浅谈”三集一体”热泵在游泳池中的应用

颜世峰

马鞍山市博浪热能科技有限公司，安徽省马鞍山市， 243000

摘要：本文针对小型室内游泳馆的暖通系统设计，分析了传统室内游泳池常见问题，重点介绍了现代室内恒温游泳池除湿及加热的方法，即根据热泵原理制成的热泵热水机组，在制热保证池水恒温的同时，充分利用热泵回收低位热能(游泳池室内空气的显热和潜热)的特点，对游泳池室内空气进行降温，除湿，达到改善游泳馆室内空间的空气环境的目的，该机组称为“三集一体”热泵。从设计者的角度，分析了室内恒温游泳池空气状态参数的确定，热损失和用热要求以及计算方法供参考，阐明三集一体热泵在游泳馆这一特殊环境中应用的优越性，为读者提供热泵应用的新思路。

关键词：热泵热回收；除湿；三集一体热泵

前言：室内恒温游泳池水体热量损失主要由水体表面蒸发、水面传导、池底和池壁传导而不断损失热量；其次，因人们在游泳池内游泳，会损失一部分池水，必须，不断补充，而补充水需加热，需要补充一部分热量；此外，整个游泳池的设备和管道也在不断向周围环境排放热量。以上这一些损失的热量，都需要不断补充，才能维持池水有一定的温度，这些热损失再加，上游泳场，馆淋浴等用热的负荷可以称之为经常性用热负荷。另外，恒温池水也有一次性全部更换新的要求。为了清洗，消毒的要求，在一定时段内，要求将池水全部放空，重新输入温水。如果补充的水是冷水(水温在5~15℃) ，那末，加热整池水需要的用热量就是一次性冲击负荷。

1 三集一体室内泳池热泵工作原理

三集一体室内泳池热泵是集池水加热、除湿和空调于一体，大量回收并综合利用能量，保持泳池恒温恒湿，并克服高湿、高氯环境等诸多问题，通过春夏秋

冬季节运行模式的改变，达到高效节能的运行，其工作原理简言之，即是将池水表面蒸发热损回收利用，转移入池水和空气中，弥补池水和空气热损，同时实现空气调节除湿功能，并补入一部分新风，送入室内，保证室内空气品质和不结露。其工作程序大致可分为两步；第一步，室内热湿空气首先经过热交换器与室外新风进行热交换，变成暖湿空气，然后暖湿空气流经蒸发器，温度下降，水汽凝结成冷水滴从空气中分离出来，使空气干爽，实现空气除湿功能;同时，空气冷却、水汽凝结及冷却过程中释放出的热能(潜热和显热)被冷媒吸收。第二步，冷媒吸收的热能，首先(潜热)经热交换器加热池水，实现池水加热功能:余热(显热)经空气冷凝器，加热冷却的室内空气，实现空气保温功能。当冬季热泵回收的热能不足以满足要求时，由辅助空气加热器补充提供室内热空气所需的热能。热泵只需提供其本身的运行电能，即能按上述工作程序不.断循环运行，以较低的能耗，实现池水加热、空调、除湿三大功能。

2 游泳池室内空气参数的确定

室内游泳馆采暖空调设计首先要考虑游泳者全年舒适要求，这包括游泳者在水中的舒适性，以及入水前和出水后在陆上的舒适性，游泳者的舒适感很大程度取决于池水温度和池厅空气的参数。国际游泳池设计标准规定水温26~28”摄氏度，池厅空气温度高于池水温度1~2”摄氏度，相对湿度一-般为50%~70%，但不超过75%，风速控制在0.2m/s左右。本工程池水温度设定为26'摄氏度，室内空气温度取28摄氏度。由于空气湿度对人们的舒适感也有密切的关系。相对湿度低，空气干燥同时空气中水蒸汽分压力低，会使刚出水面的润湿皮肤表面水分蒸发加速，从人体带走蒸发潜热，容易使人产生寒冷的感觉。同时水分蒸发多，室内空气含湿量增加，使消除室内余湿所需的通风量增加，则相应增加，冬季加热送入室内新风的负荷。若相对湿度过高，则室内空气含湿量过大，会使空气露点提高，使围护结构内表面产生结露现象，综合以上利弊分析，本工程采用60%，此时室内空气的含湿量为14.4gkg，露点温度为19.2摄氏度。

