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三集一体空调热泵机组在泳池热水系统中的应用研究

  【中国制冷网】1、概述

  室内游泳池由于水池面有大量的水汽蒸发,是一个既潮湿又具有高腐蚀性的场所。如不对室内空气温度、湿度、水温加以控制,不但会由于空气环境差影响舒适性,细菌滋生影响人的身体健康,还会引起金属结构锈蚀,墙体、天花板、地板等发霉,建筑材料变质等危害。所以,泳池内空气温度、湿度、水温控制尤为重要。

  为达到设计要求的泳池室内环境,传统做法是通过大量排风控制室内湿度,此风量由于未能循环使用,且池水为保持恒定水温及水质,需不断加热及更换,该做法造成能量损失较大,用户运行成本较高。随着人们对节能技术的更高要求,近两年,三集一体泳池专用热泵( 以下称“三集一体机”) 得到越来越广泛的应用。

  泳池属于高耗能场所,运转成本相当重要,如今低碳节能已经成为社会共识,一个现代泳池也应当在节能减排上有所贡献。三集一体机的广泛应用,也响应了国家节能减排的号召。

三集一体空调热泵机组在泳池热水系统中的应用研究
 

  2、应用现状

  三集一体机集除湿、空调和池水加热于一体,可大量回收并综合利用能量,克服高湿、高氯环境等诸多问题,并可实现多工况运行,以适应不同季节的要求,是一项非常好的节能产品。关于其选型计算及技术特点已有大量文献做过详细介绍,笔者在此不做赘述,仅针对使用中存在的问题加以分析,以达到抛砖引玉的目的。

  笔者对目前工程中使用的三集一体机应用情况做过调研发现:该技术产品本身具有完善的控制系统,理论上基本能实现室内温度、湿度、池水温度的设计要求,可最大限度地实现热量回收,然而三集一体机在很多实际项目应用过程中,由于应用条件约束或者使用不当而未能达到预期的节能效果,以致大大延长了机组的投资回收期,降低了机组的综合性价比。

  经分析,出现这种情况有以下几个原因:

  2.1 设计不当

  (1)三集一体机既作为控制室内参数的空调机组,又可作为泳池池水加热的加热热源,在工程中承担着双重身份。然而调研发现:有些设计师仅仅考虑了其单一的除湿功能,亦或仅仅把其当作一台除湿机在设计中使用,此种片面的设计观念势必丧失了三集一体机应该具有的功能,导致该设备在使用的源头走上歧途。

  (2) 三集一体机的双重身份使得设计师对其设计职责认识不清。暖通设计师仅重视其室内参数方面的处理作用,简单地选择一个型号了事;给排水设计师仅考虑其自身的泳池循环环路,忽略了机组在泳池环路的正确设计。更有甚者干脆把这块设计直接委托给设备厂家,由于厂家未能很好地理解工程中的真正需求,设计中必然存在这样或那样的设计缺陷,导致机组未在系统中充分发挥其应有的作用。

  2.2 应用不匹配

  三集一体机准确地实现室内温度、湿度、池水温度是通过本身完善的控制系统,单纯靠手动切换是难以实现的。三集一体机是作为泳池加热热源存在于泳池热水循环系统中的,然而,有些建设单位为节约成本,泳池加热循环系统未作机组群控,三集一体机各运行工况仅仅通过操作者粗略的感官判断手动切换实现。此种做法,与三集一体机本身完善的控制系统不匹配,这也是导致能量没能最大限度回收的一个重要原因之一。

  2.3 运行管理不当

  设计师考虑建设单位初投资的因素,会采用一种折衷做法,不对泳池加热系统做机组群控的设计要求,但是可通过手动切换运行模式,达到在不同季节时( 通过室外参数来区分) 实现季节性能量回收。此种做法因未对水系统做自动切换设计,所以对运行管理人员提出比较严格的要求,需要其严格按照设计要求进行手动切换。调查发现,一些项目在使用过程中,由于某些运行管理人员的责任心或者工作上的疏忽,使用中一直使用辅助加热热源,而没有把三集一体机切换到工作状态。这导致三集一体机在使用中根本没有承担起泳池热水加热热源的角色。

