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游泳池的热损失及用热要求(游泳池热负荷)
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  1.1 游泳池的热损失
    游泳池有室外露天游泳池（场）以及室内温水游泳池（馆）两大类。从游泳池的使用性质分，有比赛池，训练池，跳水池，儿童戏水池等；从经营性质分，有公用游泳池，商业宾馆内游泳池，也有私人别墅住宅内的游泳池等。但无论何种游泳池，都有一个要求维持池水温度恒定的要求，池水的温度因使用性质不同而异。游泳池的热损失有下列几个方面：
    1）游泳池池水因水面蒸发，水面传导，池底和池壁传导而不断损失热量。
    2）因人们在游泳池内游泳，会损失一部分池水，必须不断补充，而补充水需加热，需要补充一部分热量；
    3）此外，整个游泳池的设备和管道也在不断向周围环境排放热量。
    以上这一些损失的热量，都需要不断补充，才能维持池水有一定的温度。这些热损失再加上游泳场馆淋浴等用热的负荷可以称之为经常性用热负荷。
    另外，恒温池水也有一次性全部更换新的要求。为了清洗，消毒的要求，在一定时段内，要求将池水全部放空，重新输入温水。如果补充的水是冷水（水温在5-15℃），那末，加热整池水需要的用热量就是一次性冲击负荷。
    1.2 游泳池池水温度
    一般室内游泳池池水温度为24-29℃，室外的为22-30℃。如室内游泳馆有完善的空调采暖设施，可以取为25℃；如果气温低，可以取为27℃。热损失与池水温度高低有关，也与周围环境（例如空气）温度有关。一般室内环境温度比池水温度高1-2℃。国外资料表明：室内游泳池最佳环境参数为：
    空气温度 26-30℃
    池水温度 25-28℃
    地面温度 30-32℃
    风 速 0.05-0.1m/s
    相对湿度 50-60%
    1.3 室内游泳馆相对湿度
    维持室内游泳馆内一定的相对湿度十分必要。当室外温度为-10℃，室内空气相对湿度为50-60%，设双层窗的传热系数为2.9W/m2时，玻璃窗户上仍会潮湿、结露；即使室外气温为-1℃，室内为28℃ 时，也会结露。因而游泳池场馆必须除湿。
    1.4 游泳池的用热负荷计算
    前者提到，对于游泳池用热的经常性负荷，有：
    a.水面蒸发散热；
    b.水面传导散热；
    c.池底，池壁传导散热；
    d.设备及管道散热；
    e.补水加热量；
    f.游泳场馆淋浴等用热；
    由于蒸发散热，传导散热等计算十分复杂，而且必须有游泳池结构的详细尺寸，气象，土壤等资料，为了估算的方便，对于a,b,c,d四项，可以合并为一项，即：按游泳池水面面积m2计的平均热散失量。可以见表1

表1
    环境温度℃
    5
    10
    15
    20
    25
    26
    27
    28
    29
    30
露天
    KJ/h
    4522
    4187
    3852
    3433
    2931
    2847
    2721
    2596
    2470
    2302
 游泳池
    w
    1256
    1163
    1070
    953
    814
    791
    756
    721
    686
    639
 室内
    KJ/h
    2345
    2177
    2010
    1842
    1507
    1465
    1382
    1340
    1256
    1172
  游泳池
    w
    651
    605
    558
    512
    419
    407
    384
    372
    349
    325
    表中数值按下列条件计算：水温27℃，空气相对湿度50%，风速：室内 0.5m/s;室外 2 m/s
    国外资料介绍，对于露天游泳池的热损失，也可以按下列数据估算；在水温为23℃，平均气温10-12℃时，
    对流热损失 70―95W/㎡
    辐射热损失 60-80 W/㎡（夜间）
    辐射得热量 ≤180 W/㎡〔白天〕
    蒸发热损失 350-700 W/㎡
    补充水时的补热量 400-600 W/㎡
    对于补水热损失，可以按补水量及补水温差进行计算而得。游泳池每天补水量占游泳池容积的百分数可见表2。

表2
    游泳池类别
比赛池
训练池
跳水池
 室内公共池
 露天公共池
 儿童池
幼儿池
水球池
 游泳跳水合一池
    补充水量（%）
    3-5
    3-5
    3-5
    5-10
    10-15
    10-15
    15
    5
    5
    方案设计中建议：露天池取10%＝B1；室内池取5%＝B2。因补水需补热的小时功率可按下式计算
    P＝[(V×B×1000/24)×(t2-t1)/860] kW， （1-1）
    式中：P-补水的补热功率，kW；
    V-游泳池容积，m3；
    B-补水量的百分数，%；
    t1-补水初温，℃；
    t2-池水温度，℃。
   至于游泳馆所用的淋浴、洗涤等生活热水用量的计算及制热所需负荷，可按常规计算。
    对于一次性冲击负荷，则按照换水量以及水温升来计算其总用热功率和小时用热功率（机器所需的制热功率）。总用热功率QZh
    QZh=1.15×V×（t2-t1）×1000/860 kW， （1-2）