3 辅助加热配置校核计算应用

在夏季制冷围护结构按150W/m2计算，泳池池厅面积为830mr，则夏季制冷为150x830=124.5kW，由于此热泵的制冷量为96kW，还需要补充30kW的冷量才能满足制冷的要求。泳池在冬季采暖围护结构按130W/m2计算，泳池池厅面积为830mr，则冬季采暖为130x830==108kW，需要在风管上安装110 kW的换热器。夏季接入空调的冷冻水制冷，冬季接入采暖热水进行采暖，按上述配置既满足泳池水的初次加热需要，又满足室内空气舒适度的要求。另外，由于儿童池的面积较小只有25mr，按泳池初次加热时间校核计算，初次加热所需的热量为10 kW。

4 三集一体热泵在游泳池中的实际应用

三集一体是泳池室内大厅除湿、室内大厅空调、池水加热恒温等三大模块功能于一体的设备。主要应用于游泳馆、全民健身中心、水上乐园等室内需要除湿的场所。三集一体泳池恒温除湿热泵集池水加热、除湿及空气调节三项功能于一体，称为三集一体热泵，亦称除湿热泵，保持室内泳池恒温恒湿，能源消耗远较其他方法为低。 运行环境及运行范围三集一体泳池恒温除湿 热泵工作气温一般可低至4℃，配置低温功能的工作气温可低至-5℃。三集一体泳池恒温除湿热泵充分考虑到大陆地区不同区域的用户，对室内泳池热泵的使用要求不同。南方区域的用户主要考虑夏季制冷功能，北方区域的用户主要考虑冬季回收除湿的热量供暖。所以，三集一体室内泳池除湿热泵分别设计了南方机型和北方机型，可以满足不同用户的需求，以达到更好的运行效果。

第一；三集一体除湿热泵，是指具有：泳池水热水、泳池室空气除湿、室内空调三样功能集一体的热泵，该热泵一般还具有，新风排风功能，热回收功能，因此也有人叫它五集一体。第二；设备等传热损失只占总热损失的15～30%左右。池水表面蒸发造成室内泳池空气湿度加大，如不及时采取除湿以控制合适的湿度，天花板、墙壁、玻璃会凝结水滴，对室内装饰产生严重腐蚀，同时人体感觉不舒适。第三；常规的除湿方式既是外排暖湿空气，补进室外干燥空气并将其加热到室温。由此可见，常规”加热+空调”方式能源损失很大：冬季一方面需不断补充热量加热泳池水，另一方面又需补充热量加热空气，夏季还需不断补充冷量对引进室外新风进行降温处理。此设计运行费用较高。第四；能耗高解决措施；泳池内90%以上的能量损失是由于池水蒸发造成的，这部分能量大部分以水汽(潜热)的形式存在泳池空气中，如采用传统的通风除湿，一般排风量为每小时3倍的泳池空间容积，这在冬季会造成泳池室内的热量大量损失，在夏季则会造成泳池室内的冷量大量损失。为了补充泳池损失的能量，在传统通风除湿方式中，游泳池不得不采用锅炉、中央空调等提供大量的热源或冷源向泳池内补充能量，耗费大量的能源费用。第五；三集一体除湿热泵利用能源再生系统，在春、夏、秋三季完全可采用除湿热泵运行过程中回收的池水表面蒸发的水蒸气热量保持室内空气恒温恒湿和池水恒温。

结语

总而言之，更重要的是，三集一-体热泵是一项热泵能量回收技术，是集节能与环保一体的系统工程，在游泳馆空调系统中应用该项技术可取得明显的节能效果、环境效益和经济效益的，对改善能源消，耗结构，节省常规能源和保护环境等方面均具有重要的意义。

参考文献

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