王時靜 陳永苗

游泳池采用三集一體熱泵時的一種優(yōu)化方案

王時靜 陳永苗

（江蘇經貿職業(yè)技術學院 南京 211168）

分析了三集一體恒溫除濕熱泵在室內游泳池中的應用，并在此基礎上提出新風系統(tǒng)采用全熱交換器的一種優(yōu)化方案，通過節(jié)能分析計算證明該方案能實現能量的回收利用，達到了節(jié)能減排的目的。

室內游泳池；全熱交換器；新風負荷；節(jié)能

0 引言

近年來室內娛樂性泳池的建設越來越多，室內游泳池存在著能源消耗大，建筑圍護結構結露、腐蝕、脫落，空氣質量惡劣等問題引起了相關專業(yè)人員的重視，文獻[1-4]進行標準的討論，文獻[5-9]利用三集一體機對空氣處理過程進行了優(yōu)化，取得了較好的節(jié)能效果，但是對新風的處理及節(jié)能措施并沒有考慮，本文在三集一體熱泵機組的基礎上對新風系統(tǒng)進行優(yōu)化設計，為相關技術人員提供參考。

1 三集一體恒溫除濕熱泵

由于三集一體恒溫除濕熱泵被廣泛投入使用，其在泳池空調設計中也逐漸被重視。文獻[5,6]對三集一體恒溫除濕熱泵的設備配置進行了分析，研究表明其具有節(jié)能和運行管理方便的優(yōu)點，較常規(guī)空調系統(tǒng)節(jié)約運行費用50%以上。文獻[7]闡述了三集一體熱泵在游泳館這一特殊環(huán)境中的優(yōu)越性。文獻[8]通過建模計算確定了除濕熱泵冬、夏季設計運行狀態(tài)參數，分析了室內顯熱負荷、新風比對系統(tǒng)節(jié)能的影響。文獻[9]介紹了三集一體機的應用現狀及存在的問題。

圖1 三集一體恒溫除濕泳池熱泵工作原理圖

三集一體恒溫除濕熱泵的工作原理如圖1所示：泳池水表面存在著大量水汽蒸發(fā)，回風風機將其從室內抽出，一部分排到室外，另一部分和室外新風混合，流經表冷器冷卻除濕，冷凝水通過接水盤排出。然后混合空氣經過空氣再熱器再熱，在送風風機的作用下，最后送入室內，完成空氣調節(jié)過程。

在空氣處理方式上，三集一體恒溫除濕熱泵如圖2所示：室內回風N和大量室外新風W的混合，混合后的混合空氣C，經過表冷器冷卻減濕到L點（L為機器露點，一般位于90%～95%的相對濕度線上），再從L點等濕加熱到O點，然后送入室內。將混合空氣處理到空氣飽和狀態(tài)點L，再加熱到送風狀態(tài)點O，控制送風溫度，避免了出現結露的問題；利用池水蒸發(fā)的能量，來加熱空氣，節(jié)省了空調系統(tǒng)處理空氣所需消耗的能量。

室內游泳池池水表面存在大量水汽蒸發(fā)，導致室內空氣含濕量過高，含氯離子的水汽遇冷凝結成小水滴，對裝飾材料造成腐蝕。選擇常規(guī)的處理方案，除濕效果不佳，造成室內結露現象嚴重，空氣品質差，同時也帶來了高能耗和環(huán)境污染等問題；選用三集一體恒溫除濕熱泵，將除濕、空調和池水加熱于一體，代替?zhèn)鹘y(tǒng)獨立式的加熱和空氣處理方式，有效利用了泳池蒸發(fā)的熱量。

2 新風系統(tǒng)優(yōu)化方案

由于池水蒸發(fā)，帶入大量的水汽，導致室內空氣濕負荷較大，影響人體舒適性。因此，在方案設計時，泳池空調選型應以除濕空氣為主，且需考慮必要的通風換氣，以改善室內空氣品質。但是，排出室內暖濕空氣，引進相應的室外新風，擾亂了室內環(huán)境熱平衡，同時也增加了空調系統(tǒng)負荷。因此，提出相應的優(yōu)化設計，合理回收排風能量，可減少能量的浪費，且相應的文獻[10]也指出：設置豎向新風送風和豎向排風系統(tǒng)且符合下列條件之一的甲類建筑，應設置熱回收裝置。

排風熱回收裝置（全熱和顯熱）的額定熱回收效率不應低于60%。

送風量不小于3000m3/h的直流式空氣調節(jié)系統(tǒng)，且新風與排風的溫度差不小于8℃；

設計新風量不小于4000m3/h的空氣調節(jié)系統(tǒng)，且新風與排風的溫度不小于8℃。

2.1 熱回收的優(yōu)化設計

針對室內游泳池負荷的特點，提出將全熱交換器和三集一體恒溫除濕熱泵相結合的設計，采用高效節(jié)能的全熱回收裝置，回收部分室內排風能量，與引入的室外新風進行能量交換，對其進行預熱或預冷，以此來降低空調系統(tǒng)的能耗，實現除濕的節(jié)能優(yōu)化設計。

