摘要：本文介紹了空氣能熱泵在內(nèi)蒙古赤峰市玉龍湖泡池恒溫方面的應(yīng)用。通過從系統(tǒng)設(shè)計(jì)、運(yùn)行原理及經(jīng)濟(jì)效益等方面全面解析空氣能熱泵在內(nèi)蒙古泡池恒溫可行性和運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)效果。

關(guān)鍵字：空氣能熱泵、泳池恒溫、節(jié)能

施工單位：廣東同益空氣能科技股份有限公司

一、工程概況

工程名稱：內(nèi)蒙古自治區(qū)赤峰市玉龍沙湖室外泡池恒溫工程；

項(xiàng)目介紹：玉龍沙湖旅游區(qū)位于內(nèi)蒙古赤峰市翁牛特旗烏丹鎮(zhèn)東北處，科爾沁沙地的西緣，距赤峰市90公里，旗政府所在地烏丹鎮(zhèn)區(qū)與該景區(qū)有三級(jí)油路相通。距北京、天津、沈陽等一線城市均在500公里左右，被譽(yù)為最近最美的大漠響沙旅游區(qū)。2013年，評(píng)為國家級(jí)AAAA生態(tài)旅游景區(qū)。1971年，聞名中外的新石器時(shí)代紅山文化標(biāo)志物--“中華第一龍”在此地出土，將中華五千年的古文明史起源又向前追溯了一千多年，景區(qū)因此得名“玉龍沙湖”。

玉龍沙湖度假區(qū)集沙漠、沙地、古松、怪石、奇峰、濕地、草原、湖泊為于一身，5萬畝草原與茫茫無邊的科爾沁沙地相連，沙地中有一眼清泉，泉水噴涌近1米高，每小時(shí)噴水?dāng)?shù)百噸，在沙漠中積水成湖。湖中又有十多座沙島。形成沙中有湖、湖中有島、島上有草、草中有鳥的奇特沙湖景觀。每年6--10月份，這里藍(lán)天麗日，沙白水碧，草綠林翠，游人如織。年接待中外游客20萬人。

二、工程設(shè)計(jì)

 1. 設(shè)計(jì)依據(jù)

（1）《建筑給排水設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50015-2003

（2）《建筑給水排水及采暖工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》 GB50242-2002

（3）《民用建筑供暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50736-2012；

（4）《游泳池給水排水工程技術(shù)規(guī)范》CJJ122-2008

（5）空氣能產(chǎn)品技術(shù)手冊

2.設(shè)計(jì)資料

赤峰屬中溫帶半干旱大陸性季風(fēng)氣候區(qū)。冬季漫長而寒冷，春季干旱多大風(fēng)，夏季短促炎熱、雨水集中，秋季短促、氣溫下降快、霜凍降臨早。大部地區(qū)年平均氣溫為0～7℃，最冷月（1月）平均氣溫為-11℃左右，極端最低氣溫-27℃；最熱月（7月）平均氣溫在20～24℃之間。年降水量的地理分布受地形影響十分明顯，不同地區(qū)差別很大，有300-500毫米不等。在少雨地區(qū)，由于日照充足，地表植被稀疏，蒸發(fā)旺盛，年蒸發(fā)量是年降水量的6～8倍，致使空氣十分干燥，干旱嚴(yán)重。

三、系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

1.設(shè)計(jì)資料

 根據(jù)客戶提供的資料可知：

（1）該室外泡池有12個(gè)，泡池總?cè)萘繛?90m3，平均深度0.65m。

（2）該室外泡池營業(yè)時(shí)間為5月1日-10月1日，冬季不營業(yè)。

（2）根據(jù)查閱赤峰市氣候資料，夏秋季室外平均溫度在15℃-20℃之間，本次設(shè)計(jì)室外環(huán)境溫度取15℃，室外風(fēng)速2m/s，泡池恒溫41℃。