  3、泳池热水循环系统中三集一体机能量回收的实现

  通过以上对三集一体机应用现状的调研及分析可知,合理的设计及正确地使用三集一体机,对项目的投资回收起到至关重要的作用。笔者针对某五星级酒店泳池系统三集一体机的设计,阐述了应用过程中其如何在泳池热水循环系统中实现能量回收。

  三集一体机组各运行工况原理示意图见图1

三集一体空调热泵机组在泳池热水系统中的应用研究

  3.1 设计运行工况

  本项目要求在对泳池空间进行除湿热回收时,需将回收的热量优先用于池水加热,有多余热量再对空气进行加热。

  3.1.1 除湿当相对湿度超过设定值时,压缩机启动,进行除湿。热量排至池水冷凝器,或再热冷凝器,或空调冷凝器。

  3.1.2 泳池水加热如压缩机已经运行( 除湿或空调制冷) ,其热量用来加热池水;如热量不够( 通过泳池回水温度监控) ,则利用辅助加热器补充。

  如果相对湿度低于设定值( 压缩机停止运行) ,则利用辅助加热器加热池水( 通过泳池回水温度监控) 。

  3.1.3 空气加热如压缩机已经运行( 除湿) ,其热量用来加热空气; 如热量不够,则利用辅助加热器补充。如果相对湿度低于设定值( 压缩机停止运行) ,则利用辅助加热器加热空气。

  3.1.4 空调制冷当室内温度高于设定值时,压缩机启动,进行制冷。热量排至池水冷凝器,或再热冷凝器,或空调冷凝器( 冷却塔) 。如冷量不够,则利用辅助表冷补充。

  3.2 三集一体机( 池水冷凝器) 与辅助加热器角色转换

  该项目设计原则:压缩机工作时,应优先将回收的热量用于池水加热,因此,三集一体机的池水冷凝器与辅助加热器的角色转换尤为重要,是提高机组在系统中自动化程度的一个关键环节。三集一体机组池水冷凝器与辅助加热器在泳池热水循环系统中的原理图见图2。池水冷凝器及辅助加热器在压缩机运行状态下,有以下几种情况,双方的角色切换控制表见表1。

 三集一体空调热泵机组在泳池热水系统中的应用研究

三集一体空调热泵机组在泳池热水系统中的应用研究


  表1 设备在工作状态下的各运行工况用特殊符号来区分。

  ( 1) 池水冷凝器全年工作状态:全负荷运行———○,部分负荷运行———△,设备不运行——— ×;

  ( 2) 辅助加热器全年工作状态:池水初次加热( 全负荷运行) ; 全负荷运行———○,部分负荷运行———△,设备不运行——— ×;

  ( 3) 泳池换热器增压泵:可减少主环路水泵运行功率,以节省运行费用,工作状态:开、关。

  3.3 运行调试

  3.3.1 初调试池水冷凝器环路及辅助加热环路旁通加热量按设计工况初次调整好,以后运行过程中均不做变动。

  3.3.2 泳池初次加热仅用辅助加热器对泳池进行初次加热。

  3.3.3 平时运行工况泳池系统的日常运行工况见表1。

  4、结语

  (1)三集一体机在系统中具有双重身份,设计时暖通设计师应与给排水设计师密切配合,使池水冷凝器与辅助加热器在工作中能实现自动切换,更好地配合三集一体机多工况自动切换集成控制系统,最大限度地回收能量。

  (2)泳池热水环路为开式系统,且泳池机房一般设于泳池下方,三集一体机房应设在与泳池机房同一标高层。如果由于设计条件限制,三集一体机房设在了泳池所在层或者比泳池池面更高的楼层,应考虑三集一体机组的局部排气问题。一般处理办法是在机房内供水管出机组处设置N 型存水弯,存水弯上设置自动排气阀。

  (3)规模较大的泳池系统建议在三集一体机支路上设置换热器增压泵,以减少泳池系统循环水泵的平时运行能耗。增压泵应采用防腐、防氯材料制作。

  (4)接向三集一体机组池水冷凝器的管材应与泳池热水环路系统管材一致,一般采用HDPE 管。

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