摘要：本項(xiàng)目為濟(jì)南某健身場(chǎng)所游泳設(shè)施進(jìn)行泳池恒溫、游泳區(qū)地暖及該建筑內(nèi)配套淋浴用熱水項(xiàng)目。本工程分為3個(gè)系統(tǒng)：泳池恒溫系統(tǒng)、游泳池地暖系統(tǒng)、配套淋浴用熱水系統(tǒng)。熱泵機(jī)組、水箱及相關(guān)設(shè)備擬放置在屋面上。三個(gè)系統(tǒng)同時(shí)啟用，完美結(jié)合，保障設(shè)施內(nèi)泳池的安全使用和客戶的舒適享受，發(fā)揮熱泵的高效性減少能源的損耗。
　　關(guān)鍵詞：空氣能、泳池恒溫、采暖、熱水
　　一、工程項(xiàng)目概況　　

        本項(xiàng)目為游泳池恒溫、游泳區(qū)地暖及該建筑內(nèi)配套淋浴用熱水項(xiàng)目。根據(jù)甲方提供的資料可知，本工程可分為下述3個(gè)系統(tǒng)：
　　①泳池恒溫系統(tǒng)：泳池尺寸為25m×15m×1.8m。泳池為室內(nèi)游泳池，泳池恒溫取為28℃。泳池放在一層建筑屋面上。
　　③游泳池地暖系統(tǒng)：游泳池地暖覆蓋區(qū)總面積約為500平米，考慮泳池區(qū)層高較高，為保證游泳區(qū)人員舒適性，采用低溫地板輻射采暖系統(tǒng)，考慮建筑熱指標(biāo)取為150W/m2。
　　④配套淋浴用熱水系統(tǒng)：淋浴熱水系統(tǒng)需滿足300人洗浴需求，熱水供水采用集中浴室熱水供水方式，設(shè)計(jì)需要回水。熱泵機(jī)組、水箱及相關(guān)設(shè)備擬放置在屋面上。
　　二、設(shè)計(jì)理念　　

        2.1采用整合設(shè)計(jì)原則，從項(xiàng)目立項(xiàng)到施工設(shè)計(jì)的整個(gè)過程，綜合考慮用戶的建筑物、使用工況、空氣源熱泵規(guī)格及性能參數(shù)、系統(tǒng)配置及運(yùn)行方式、使用和維護(hù)、節(jié)能與安全、經(jīng)濟(jì)效益等因素，均應(yīng)符合工程系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則。
　　2.2力求使空氣源熱泵效果最佳，最大限度降低電能消耗，從而達(dá)到節(jié)約費(fèi)用開支的目的。
　　2.3系統(tǒng)設(shè)計(jì)的先進(jìn)性、安全性、可靠性、耐久性等綜合考慮。
　　4.4較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，為客戶在環(huán)保、節(jié)能、文明用水、洗浴檔次等方面提供一套可靠的硬件設(shè)施。
　　三、設(shè)計(jì)依據(jù)　　

        3.1建筑給水排水設(shè)計(jì)手冊(cè)
　　3.2建筑給水排水設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50015―2003）
　　3.3建筑給水排水和熱水供應(yīng)設(shè)計(jì)規(guī)范
　　3.4給水排水國(guó)家建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)圖集
　　3.5商業(yè)或工業(yè)用及類似用途的熱泵熱水機(jī)（GB/T 21362-2008）
　　3.6游泳池和水上游樂池給水排水設(shè)計(jì)規(guī)程（CECS 14：2002）
　　3.7《暖通空調(diào)》（第二版）
　　3.8《民用建筑空調(diào)設(shè)計(jì)》（第二版）
　　3.9《采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50019-2003）
　　3.10熱泵熱水系統(tǒng)選用與安裝（06SS127）
　　3.11熱泵產(chǎn)品樣本及說明書（天舒電器有限公司）
　　3.12熱泵智能環(huán)境模擬實(shí)驗(yàn)室的運(yùn)行數(shù)據(jù)（天舒電器有限公司）
　　3.13客戶提供的數(shù)據(jù)和圖紙
        四、設(shè)計(jì)參數(shù)　　

        4．1 配套淋浴用熱水系統(tǒng)設(shè)計(jì)參數(shù)

　　4．2 泳池恒溫系統(tǒng)設(shè)計(jì)參數(shù)

　　4．3 泳池區(qū)地暖系統(tǒng)設(shè)計(jì)參數(shù)