（3）夏秋季自來水溫：15℃；

（4）要求在泡池營業(yè)時(shí)間內(nèi)恒定水溫41℃，

2. 熱泵機(jī)組計(jì)算選型

泡池?zé)崃坑?jì)算包括兩部分，第一部分為泡池初次加熱熱量計(jì)算Q1，第二部分為泡池日常恒溫?zé)崃坑?jì)算Q2。

（1）初次加熱需熱量

“初次加熱”是指泡池建成或大修灌水后的加熱，也包括泡池因各種原因停運(yùn)一段時(shí)間后的加熱。

初次加熱熱量Q1計(jì)算公式：Q1＝Qc + Qs+ Qy。Qc為單位時(shí)間加熱功率，Qs為水表面蒸發(fā)損失的熱量。

Qc＝CMρ(-)/th

其中：C---水的比熱容J/(kg℃) 

M——泡池總水量（m3）；

ρ——水的密度（kg/L）；

Td——泡池和水上游樂池的池水設(shè)計(jì)溫度(℃) 

Tf——泡池和水上游樂池的初始水溫(℃)；

th——加熱所需時(shí)間。

泡池夏秋季升溫所需要的熱量：

泡池Qc＝290×1000×1×(41-15) ×4.187/48×3600=183kW

（2）泡池表面積耗熱量

室內(nèi)泡池耗熱量的確定：設(shè)計(jì)室外環(huán)境溫度15℃，泡池恒溫過程中所需要的熱量計(jì)算如下：

泡池表面蒸發(fā)損失的熱量計(jì)算： 

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

式中Qs——泡池表面蒸發(fā)損失的熱量（kJ/h）；

α——熱量換算系數(shù)，α＝4.1868kJ/kcal； 

у——與泡池水溫相等的飽和蒸汽的蒸發(fā)汽化潛熱（kcal/kg）=574.2kcal/kg； 

vf——泡池水面上的風(fēng)速（m/s）=2m/s ， 

Pb——與泡池水溫相等的飽和空氣的水蒸汽分壓力（mmHg）=55.4mmHg； 

Pq——泡池的環(huán)境空氣的水蒸汽壓力（mmHg）=14.4mmHg； 

A——泡池的水表面面積（m2）=445m2 ； 

B——當(dāng)?shù)氐拇髿鈮毫Γ╩mHg）=760mmHg 。 

則Qs＝α?у（0.0174vf＋0.0229）(Pb－Pq)A(760/B) 