熱回收的優(yōu)化設計如圖3所示：回風風機將熱濕空氣從室內抽出，一部分通過全熱交換器排到室外，過程中回收排風的能量，對引入的室外新風進行預熱或預冷，經過預處理的新風和回風混合后，再流經空調系統(tǒng)，在送風風機的作用下，最后送入室內。

圖3 熱回收的優(yōu)化設計

在混合空氣進入空調系統(tǒng)進行熱濕處理前，回收室內排風的能量來降低或增加新風溫濕度，使空調系統(tǒng)負荷降低，從而節(jié)省空調系統(tǒng)能耗和運行費用。

2.1.1 夏季運行工況

夏季室外新風焓值大，室內回風焓值小。通過全熱交換器交換能量，室外新風從排風中回收冷量，溫濕度降低，再經過空調系統(tǒng)送入室內，改善室內熱濕環(huán)境。夏季運行工況如圖4所示：全熱交換器回收部分排風的能量，對室外新風W進行預冷，預處理后的室外新風W’和室內回風N混合，混合后的混合空氣C’經空調系統(tǒng)處理到L點（L為機器露點，一般位于90%～95%的相對濕度線上），再從L點等濕加熱到送風狀態(tài)O點，最后送入室內。

2.1.2 冬季運行工況

冬季室外新風焓值小，室內回風焓值大。通過全熱交換器交換能量，室外新風從排風中回收熱量，溫濕度升高，再經過空調系統(tǒng)送入室內，改善室內熱濕環(huán)境。冬季運行工況如圖5所示：全熱交換器回收部分排風的能量，對室外新風W進行預熱，預處理后的室外新風W’和室內回風M混合，混合后的混合空氣C’經空調系統(tǒng)處理到L點（L為機器露點，一般位于90%～95%的相對濕度線上），再從L點等濕加熱到送風狀態(tài)O點，最后送入室內。

2.1.3 過渡季運行工況

在過渡季節(jié)，室外空氣品質較好，可使用通風機作用來促使室內空氣流動，使室內實現機械排風和自然通風。合理的換氣次數可減少空調系統(tǒng)的運行能耗，節(jié)約能源。而自然通風可改善室內潮濕的環(huán)境，給室內人員提供更好的熱舒適性。

2.2 熱回收優(yōu)化的節(jié)能分析

根據泳池負荷的特點，室內游泳池采用全熱回收方式從排風能回收更多的能量，用回收的能量給引進的新風預熱或預冷，減少相應的空調系統(tǒng)運行能耗，實現節(jié)能減排的效果。

文獻[11]指出：全熱回收率的計算公式為：

式中：G為送風量，kg/s；h為新風的比焓，kJ/kg；h＇為新風預處理后的比焓，kJ/kg；min為送風和排風中較小的風量，kg/s；h為排風的比焓，kJ/kg。

文獻[10]提出的：排風熱回收裝置（全熱和顯熱）的額定熱回收效率不應低于60%。為了簡化指標，將按全熱交換器的熱回收效率為70%，送（排）風量為7kg/s，南京市空氣狀態(tài)參數（夏季室外平均溫度34.8℃，相對濕度65%，冬季室外平均溫度-4℃，相對濕度79%，室內空氣溫度28℃，相對濕度60%，大氣壓力100250Pa）計，計算單位體積流量的新風采用全熱回收方式可從排風中回收的能量，熱回收的節(jié)能效率如表1，2所示。

表1 熱回收的性能參數

表2 熱回收的節(jié)能效率

由此可知，當采用全熱回收方式回收排風能量，減少新風負荷，在全年運行的模式下，可顯著地減少空調系統(tǒng)的能耗，提高節(jié)能效益。

3 結論

三集一體機相對于傳統(tǒng)的冷卻減濕處理設備，采用冷凝熱回收解決了空氣再熱問題，起到一定的節(jié)能效果，但是排風能量浪費，設備負荷較高。本文結合泳池負荷的特點，在泳池空調系統(tǒng)中引進全熱交換裝置，采用全熱回收方式回收排風能量，減少新風負荷，進而減少空調系統(tǒng)的裝機容量和能耗，實現能量的回收利用，在全年運行的模式下，可顯著地減少空調系統(tǒng)的能耗，提高節(jié)能效益。

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The Optimization Scheme of Dehumidification Technology of Indoor Swimming Pool

Wang Shijing Chen Yongmiao

( Jiangsu Institute of Economic and Trade Technology, Nanjing, 210007 )

In this paper, three episodes one constant temperature dehumidification heat pump in the indoor swimming pool are analyzed. And introduce a optimization scheme of the whole heat exchanger applied on fresh air system. On the basis of optimized design, energy conservation and emissions reduction are proved by analysis and calculation.

Indoor swimming pool; Full heat exchanger; New wind load; Energy saving

TU831

A

1671-6612（2019）05-524-03

江蘇省高等學校大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練計劃項目

王時靜（1974-），女，研究生，講師，E-mail：wsjzlkt@163.com

2018-10-28