宁波某度假村游泳池热水系统设计
一.前言
近年来，随着我国经济的不断提高，城乡建设迅速发展，能源的需求及耗费量巨额增加。去年夏天我国出现大面积“电荒”，据统计，全国30省市有19省市拉闸限电,进入冬季又有7省市限电；11月份，自上海、广州0#柴油告急开始，90#汽油告急，全国又出现一定范围的“油荒”，在长三角地区，很多加油站等待加油的卡车排起了长龙；11月底，我国一些地区煤炭供应出现短缺。电力、石油、煤炭是一国重要的能源资源，“电荒”、“油荒”以及煤荒在一定程度上反映出我国能源结构的不合理并将影响到我国的能源战略，充分利用和开发可再生能源——太阳能、空气热能等新能源势在必行。
二.方案介绍:
结合该工程的实际情况及双方讨论结果,现制定两种方案:
(一):太阳能制热方案:
组成:采用16管直插式集热器串联组成回路,充分利用太阳能提供热量,太阳能采集的热量储存在保温水箱中;根据屋面实际情况,共能排列176台;共分为5个系统,其屋面布置如图所示,每两排集热器组成一个系统.
原理说明:
上水控制：根据水箱水位信号控制上水泵的开启，进水直接从游泳池进水，进水安装进水设备。水达到水位上限上水泵自动停止。
集热循环控制：集热循环泵的开启由TI、T2的温差控制，当温差达到设定值时，集热循环泵开启，水箱中的水与集热器交换热量。
下水控制：按照事先双方协定，下水采用手动控制，当游泳池需要加水时，先看控制器显示的水箱温度，如果达到需要温度，即可放水。
系统功能：
在我国华东太阳能热能等级属于较差地区，年日照时数为1400-2000（h/a）；年辐射总量4180-5016（MJ/m2·a），晴天按每天8小时日照计算，则晴天每天日照总量为16.72-28.64MJ/m2。按22 MJ/m2
该工程为游泳池热水系统，用水温度为25-29℃，按此太阳能供水温升为10-20℃，按15℃计算。选用的集热器集热面积为1.13 m2，平均日效率ηd为0.5
ηd = MCp(te-ts)/ AH
式中：
M---太阳热水器容水量，Kg
Cp---水的定压比热容，J/(Kg·℃)
ts---初始贮水温度，℃
te---终止贮水温度，℃
A---太阳热水器采光面积，m2
H---累积太阳辐射日照量，J/m2
则：M =ηdAH/ Cp(te-ts)
=0.5×1.13×22×106/4.2×103×15
=197.3 Kg
该工程共有176集热器，其中28台朝南，56台和92台分别朝西和东，
所以，该工程最大可采集热水
28×197.3+148×197.3÷2=20.12T
所以该工程5只水箱分别为3只5.5T和2只9T。
(二):空气源热泵制热方案:
空气热泵热水器于二十世纪九十年代在美国等发达国家开始从试验室走向市场，成为一种完全成熟的先进的节能产品。
热泵热水器是一种新型热水和供暖热泵产品，是一种可替代锅炉的供暖设备和热水装置。与传统太阳能相比，热泵热水器不仅可吸收空气中的热量，还可吸收太阳能。热泵热水器通过制冷剂温差吸热和压缩机压缩制热后，与水换热，大大提高热效率，充分利用了新能源，是将电热水器和太阳能热水器的各自优点完美的结合于一体的新型热水器，是开拓和利用新能源最好的设备之一。该产品适用于黄河以南的广大地区，在中国南方，效果更加突出，在大中城市和人口密度较大的地区都可使用，适用于宾馆、浴室、企业和房地产等行业，是适用度较大的热泵产品。
本产品采用内置式风机盘管作为蒸发器形式，利用风扇的强制换热，使空气中的热能与盘管中的制冷剂交换热量后，制冷剂汽化，经压缩机压缩制热后，通过热交换器与水换热，达到供暖和供热水的目的。因为其节能、环保、适用面广等效果非常显著，得到美国、瑞典等发达国家政府的大力推广，广泛应用在各行各业作热水热源。其原理图如下：
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热泵热水机产品性能特点
1、全天候使用：该产品不受夜晚、阴雨和下雪等恶劣天气的影响，在-10℃以上地区均可使用，自带除霜装置，干燥与潮湿地区都可高效运转。
2、节能效果突出，投资回收短：该产品与各种常规产品相比，一吨热水能耗可节70%左右，吨热水耗电量全年平均在10千瓦以下。
3、环保无污染：制冷剂选用进口新型制冷剂对臭氧层零污染，而且该制冷剂适用于北方寒冷气候，在摄氏零度以下比R22的效率可提高15%以上。
4、使用寿命长：该产品使用寿命长达15年以上，比锅炉和普通热水器长5-10年。
5、运行安全可靠：该产品采用间接加热方式，运行无安全隐患，全自动微电脑控制，不需人值守。
6、安装方便，可随需要增减：该产品为一体式结构，占地面积小，在人口密集区均可使用，并且随用户用水量的增减，可关停或增添设备，可及时满足用户的需求变化。
空气源热泵热水系统设计方案：
整个系统由水箱、空气源热泵热水器、水管、循环泵、电磁阀、智能控制器及一些检测控制元件组成：见系统原理图（其中空气源热泵机和水箱放置双方协定）热泵热水器通过高效压缩机做功，把从蒸发器吸收的热量通过冷媒传到高温水冷凝器中释放给被加热的水，从而实现“热水”的目的。与集热管热水系统不同的是，热泵系统在无阳光照射的情况下通过热泵的工作仍能产生热水。储水箱中热水通过必要的控制可实现对用水点全天候供水。
1、设计依据:根据国家规定的供热水标准、游泳池给水排水设计规范进行设计；
2、工程概况:给游泳池（水量600T）进行保温；
3、设计方案：给游泳池（水量600T）进行保温，选用QHE2-27EC型热泵。
4、需要补充热量计算：
（1）.游泳池水加热所需热量，应为下列热量的总和：
一、水面蒸发和传导损失的热量；
二、池壁和池底传导损失的热量；
三、管道的净化水设备损失的热量；
四、补充水加热需要的热量。
（2）. 游泳池水表面蒸发损失的热量。按下式计算：
Qx＝α·у（0.0174vf ＋0.0229）(Pb－Pq) A(760/B)
二.运行费用对比
1、平均每天需要的能量：CMΔt＝1（大卡/千克℃）×50000（千克/
天）×（55－15）℃＝2000000大卡/天
热泵平均每天需要的燃料运行费用(COP值选3.7)：
2000000（大卡/天）÷860大卡/度÷3.7×0.50元/度＝314.27元/天
若采用电热水器平均每天需要的燃料运行费用：
2000000（大卡/天）÷860大卡/度×0.50元/度＝1162.79元/天
每年节约费用:( 1162.79-314.27)×365=309709.8元/年
若采用燃气锅炉平均每天需要的燃料运行费用：
2000000（大卡/天）÷8942大卡/m3÷0.75(效率)×1.8元/ m3＝536.79元/天
每年产生效益: (536.79-314.27)×365+20000×2(人工费) =121219.8元/年
若采用燃油锅炉平均每天需要的燃料运行费用：
2000000（大卡/天）÷10200大卡/ Kg÷0.85(效率)×3.6元/ Kg＝830.45元/天
每年产生效益: (830.45-314.27)×365+20000×2(人工费) =228405.7元/年
附录：
热泵技术参数：
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※标准工况为环境温度20℃
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