=4.1868×574.2×（0.0174×2+0.0229）（55.4-14.4）×445×760÷760

=703 kW

Qy——池水表面、池底、池壁、管道和設(shè)備的傳導(dǎo)熱損失,按游泳池水面蒸發(fā)損失熱量的20%計(jì)，Qy=0.2 Qs。

則泡池總初加熱熱量Q1＝Qc + Qs+ Qy =183+844=1027kW

（3） 日常恒溫需熱量Q2。即維持泡池實(shí)際水溫恒定在設(shè)計(jì)溫度所需的熱量：

Q2＝Qs+Qf+Qy

其中:Qs——水表面熱損失的熱量，計(jì)算方法同上；

   Qf——泡池和水上游樂池補(bǔ)充新鮮水加熱所需的熱量，應(yīng)按下式計(jì)算： 

   Qf= qb?ρ?(tr-tb)/T

其中：qb——泡池每日的新增水量(m3)；

    ρ——水的密度（kg/ m3）；

    Tr——泡池和水上游樂池的池水設(shè)計(jì)溫度(℃)；

    Tb——泡池和水上游樂池的新增水水溫(℃)；

    T——加熱時(shí)間，宜按熱泵每天運(yùn)行時(shí)間確定，最大不超過14h； 

泡池每天補(bǔ)充水量B為整池水量的10％。泡池新增水溫度選取說明：

泡池Qf=290×0.1×1000×1×(41-15) ×4.187/12×3600=73 kW

Qy——池水表面、池底、池壁、管道和設(shè)備的傳導(dǎo)熱損失,按游泳池水面蒸發(fā)損失熱量的20%計(jì)，Qy=0.2 Qs。

則泡池夏秋季日常恒溫需熱量 Q2＝1.2Qs+Qf =844+73=917kW 

（4）熱泵選型

由上述計(jì)算可知：

泡池夏秋季恒溫所需的總制熱量：917kW，初加熱需要總制熱量：1027kW。

根據(jù)建設(shè)方的具體經(jīng)營情況，空氣能泡池專用熱泵機(jī)組按恒溫所需總制熱量與初次加熱所需總制熱量二者中最大值配備。

按照初次48小時(shí)左右將泡池水加熱，泡池初次加熱總制熱量為1027kw,需 空氣能泡池專用熱泵機(jī)組KX750S DE 14臺(tái)， 單臺(tái)機(jī)組額定制熱量為75kW,機(jī)組額定總制熱量為75kw×14=1050kW, 另再增加100kW電輔熱，以滿足運(yùn)營期間減少泡池初次加熱時(shí)間的要求,保障玉龍沙湖旅游高峰時(shí)段泡池系統(tǒng)運(yùn)營正常。 

（5）泡池循環(huán)水泵及沙缸的選擇

1、系統(tǒng)循環(huán)過濾水泵的選擇

技術(shù)參數(shù)：額定流量： 80 m3/h，額定揚(yáng)程：38 m,輸入功率： 15kW   9臺(tái)。

2、過濾沙缸的選擇

型號(hào)： Q1800，3 臺(tái)

技術(shù)參數(shù)：循環(huán)流量：126 m3/h,過濾面積：2.54㎡。

四、產(chǎn)品介紹

空氣能泡池專用熱泵機(jī)組以電能為工作能源，熱源來自空氣中熱能，不存在任何污染；運(yùn)行過程中水電完全隔離，靠銅管導(dǎo)熱，使用絕對(duì)安全；工作過程主要熱量有空氣中取得，同時(shí)電熱能也轉(zhuǎn)換為熱量，因此它加熱同樣體積熱水所需費(fèi)用非常低。

空氣能泡池專用熱泵機(jī)組以其獨(dú)有的特點(diǎn)深受廣大用戶歡迎。特點(diǎn)：

1、 空氣能泡池專用熱泵機(jī)組采用環(huán)保高效冷媒作為介質(zhì)傳輸熱量，能效比年平均380%以上。

2、 空氣能泡池專用熱泵機(jī)組采用鈦合金換熱器，超強(qiáng)耐腐蝕性，能抵御水中各種離子的腐蝕，安全環(huán)保；采用波紋型翅片換熱效果更佳。

3、 空氣能泡池專用熱泵機(jī)主要部件采用進(jìn)口或中外合資企業(yè)生產(chǎn)，保證產(chǎn)品性能穩(wěn)定。

4、 空氣能泡池專用熱泵機(jī)具有防凍、過載、缺相、逆相、過壓、欠壓、高溫、缺水、探頭故障等20項(xiàng)保護(hù)程序。

5、 空氣能泡池專用熱泵機(jī)具有自動(dòng)除霜功能，并內(nèi)置調(diào)節(jié)程序，適應(yīng)不同環(huán)境使用，保證冬季化霜徹底干凈，保證機(jī)組正常工作。

6、 空氣能泡池專用熱泵機(jī)獨(dú)有數(shù)碼流量調(diào)節(jié)技術(shù)，根據(jù)環(huán)境溫度、水溫等數(shù)據(jù)自動(dòng)調(diào)整流量保證機(jī)組工作穩(wěn)定高效。

7、 空氣能泡池專用熱泵機(jī)自帶控制系統(tǒng)，除滿足自身工作控制外，對(duì)整個(gè)工程系統(tǒng)可全面控制，補(bǔ)水、供水、多段定時(shí)、輔熱、斷電自動(dòng)記憶等控制全部包容。

8、 空氣能泡池專用熱泵機(jī)擁有遠(yuǎn)程控制機(jī)組工作狀況的云服務(wù)系統(tǒng)。

五、服務(wù)支持

在完成系統(tǒng)并開始設(shè)備安裝后，同益進(jìn)行了技術(shù)人員免費(fèi)現(xiàn)場培訓(xùn)，即向業(yè)主介紹整個(gè)系統(tǒng)的概況及性能、特點(diǎn)、設(shè)備布置情況和相互之間的關(guān)系等，讓業(yè)主對(duì)整個(gè)系統(tǒng)有個(gè)全面的認(rèn)識(shí)。

