游泳館節能改造項目案例分析

文_馮建茹 王奕 郝玲 王赫

1 北京科住物業管理有限公司 2 中國科學院計算機網絡信息中心

1 項目概況

本項目游泳館位于北京，屬于小型游泳館，室內環境溫度為26℃；泳池表面為280m2，泳池體積為380m3。該游泳館設計溫度為28℃，保證24小時游泳池水恒溫。

該項目為游泳館節能改造工程，游泳館原為天然氣熱力供熱，池水恒溫控制不均，且供熱管道較長，熱損失嚴重，導致能源浪費，整體能源費用較高，因此決定對游泳池及淋浴系統進行節能改造。

2 空氣源熱泵原理及優勢

空氣源熱泵技術是基于逆卡諾循環原理，建立起來的一種節能、環保、制熱技術 。空氣源熱泵的原理是熱泵機組在運行過程中，通過少量電能驅動壓縮機做功，通過自然能獲取低溫熱源，冷媒和水泵持續工作，合成高溫熱源，用來取暖或者供應熱水。

空氣源熱泵的優勢：

（1）用途廣泛。空氣源熱泵在大部分天氣條件下，可以實現一年四季、24小時不間斷供應。

（2）安全、環保。空氣源熱泵采用熱泵加熱的形式，無需燃煤或者天然氣，不會產生燃燒廢物。

（3）節能降耗。空氣能可免費獲得，不需要運輸，方便快捷，并且空氣源熱泵制熱效率高省電，可節能降耗。

（4）靈活。空氣源熱泵安裝靈活并且占地面積較小，不受位置的限制。

3 游泳館熱力計算

自來水冷水水溫的計算溫度以當地最冷月平均水溫資料確定，北京地區地面水溫度4℃，地下水溫度10～15℃。本文取自來水溫度為4℃。

3.1 游泳池熱損耗量計算

游泳池總熱損耗量Q，包含池面水蒸發損失的熱量Qs、池壁、池底、管道和水處理設備傳導散熱量Qt、補充新水加熱量Qf。

3.1.1 池面水蒸發損失的熱量計算

式中 y—與池水等溫的飽和水蒸汽的蒸發汽化潛熱，Kcal/kg；

Vf—池面上的風速，對室內泳池可取0.2～0.5m/s,對室外泳池可取2～3m/s；

Pb—與池水等溫的飽和空氣的水蒸氣分壓，mmHg；

Pq—浴池環境空氣的水蒸氣分壓，mmHg；

A—浴池池面面積，m2；

B—當地大氣壓，760/B可取1.0。

3.1.2 池壁、池底、管道和水處理設備傳導散熱量計算

3.1.3 補充新水加熱量計算

式中 qb—浴池在一天內補充新水的數量 L，按泳池容積的5%取；

ρ—水的密度, kg/L；

Ta—池水設計溫度, ℃；

Tf—補充新水水溫, ℃；

th—加熱設備一天內的運行時間,h。

Q=Qs+ Qt+ Qf=100380.82 Kcal/h

3.2 淋浴熱損耗量計算

體育館最高用水定額每人每次為最高日17～26L、平均日15～20L，使用時間為4h。此游泳館淋浴區有14個淋浴頭，每日使用時長為3h，根據熱水用量定額按照300L/h計算，淋浴水溫為35℃，則按照熱水用水量計算公式，淋浴室熱水所需熱量為QL=3×300×4.187×(35-4)×1×14×1.15=1880758.53KJ=449292.32Kcal

根據游泳館耗能計算可知，游泳池耗熱量為100380.82 Kcal/h ，故改造后的游泳池采用2臺95kW的空氣源熱泵機組，即可滿足供熱要求；淋浴系統每天的耗熱量為449292.32Kcal，為了保證系統的供水溫度穩定和系統循環的穩定，改造后的淋浴系統使用2臺8.36kW空氣源熱泵機組作為加熱設備，即可滿足供熱要求。

4 運行能耗及費用分析

4.1 改造前運行費用分析

4.1.1 游泳池運行費用分析（表1）

表 1 游泳池使用天然氣熱力費用

根據表1對游泳館改造前運行費用分析可知，每月耗熱量為284515502.84 KJ，每月天然氣供熱需要15016.26元，每年需要花費180195.15元，運行費用較高。

4.1.2 淋浴運行費用分析（表2）

表2 淋浴使用天然氣熱力費用

由表2可知，改造前的淋浴系統每月需要花費3019.26元，年費用為36231.13元。

4.2 改造后運行費用分析（表3）

表3 改造后游泳館年運行費用

4.2.1 泳池運行費用分析

泳池設計24h全天候恒溫，平均每天設備滿負荷運行時間約為14h，其它時間恒溫。游泳館所在地的電價為0.4883元/kWh。在計算中充分考慮了不同月份溫度的變化，對空氣源熱泵機組性能的影響。

4.2.2 淋浴運行費用分析（表4）

表4 改造后淋浴系統年運行費用

已知1L水溫升1℃需要1kcal熱量, 1kW·h=860kcal，在改造后淋浴系統計算中充分考慮了不同月份溫度的變化，對空氣源熱泵機組性能的影響。

由表3與表4可知，根據北京實際情況，改造后的游泳館，充分考慮到不同月份空氣源熱泵COP的不同，得出每月耗電量、每月電費用，得到游泳池的年運行費用為 138903.57元，淋浴系統的年運行費用為 26541.42元，游泳館共計年運行費用為165444.99元。改造后的游泳池借用空氣能，加之每度電費用較便宜，游泳館全年費用比改造前大幅度下降。

4.3 投資回收期分析（表5）

表5 工程改造前后費用對比

工程改造由游泳池系統改造與淋浴系統改造兩部分組成，整體投入為250111元，其中游泳池系統改造投入為161990元，淋浴系統改造投入為88121元。經計算，由表5可知，改造后游泳館每年共節約50981.29元；改造后的游泳館整體的投資回收期為4.91年，故空氣源熱泵系統比天然氣供熱經濟。

5 結語

空氣源熱泵技術較成熟且應用廣泛，本項目的游泳館在改造后，可節約資金50981.29元/年，投資回收期為4.91年，實現了節能、經濟、安全、環保的目標。