度:1.8米,通过计算得出泳池总容量为1890立方米。泳池专用空气源热泵安装在室外,北京在2019-12-30最低气温零下12度,固选用喷气增焓压缩机系统的超低温泳池热泵,泳池水恒温在28~31℃。
超低温泳池热泵采用美国谷轮喷气增焓压缩机、超大面积蒸发器、防腐蚀钛管换热器、电子膨胀阀、自动除霜装置、整个智能控制系统:采用全自动控制、恒温补水,24小时准确进行水温、水位检测,保证系统安全稳定运行,实现无人管理。
2、需增设备:
热 泵:24台25P泳池热泵机组
水 泵:热水循环泵
热水管线:PPR管 DN80
保温材料:户外管线为保温管
3、设计依据及原则:
01、《建筑给水排水设计规范》(GB50015-2009)
02、《屋面工程质量验收规范》(GB50207-2002)
03、《建筑给水排水及采暖工程施工质量验收规范》(GB50242-2002)
04、《建筑电气安装工程施工质量验收规范》(GB50303-2002)
05、《建筑工程施工质量验收统一标准》(GB50300)
06、《设备及管道保温技术通则》(GB 4272)
07、《建筑荷载规范》(GBJ17-88)
08、《电气装置安装工程低压工程施工及验收规范》(GB50254)
09、《制冷设备、空气分离设备安装工程施工及验收规范》(GB/50274-98)
10、《自动化仪表安装工程质量检验评定标准》(GBJ131-90)
二、方案设计
1、设计参数:
1.1室外气象条件:
冬季室外干球温度(当地最冷月平均气温):零下1℃;
冷水计算温度(当地最冷月平均水温):8℃
1.2. 设计参数:
1)游泳池恒温设定:30±1℃。
2)水的比热C取1kcal/kg·℃。
2、热力计算及设备选择:
假设泳池设计水温为30℃,由于池区位于室内,在冬季时室内平均环境温度约17℃,空气相对湿度70%。
(1)初始加温(未加上加热过程中的散热)
由于泳池水量过大,初始加温时间设计为48小时,则
式中:——游泳池加热所需的热量(kcal/h);
——平日均用水量,1890000L;
c——水的定压比热容,c=1kcal/(kg);
——水的密度,1kg/L;
——贮热水箱内水的终止温度,30;
——水的初始温度,8;
——加温设计时间,48h;
Q1=1890000L×(30℃-8℃)/ 48h=866250kcal/h
(2)恒温
池水平时恒温系统热负荷包括:池水水面蒸发损失的热量;池水表面、池底、池壁、管道和设备的传热热损失;补充水所需要的热量。
1、游泳池水表面蒸发损失的热量。按下式计算:
式中 Qz——游泳池水表面蒸发损失的热量(kcal/h);
β——压力换算系数,取133.32Pa;
ρ——水的密度,1.0kg/L;
у——与游泳池水温相等的饱和蒸汽的蒸发汽化潜热,580kcal/kg;
VW ——游泳池或水上游乐池水面上的风速(m/s),一般按下列规定采用:室内
游泳池或水上游乐池VW =0.2~0.5 m/s;露天VW =2~3 m/s;
Pb——与泳池水温30℃对应的饱和空气的水蒸汽分压力,4241Pa;
Pq——在70%湿度下,与室内温度17℃对应的水蒸汽压力,1900Pa;
A——游泳池的水表面面积,m2;
B——标准大气压力,101325Pa;
B’——当地的大气压力,101325Pa。
Qz =(1/133.32Pa)×1.0kg/L×584kcal/kg×(0.0174×0.5m/s+0.0229)
×(4241Pa-1900Pa)×1050m2×(101325Pa/101325Pa)=340247kcal/h
2、游泳池的水表面、池底、池壁、管道和设备等传导所损失的热量,应按游泳池水表面蒸发损失热量的20%计算确定:
即:Qs=20%×Qz=340247kcal/h×20%=68049kcal/h
3、游泳池补充水加热所需的热量,应按下式计算:
式中 Qb——游泳池补充水加热所需的热量(kcal/h);
qb——游泳池每日的补充水量(L),1890000L×5%;
у——水的密度,1.0kg/L;
tr——游泳池水的温度,30℃;
tb——游泳池补充水水温,8℃;
T——加热时间,24h。
Qb=1890000L×5%×1.0kg/L×(30℃-8℃)/24=86625kcal/h
5、热负荷总归纳:
水池初次加温:Q1+(Qz+Qs)/2=866250kcal/h+(340247kcal/h+68049kcal/h)/2=1070398kcal/h
水池平时恒温:Qz+Qs+Qb=340247kcal/h+68049kcal/h+86625kcal/h =494921kcal/h
3、设备选型:
每台25匹超低温泳池热泵在室外环境温度-1℃时的输出功率为45580kcal/h。
①初始加温装机容量:1070398kcal/h÷45580kcal/h.台=23.48台
②水池恒温装机容量:494921kcal/h÷45580kcal/h.台=10.85台
③选型该项目选择24台25匹空气源热泵热水机组可满足加热恒温。
三、运行成本分析
1、基本数据:
1、能源单价:电费1元/kwh(平均电价)
2、运行费用计算:
水池平时恒温时,维持一天的热量:Q=494921kcal/h×24h=11878104kcal。
年均热量约为50%左右,即5939052kcal
不同冷水温度,所需加热热量不同,运行费用亦会有所变化。
泳池恒温:5939052kcal÷(860kcal×350%)×1元/kwh = 1973元/天
-1℃环境温度初次加热费用:21.5KW×24台×48小时×1元/kwh = 24768元