同時(shí)，在整個(gè)系統(tǒng)驗(yàn)收前后，同益公司還指派技術(shù)人員向相關(guān)人員講解系統(tǒng)的原理、功能、操作及維修保養(yǎng)要點(diǎn)。向受訓(xùn)學(xué)員提供和解釋有關(guān)設(shè)計(jì)文件及圖紙等資料，使相關(guān)人員對(duì)系統(tǒng)各個(gè)方面都能熟練掌握。

六、經(jīng)濟(jì)性能分析

1、空氣能熱泵運(yùn)行費(fèi)用分析

根據(jù)建設(shè)方的具體運(yùn)營情況，泡池分時(shí)段部分使用，因此本次運(yùn)行費(fèi)用分析按所有泡池同時(shí)使用來計(jì)算。

12個(gè)泡池每天營業(yè)時(shí)間（9:00-21:00）共12小時(shí)，泡池總恒溫41℃供熱量為917kW/h，機(jī)組運(yùn)行時(shí)間按6個(gè)小時(shí)計(jì)算，非營業(yè)時(shí)間（21：00-9:00）共12小時(shí)，泡池恒溫30℃，供熱量為400kW/h，考慮到早晚溫度較低，機(jī)器運(yùn)行時(shí)間按8小時(shí)計(jì)算。泡池初次加熱為1027Kw/h,一個(gè)月設(shè)計(jì)換水次數(shù)為3次，年運(yùn)行時(shí)間從5月1日-10月1日，為期6個(gè)月,夏秋季白天營業(yè)時(shí)間機(jī)組的能效COP為4.3，非營業(yè)時(shí)間機(jī)組能效比為2.8。

當(dāng)?shù)胤骞入妰r(jià)明細(xì)：

0:00～5:00    0.45元/度（谷）；5:00～7:30     0.95元/度（平）；

7:30～11:30   1.25元/度（峰）；11:30～17:30   0.95元/度（平）；

17:30～21:00  1.25元/度（峰）；21:00～24:00   0.45元/度（谷）；

2、空氣能熱泵運(yùn)行費(fèi)用計(jì)算：

營業(yè)時(shí)間泡池恒溫：

每日的電價(jià)峰值運(yùn)行電量：917kW/h×4÷4.3=853kW，電費(fèi)853×1.25=1067元

每日的電價(jià)平值運(yùn)行電量：917kW/h×2÷4.3=427kW，電費(fèi)609×0.95=406元

每日所需要的電費(fèi)：1067+406=1473元

非營業(yè)時(shí)間泡池恒溫：

每日的恒溫運(yùn)行電量：500kW/h×3.5÷2.8=625kW

每日恒溫所需要的電費(fèi)：625×0.45=282元

每日加熱所需電量：825×3.5÷2.8=1032kW；825×1÷4.3=192Kw；

1032+192=1224Kw

每日加熱所需電費(fèi)：1032÷3.5×0.5×0.45=67元；1032÷3.5×2.5×0.95=700元；

1032÷3.5×0.5×1.25=185元；192×1.25=240元；共1192元。

泡池每天運(yùn)行費(fèi)用：1473+282+1192=2947元。

泡池初次加熱：

每次的運(yùn)行電量：1050kW/h×18÷4.3=4400kW；1050×30÷2.8=11250kW

七、結(jié)語

采用空氣能熱泵系統(tǒng)，具有安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)等特點(diǎn)，從本工程案例可以看出，節(jié)能效果非常顯著，經(jīng)濟(jì)實(shí)用。目前，北方“煤改電”市場越來越火，中原地區(qū)經(jīng)過一整年的“孕育”，在低碳采暖領(lǐng)域幾乎成為空氣能熱泵的主天下，眾多空氣能品牌在此演繹者激烈的競爭，技術(shù)領(lǐng)先總是會(huì)讓企業(yè)在市場上先行一步。2017年，空氣能行業(yè)專業(yè)領(lǐng)軍品牌——同益空氣能全面布局內(nèi)蒙古空氣能市場，不但在政府“煤改電”的大力推動(dòng)下，先后服務(wù)了上百個(gè)大型熱泵集中采暖工程，更是率先讓熱泵熱水在內(nèi)蒙古市場扎根。

（作者：梁森  趙玉姣）