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五分钟带你入门:室内泳池恒温除湿热泵设计!

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设计前几方面问题分析考虑


1、恒温泳池含湿量负荷大,一般来说恒温泳池吊顶较高,还有水池的泳池水面有很多的水份蒸发,排出泳池余湿和余热所需的风量很大,特别是在冬天热湿负荷更大。


2、恒温泳池一般都采用落地玻璃,因此冬季围护结构非常容易结露,再者泳池要利用天然自然采光,因为玻璃面积较大,所以冬季由于泳池室内温度与室外环境温度相差较多,露点较高,因此室内的热空气容易在围护结构冷凝结露形成水珠。


3、湿度太高有损人体健康和装修建筑,因为池水要采用液氯消毒,含有氯的水份散发到室内空气中,当含量超过1ppm时,将对人体有害,也会对泳池室内装饰制品有腐蚀作用。


4、新风热负荷损耗大,如上述第三点讲到由于氯气对人和物造成损坏,所以泳池热泵送风时要加入大量的室外新风,而在冬季室外新风温度较低,需要大量的热量对其加热,以达到室内状态点。


5、优先确定泳池水温。众所周知,人体由于新陈代谢生理作用不断产生热量,所产生的热量,除了要满足人体自身必要的生理要求以外,还必须通过对流、辐射和蒸发,不断地向体外散发出去,以保持人体热量的均衡,这样要使人体感动舒适。如果周围环境温度太高,会使人体产生的热量不易散发,人体就会感动到很热;如果周围温度太低,使人本产生的热量散发的太快,人体就会感到太冷。这不仅在空气中如此,在水中更是如此,因为人体对水的热转移系数比对空气要大(水的比热为1kcal/kgC,而干空气的比热为0.24kcal/kgC,明显小于水的比热)所以泳池热泵对泳池水的温度的要求要高过对空气的要求。所以 要先确定泳池水温,然后再来确定泳池室内区域的空气温度。


6、泳池室内区域相对湿度过高人员舒适度变差。池区的空气相对湿度必须考虑这样的两个问题,一是相对湿度过高,会使空气露点提高 ,而在冬季围护结构表面度较低时,很容易使其结露,特别是窗表面结露;二是对人体影响,相对湿度太低,会加速刚出来水面的人员皮肤表面水份的蒸发,而使用人体产生寒冷感觉。因此泳池室内空气的相对湿度一般为RH50-70%,不允许超过RH75%。以避免以上情况的发生。


7、控制好相对湿度避免发生结露,由于泳池区域室内温度一般都在28度,相对湿度又大于RH60%以上,根据泳池设计标准,室内含湿量不能大于14g/kg,即相当于露点温度不超过20度,所以控制好相对湿度就能保证室内湿度




案例分析

设计参数

夏季

冬季



空气调节干球温度℃

33.2

空调计算温度℃

-12

通风干球温度℃

30

通风干球温度℃

-5

日平均温度℃

28.6

采暖计算温度℃

-9

空气调节湿球温度℃

26.4

相对湿度

45

相对湿度

78

大气压力Pa

102040

大气压力Pa

99860

风速(m/s)

2.8

风速(m/s)

1.9





恒温计算

以某游泳馆为例,总面积约1380平方米,泳池上空高7米,其中温水池池水面积约350平方米,水深平均约1.1米,体积370立方,设计水温为37℃。

游泳馆内计算参数:设计室内温度:32℃;相对湿度70%;泳池水设计温度:37℃;室内水面风速:0.3m/s;


1) 冬季在室外气温最低-12℃情况下泳池表面蒸发损失的热量计算:


Qx = α· у ( 0.0174vf + 0.0229 ) (Pb - Pq) A(760/B)


式中 Qx—— 泳池表面蒸发损失的热量( kJ/h );


α—— 热量换算系数, α = 4.1868 kJ /kcal ;


у—— 与泳池水温相等的饱和蒸汽的蒸发汽化潜热( kcal/kg );


vf ——泳池水面上的风速( m/s ),一般按下列规定采用:室内水池 vf = 0.2~0.5 m/s ;露天水池 vf = 2~3 m/s ;


Pb—— 与泳池水温相等(37℃)的饱和空气的水蒸汽分压力( mmHg );


Pq——与泳池的环境空气温度(32℃)相等的水蒸汽压力( mmHg );