　　冬季大氣壓：1020.2KPa
　　冬季采暖室外計(jì)算干球溫度為：-7℃；冬季室外平均風(fēng)速：4.3m/s；
　　設(shè)備選型環(huán)境溫度；冬季：0℃
　　五、設(shè)計(jì)計(jì)算　　

         5.1淋浴用生活熱水系統(tǒng)：
　　15t熱水，15t冷水加熱到55℃的日耗熱量按公式Qd =qr×m×c×ρ×（tr-tL）×Kc /860計(jì)算得：934KW。以機(jī)組工作20小時(shí)計(jì)，小時(shí)耗熱量為49kw。
　　根據(jù)經(jīng)驗(yàn)初定選用3臺(tái)DKFXRS-17ⅡB熱泵機(jī)組。參照低溫（7℃）工況檢測(cè)報(bào)告的數(shù)據(jù)，DKFXRS-17ⅡB熱泵機(jī)組制熱量為16.5kw，那么初定熱泵數(shù)量的總制熱量為：16.5×3=49.5kw/h＞49kw/h（熱泵機(jī)組設(shè)計(jì)小時(shí)供熱量），那么，初定3臺(tái)DKFXRS-17ⅡB型熱泵機(jī)組滿足熱水制備需求。根據(jù)客戶要求，采用市政熱源作為冬季熱泵機(jī)組制熱量衰減嚴(yán)重或熱泵機(jī)組故障時(shí)的輔助加熱熱源。
　　所需設(shè)備：

　　5.2泳池恒溫系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算
　　泳池水表面蒸發(fā)損失的熱量：Q=4.1868×375×581.4×（0.0174×0.2+0.0229）×（28.3-17）=272108.3kJ/h,所以泳池水表面蒸發(fā)損失的熱量：272108.3kJ/h。泳池的水表面、池底、赤壁、管道和設(shè)備等傳導(dǎo)所損失的熱量，應(yīng)按泳池水表面蒸發(fā)損失熱量的20%計(jì)算確定：54421.65kJ/h。補(bǔ)充新鮮水加熱所需的熱量為141304.5kJ/h。泳池恒溫總耗熱量為130KW。綜合考慮初期投資、運(yùn)行費(fèi)用及使用保障，系統(tǒng)初步選用3臺(tái)DKFXRS-64ⅡB03型空氣能熱泵機(jī)組，查機(jī)組樣本可知：0℃工況下，DKFXRS-64ⅡB03熱泵機(jī)組制熱量為54.1KW。因此3臺(tái)熱泵機(jī)組基本滿足恒溫需求。
　　所需設(shè)備：

　　5.3游泳區(qū)地暖系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算
　　由于各項(xiàng)資料均不夠完善，所以我公司只能采用多年采暖設(shè)計(jì)安裝經(jīng)驗(yàn)值估算，根據(jù)所在地區(qū)氣象參數(shù)和房間用途，設(shè)計(jì)采暖建筑熱指標(biāo)為150W/平米（地暖敷設(shè)面積）。游泳池區(qū)建筑面積約為500m2。則冬季地暖系統(tǒng)總耗熱量：150W/O×500O÷（1-5%）≈79kW針對(duì)本項(xiàng)目，采用“天舒”空氣源熱泵熱水機(jī)組制取地板采暖循環(huán)水。
　　所需設(shè)備：

        六、運(yùn)行成本分析　　6.1淋浴熱水系統(tǒng)
　　計(jì)算前提：
　　①

　　②

　　③DKFXRS-17ⅡB

　　1） 淋浴熱水系統(tǒng)空氣源熱泵系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用：

　　冬季啟用輔助熱源（市政蒸汽）天氣的平均溫度0℃，計(jì)有60天。其中5℃溫升需要電輔助加熱來完成，即有5250kcal熱量需要電加熱完成。那么，冬季采用輔助加熱的運(yùn)行費(fèi)用為：5250÷600000÷90%×200×60=117元。因此，空氣源熱泵淋浴用熱水系統(tǒng)每噸水日平均運(yùn)行費(fèi)用為：（1279+936+2874+117）÷365=14.3元
　　2） 燃?xì)忮仩t系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用：

　　每噸水日平均運(yùn)行費(fèi)用：(2350.7+1851+4086)÷365=22.7元
　　3） 市政蒸汽系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用：

　　每噸水日平均運(yùn)行費(fèi)用：（1711.6+1347+2975）÷365=16.53元
　　4） 燃油鍋爐系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用：

　　每噸水日平均運(yùn)行費(fèi)用：（4444+3500+7727）÷365=43元
　　5） 電鍋爐系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用

