太陽能、空氣源熱泵結合的游泳池熱水工程設計

(山東同圓設計集團有限公司 山東 濟南 250014)

太陽能、空氣源熱泵結合的游泳池熱水工程設計

程中山

(山東同圓設計集團有限公司山東濟南250014)

空氣源熱泵熱水系統和太陽能熱水系統兩者結合起來,揚長避短、優勢互補,既達到節能減排,又能保證全年、連續供應熱水。本文在多個工程案例總結的基礎上，給出了運行較為成熟的泳池熱水工程集熱流程，并給出了簡要的計算演示。

太陽能；空氣源熱泵熱水機組；熱水

一、緒論

當前一些高檔小區及商業綜合體的售樓處、會所會有相應的游泳池配套設施，在項目的設計過程中，熱水形式需要綜合考慮設計規范、當地職能部門的要求、熱源性能等方面的因素，有些工程是在參考專業廠家提供的流程上深化的，實際上這些廠家針對各自的產品都有一定的傾向性。對此類精簡型的項目，如何在保證系統運行合理的基礎上，做到建筑節能化，就顯的至關重要。本文在多個工程案例總結的基礎上，給出下述的泳池熱水工程集熱流程，針對該流程圖，給出了泳池熱水系統的計算步驟。設計師在類似的泳池設計中，可以做到：1、直接參照該流程，用于泳池熱水的集熱側；流程可局部調整，用在集中熱水的集熱側；2、通過實例計算演示，可較為明了的得出相應的設備型號。

二、系統介紹

(一)運行策略和控制方案

(1)集熱器、空氣源熱泵置于屋頂；(2)采用兩個儲水箱：水箱放置在頂層機房。在天氣良好的情況下，儲水箱A中的水利用太陽能加熱，當日照不足或是陰雨天氣而恒溫箱水溫B低于設定值45°C時，熱量由空氣源熱泵或電加熱器提供。(3)溫差循環：集熱器與儲水箱之間的循環：當集熱器的水溫T1與儲水箱A的水溫T2的溫差大于10°C,且儲水箱A的溫度T2小于70°C時，電磁閥M8開啟和循環泵P1自動啟動；當兩者的溫差低于2℃時或儲水箱A的水溫T2大于70°C，電磁閥M8關閉和P1自動停止。兩儲水箱之間的循環：當儲水箱A水溫T2與儲水箱B的水溫T3的溫差大于5°C，且儲水箱B水溫T3低于50°C，循環泵P3自動啟動。空氣源熱泵啟動時，循環泵P3、P3'停止。(4)上水方式：采用電磁閥實現定水位上水，當儲水箱A中的水位低于L4水位時，電磁閥M1自動打開，到設定水位或是水滿時，自動關閉。保證儲水箱中始終有一定的水量，以滿足用戶用水的需求；(5)輔助加熱：當循環水泵P3循環2小時后，儲水箱B水溫T3仍小于45°C時，啟動空氣源熱泵及空氣源循環泵P4，同時電磁閥M3打開，電磁閥M4關閉；儲水箱B水溫大于50°C時，循環水泵P3停止。啟動空氣源熱泵加熱一小時后，T3仍小于45°C時，電磁閥M3關閉，電磁閥M4開啟，同時啟動電加熱器加熱；儲水箱B水溫T3大于50°C時，循環水泵P3停止。泳池和淋浴間不運行時，空氣源熱泵及電輔助加熱均停止工作。(6)管道循環：熱水供水采用變頻水泵供水。熱水系統運行時，若熱水回水管溫度T4低于40℃時，電磁閥M2打開，啟動變頻泵P2，低溫水流回水箱；若熱水回水管溫度T4高到45℃時，電磁閥M2關閉，增壓變頻泵P2啟動供水，從而保證用水舒適度。(7)防凍控制：當樓面循環管最低點溫度T5低于5°C時，電磁閥M1開啟和系統循環泵P1啟動系統循環，防止系統結凍。(8)泳池加熱系統為全自動運行,由溫控器控制加熱系統的啟停,溫控器上限溫度設定28度，下限溫度設定26°C。如探測池水池溫度低于26°C，則自動啟動循環泵P6和熱源間接加熱池水。如探測池水池溫度高于28°C，則自動關閉循環泵P6和熱源間接加熱池水。

(二)案例介紹

某濟南公寓樓地上6層為游泳池、5層局部為泳池循環機房。泳池水表面面積為300m2，泳池平均水深h=1.8m，設計泳池水溫為28℃，泳池初次加熱,熱損失為315KW，泳池維持恒溫需要的熱量為193KW。淋浴熱水量為55L/(人.天)(按建筑給排水設計規范GB50015-2003的表(5.1.1-1)計算,總用水人數為300人。泳池設計小時耗熱量Qh=163KW，設計小時熱水量qrh=2750L/h。6層屋面空間較大，可充分擺設太陽能集熱板。

1.設計參數及設備選擇

(1)年均溫度14.7℃，年均日輻照量17447KJ/m2，冷水計算溫度4℃。

(3)按照屋頂太陽能集熱板計算集熱水量(Vr=qrjd·Aj)：17.47m3

(4)太陽能集熱側水箱循環泵流量(qx=qgzAj):6.0L/s

根據06SS128太陽能集中熱水系統選用與安裝，雙水箱時，恒溫水箱的容積不宜小于集熱水箱容積的40%。調整后集熱水箱及恒溫水箱容積為：6.8m3

(7)空氣源熱泵供熱量(Qg=Qg1+Qg2)：985798KJ/h

(10)空氣源熱泵選型(Q=(Qg/k2*k3))：2464494.168KJ/h

(11)電輔助加熱

此流程中，電輔助加熱在非采暖季作用，最不利工況為春、秋分時刻，電輔助加熱供熱量為空氣源熱泵設計小時供熱量的30%計。

三、結論

1.太陽能與熱泵結合,取長補短,互為輔助,可以保證全年全氣候供熱,節能、環保和減排效果良好；2.該系統綜合考慮了太陽能、空氣源熱泵的特點，能夠在設計中方便設計師的工作，而不僅僅是依賴于設備廠家的設備選型，同時，由于太陽能供熱和空氣源熱泵,都會受天氣的影響,應在空調管路上或蓄熱水箱里適當加上輔助電加熱,這樣從總體來說,是經濟合理的。

[1]李德英.建筑節能技術.機械工業出版社，2006：1-15.

[2]十二五規劃全文，2011.

[3]太陽能與空氣源熱泵結合的熱水工程設計及技術經濟比較[J]，制冷技術，2009,1:5～11.

[4]鄭瑞澄等.民用建筑太陽能熱水系統工程技術手冊[M].北京：化學工業出版社，2006.

程中山(1983.05-)，男，漢族，工程師，碩士研究生，山東同圓設計集團有限公司，研究生方向城市管網優化。