A——泳池的水表面面积( m2 );


B—— 当地的大气压力( mmHg )。


而泳池的水表面、池底、池壁、管道和设备等传导所损失的热量,占泳池水表面蒸发损失热量的 20% 。


查相关参数表可计算得

Qx = α· у ( 0.0174vf + 0.0229 ) (Pb - Pq) A(760/B)


=4.1868×579.15×(0.0174×0.3+0.0229)(47.13-25)×350×760÷765


=2424.8×0.02812×22.13×348


=525112( kJ/h )


2) 泳池每小时总损失热量:


加上泳池的水表面池底、池壁、管道和设备等传导所损失的热量,


泳池每小时总损失热量为:525112×1.2=630134( kJ/h ) =150505( kcal/h )


3) 泳池补水加热所需的热量:


Qb=αqbу(tr- tb)/t


式中 Qb——游泳池补充水加热所需的热量(kJ/h);


α——热量换算系数,α=4.1868(kJ /kcal);


qb——游泳池每日的补充水量(L);按泳池水量的7%确定;


у——水的密度(kg/L);


tr——游泳池水的温度(℃)。


tb——游泳池补充水水温(℃);


t——加热时间(h)。


查相关参数表可知:

qb=370m3×7%=25.9m3=25900L;


tr=37℃


tb=15℃


则 Qb=αqbу(tr- tb)/t


=4.1868×25900×1×(37-15)/12


=198803kJ/h


=47483kcal/h


4) 经计算得到泳池平均每小时经水面蒸发和传导损失的热量、池壁和池底传导损失的热量、管道的净化水设备损失的热量、泳池补水所需的加热量合计为150505+47483=197988( kcal/h )=231KW。



除湿计算


1) 泳池空间面积约1380平方米,以7米层高计算室内换气量,根据泳池室内的循环次数为6次/小时计算,循环的风量为57960立方米/小时,选60000立方米/小时;


2) 根据水温、室温和计算公式可得:


人体散湿量:


W1=0.001×n×n’×g


g——成年男子的小时散湿量,100g/( h·人)


n——室内人总数


n’——群体系数


池边散湿量计算


W2=0.0171(t干-t湿)Fn


式中:W2——散湿量(Kg/h)


t干——室内空调计算干球温度(℃);


t湿——室内空调计算湿球温度(℃);


F——池边面积(m2);


n——润湿系数。


值对应不同的使用条件,取0.2-0.4.


敞开水面的散湿量


W3=ω×F


ω——单位水面蒸发量,kg/(㎡·h)


F——水面积,㎡


根据以上公式计算,水面的散湿量为0.452kg/㎡·h,那么散湿量为158KG/h;此时人的散湿量为0.15kg/人·h,最高峰人数为180人,那么人的散湿量为27KG/h;池边散湿量为15KG/h,所以室内总散湿量为200KG/h.


3) 夏季


新风的含湿量为:


9000×1.2÷1000×(25.7-21.4)=46.44kg/h


那么,夏季的总除湿量为:200+46.44=247 kg/h


根据夏季室外设计参数,整个泳池所需的新风量为送风量的15%计算,按9000m3/h计算,室内按照干球温度:32℃,相对湿度70%,含湿量21.4g/kg,新风量为9000m3/h,回风取51000 m3/h,混合温度T=32.2℃,混风空气含湿量d=22.1(g/kg),混风焓值(kj/kg)=89。室内按照干球温度:32℃,相对湿度70%,含湿量21.4g/kg:


处理后空气含湿量为:


22.1-247×1000÷1.2÷60000=18.6g/kg


查得,处理后空气的温度为25.4℃,相对湿度为90%,处理后的焓值(kj/kg)=73.3,因此除湿量为(51000+9000)×1.2/1000×(22.1-18.6)=252kg/h>247kg/h,机组的冷量:=60000×1.2/3600×(87.2-73.3)=278KW。


为了提高舒适度,空气经过除湿后需要把温度提升到32℃,


那么空气热量为:


60000×1.2×1.06×(32-25.4)÷3600=140KW


所以空气的热量为140KW。


依次计算出过度季节机组冷量为280KW,空气加热负荷为138KW;


冬季通过引进新风可以带走全部湿量,空气加热负荷为140KW。


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