　　每噸水日平均運(yùn)行費(fèi)用：（5655.1+4453+9832）÷365=54.6元
　　6.2泳池恒溫系統(tǒng)
　　計(jì)算前提：
　　① 氣象參數(shù)同上
　　② 兩個(gè)泳池恒溫小時(shí)耗熱量：

　　③ 各種熱源計(jì)算參數(shù)同上
　　④ DKFXRS-64ⅡB03：

　　1) 空氣源熱泵系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用：

　　全年運(yùn)行費(fèi)用：36741.2+27679+75181=13.96萬元
　　2) 燃?xì)忮仩t系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用：

　　全年運(yùn)行費(fèi)用：85354.5+73867.5+136500=29.57萬元
　　3)燃油鍋爐系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用：

　　全年運(yùn)行費(fèi)用：161396+139676+258107=55.92萬元
　　4）市政蒸汽系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用：

　　全年運(yùn)行費(fèi)用：62142+53779+99378=21.5萬元
　　5）電鍋爐系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用：

　　全年運(yùn)行費(fèi)用：205364+177726+328421=52.67萬元
　　6.3游泳區(qū)地暖系統(tǒng)
　　計(jì)算前提：
　　①本工程所在地冬季采暖季約有150天。
　　②熱源計(jì)算參數(shù)同上。
　　③7棟建筑冬季地暖總耗熱量為79kw，冬季需投入輔助熱源（市政蒸汽）的天數(shù)約為60天。
　　1、最冷日冬季12小時(shí)采暖耗熱量計(jì)算：
　　最冷日冬季12小時(shí)滿負(fù)荷率約85%，
　　最冷日冬季12小時(shí)采暖耗熱量: Q冬. 12小時(shí)= 79×12×85%=805.8kw.h
　　2、采暖季節(jié)耗熱量計(jì)算：
　　根據(jù)氣候和使用情況，預(yù)計(jì)全年需要采暖的時(shí)間約150天，但每天需要的熱量差別較大，估計(jì)在10-100%之間。我們按150天內(nèi)每天平均負(fù)荷為最冷日冬季12小時(shí)采暖耗熱量55%估算。
　　則全年采暖量為：Q冬.全年 = Q12小時(shí)×150×55%=805.8kw.h×100×55%=44319kw.h
　　1）空氣源熱泵系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用（采暖季節(jié)）
　　熱泵冬季平均效率為300%
　　熱泵冬季運(yùn)行費(fèi)用為：W熱泵 =44319/300%×1=1.47萬元
　　2）燃油鍋爐系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用(采暖季節(jié))
　　全年運(yùn)行費(fèi)用：44319kw.h×860÷10200÷85%×8.5=3.74萬元
　　3) 燃?xì)忮仩t系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用（采暖季節(jié)）
　　全年運(yùn)行費(fèi)用：44319kw.h×860÷8600÷80%×3.5=1.94萬元
　　4) 市政蒸汽系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用（采暖季節(jié)）
　　全年運(yùn)行費(fèi)用：44319kw.h×860÷600000÷90%×200=1.41萬元
　　5) 電鍋爐系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用（采暖季節(jié)）
　　全年運(yùn)行費(fèi)用：44319kw.h÷95%×1=4.67萬元
　    七、方案說明　　

        7.1本工程中，配套淋浴熱水系統(tǒng)：
　　1）3臺(tái)DKFXRS-17ⅡB熱泵機(jī)組與15T不銹鋼保溫水箱連接循環(huán)加熱。各熱泵機(jī)組之間相互獨(dú)立；
　　2）熱泵水箱根據(jù)水箱液位和水箱水溫控制，當(dāng)?shù)鸵何恍盘?hào)和水箱內(nèi)部高溫信號(hào)同時(shí)送至電磁閥時(shí)，補(bǔ)水電磁閥打開進(jìn)行補(bǔ)水；當(dāng)高液位信號(hào)和水箱內(nèi)部溫度開關(guān)低溫信號(hào)任一送至電磁閥時(shí)，補(bǔ)水電磁閥關(guān)閉停止補(bǔ)水。水箱液位、溫度的設(shè)定可根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整；
　　3）熱泵的啟停受水箱溫度控制，也可以手動(dòng)控制。當(dāng)水箱溫度低于設(shè)定溫度時(shí)，熱泵啟動(dòng)加熱；當(dāng)水箱溫度高于設(shè)定溫度時(shí)，熱泵關(guān)閉；
　　4）熱水供水?dāng)M采用水泵變頻恒壓供水方式。回水由電磁閥及回水管上溫度控制；
　　5）系統(tǒng)配置輔助加熱熱源，滿足在冬季極端溫度條件下或機(jī)組檢修時(shí)，系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)需求。
　　7.2泳池恒溫系統(tǒng)：
　　熱泵機(jī)組與泳池連接循環(huán)加熱。當(dāng)泳池內(nèi)水溫降低時(shí)溫度開關(guān)傳送低溫信號(hào)至熱泵機(jī)組時(shí)，熱泵啟動(dòng)開始對(duì)泳池中的水循環(huán)加熱，另當(dāng)泳池內(nèi)的水溫達(dá)到設(shè)定溫度時(shí)，熱泵自動(dòng)停機(jī)；建議熱泵機(jī)組連接在泳池水處理設(shè)備之前，保證熱泵系統(tǒng)運(yùn)行的單獨(dú)性與穩(wěn)定性；針對(duì)泳池池水質(zhì)中含有腐蝕性較強(qiáng)的消毒氯，主機(jī)內(nèi)換熱器材質(zhì)在不影響換熱效率的前提下做了加厚防腐處理。
　　7.3泳池區(qū)地暖系統(tǒng)
　　1）空氣源熱泵機(jī)組作為該系統(tǒng)冬季采暖系統(tǒng)的熱源，為熱源系統(tǒng)提供50℃/45℃的采暖循環(huán)熱水。該系統(tǒng)需保證系統(tǒng)末端分、集水器系統(tǒng)一直暢通；
　　2）若冬季不需地暖，則需排空機(jī)組和系統(tǒng)內(nèi)的水，防止水管路或管件凍結(jié)；
　　3）地暖系統(tǒng)膨脹水箱若安裝在環(huán)境溫度低于0℃以上時(shí)可不設(shè)循環(huán)管。膨脹水箱箱底至少比室內(nèi)供暖系統(tǒng)最高點(diǎn)高出0.3米。
        八、投資效益

　　淋浴熱水熱泵系統(tǒng)與常規(guī)能源系統(tǒng)對(duì)比匯總表

　　泳池恒溫系統(tǒng)與常規(guī)能源系統(tǒng)對(duì)比匯總表

　　泳池區(qū)地暖系統(tǒng)與常規(guī)能源系統(tǒng)對(duì)比匯總表
　　注：上述各表中的相關(guān)數(shù)據(jù)雖不能完全反映全部的運(yùn)行數(shù)據(jù)，但可從比較宏觀的方面反映出系統(tǒng)主要的運(yùn)行費(fèi)用。 B、D、E為鍋爐類方案，需增加鍋爐的日常維保、檢測(cè)及管理人員費(fèi)用，其中天然氣管路敷設(shè)需要增加開戶費(fèi)用等；C為蒸汽換熱方案，同樣需要開戶費(fèi)用增加，設(shè)備日常維保、檢測(cè)及管理人員費(fèi)用。A為熱泵熱水方案，可實(shí)現(xiàn)全年無人管理，系統(tǒng)自動(dòng)運(yùn)行，不存在壓力容器等高危設(shè)備，安全性能較鍋爐很強(qiáng)。
　　天舒熱泵機(jī)組，一年四季可全天候運(yùn)行，管理方便、安全可靠、不占用室內(nèi)空間、不需設(shè)機(jī)房專職人員，系統(tǒng)運(yùn)行過程中無任何安全隱患，絕對(duì)安全環(huán)保，使用壽命可長(zhǎng)達(dá)15年以上，設(shè)備性能穩(wěn)定，可實(shí)現(xiàn)無人操作（全自動(dòng)化智能控制）。可節(jié)省每年的人工費(fèi)、年檢費(fèi)用、燃料采購(gòu)等間接費(fèi)用，只要少量電能即可產(chǎn)生大量熱水，且不產(chǎn)生任何污染，既響應(yīng)了國(guó)家倡導(dǎo)的利用可再生能源的號(hào)召，又可體現(xiàn)管理者綠色、節(jié)能、環(huán)保的意識(shí)和理念。
　　與其他熱水方案相比，初始投資相對(duì)高些，但熱泵熱水機(jī)組只需很低的運(yùn)行費(fèi)用，用戶只需經(jīng)過很短時(shí)間的運(yùn)行即可完全收回初投資。
　　最后，我們負(fù)責(zé)地向用戶推薦使用空氣源熱泵熱水系統(tǒng)。