    小时热功率Ph＝QZh/T kW， （1-3）
    式中：V- 游泳池的总容积，m3；
    t2- 池水所需温度，℃；
    t1- 冷水温度，℃；
    T- 换水周期，h；
    1.15-考虑在换水周期内的热损失附加值。
    一般初次充水或换水的周期T为24-48h计。也就是说，要求在24-48h内完成整池的换水。至于间隔多长时间换一次水，应根据用户对于游泳池的使用要求和经营情况而定。由于池水是在不断循环过滤和消毒的，间隔时间相对比较长，可以是一个月，半年、甚至一年，对于桑拿浴性质的水池，有可能是一天换一次水。对于有几个游泳池的场馆，在计算负荷时，可以将换水时间错开。在选择主机时，可按一个最大容积的水池的一次性负荷来计算，也可以用换水周期的时间长短来调整。各种不同的游泳池的循环次数和周期可见表3。
    表3
    类别
    循环次数
    n（次/日）
    循环周期
    T（小时）
    类别
    循环次数
    n（次/日）
    循环周期
    T（小时）
    比赛、训练池
    4-2.4
    6-10
    公用池
    4-3
    6-8
    跳水、私人池
    3-2
    8-12
    儿童池
    6-4
    4-6
    跳水、游泳合一池
    3-2.4
    8-10
    幼儿池
    24-12
    1-2
    游泳池循环加热以及补水加热的一般做法可见图1。
    3.2 设计计算及步骤
    3.2.1 已知条件：
    1）游泳池容积： 300m3
    2）淋浴等日用热水量和温度:6750升（55℃）
    3）池水温度及游泳池的室内气温：池水温度27℃ ，室温28℃。
    4）当地气温平均值：春秋季（3-5、9-11月） 23℃； 夏季（6-8月） 28℃；冬季（12-2月） 15.37℃。
    5）极端最高气温 38.7℃ ； 极端最低气温 0.2℃
    6)当地自来水温（平均值）：冬季15℃、春秋季17.5℃、夏季20℃、最低水温10℃
    3.2.2 热负荷计算
    1）一次性冲击负荷（初次充水或换水）
    应以冬季的工况计算，自来水温度取最低值：10℃；换水周期24-48小时，本案取48小时。则：P2h=1.15×V×(t2-t1)×1000/(860×48)=1.15×300×(28-10)×1000/860×48 =150.44kw
    2）日经常负荷：
    （1）弥补散热损失负荷：当池水水温为27℃，室温为28℃时，查表1，得每平方米的池水散热量为372W/m2；小时散热负荷Ph1=200×372/1000=74.4kW；日散热负荷为Qh1=74.4×24=1785.60kWh
    （2）补水补热负荷：以每日补水量为5%的池容积计，冬季工况冷水温度为15℃时，小时补水补热负荷Ph2=[V×B×1000/24×(t2-t1)/860×0.95] =300×0.05×1000×(28-15)/(24×160×0.95)=9.95kW
    日补水补热负荷Qh2=Ph2×24=9.95×24=238.68kwhr
    （3）淋浴等用水量及日用热负荷Qh3：日用热水量6750升/日（55℃）；设小时最大流量为1/3的日用热水量（每场次用水量）， Wh=W/3=6750/3=2250升/小时。 日用热负荷Qh3=W×(55-15)/(860×0.05)=6750×40/817=330.48kwhr
    该游泳池日使用热负荷为 ∑Qh=Qh1+ Qh2+ Qh3 =1785.6+238.68+330.48 =2354.76kW。
    3.2.3 主机选型计算
    1）满足冬季一次换水要求，初选主机及台数，然后校核工作时数是否在24-48小时之间。并且以冬季平均日气温及最低冷水水温来计算
    （1）初选某公司300型热泵热水机组。该主机在气温为15.37℃时，其输出热功率为80.59kW，输入功率为25.07 kW。
    （2）主机台数N=P2h/80.59=150.44/80.59=1.8647台
    （3）初取2台
    （4）主机工作小时数H=（ P2h ×48）/（80.59×2）=（150.44×48）/（80.59×2）＝44.8小时（符合48小时内的要求）
    2）经常日用热负荷下，主机日工作小时核算
    （1）以冬季工况计算： H1= ∑Qh/（80.59×2）=2354.76/（80.59×2）=14.61小时。
    3）极端最低气温下，主机24小时全开时，所需辅助电加热量计算：
    当地最低气温为0.2℃，热泵主机的输出功率为47.4 kW， 输入功率为19.58 kW。
    主机24小时的总制热总量：47.4×2×24=2275.20 kW
    极端最低气温下，日经常用热负荷也会因上水温度（自来水温）下降而增大，Qh1=1785.6 kW
    Qh2=300×0.05×1000×(28-10)/860×0.95=330.48 kW
    Qh3=W×(55-10)/860×0.95=6750×45/817=371.78 kW
    总日经常负荷为：1785.6+330.48+371.78=2487.86 kW
    欠缺电量为2487.86-2275.20=212.66度
    所需辅助电加热的功率为212.66/24=8.86 kW，设计取10 kW。
    3.2.4 蓄热水箱的台数及容积计算：
    根据本流程要求，应采用2个水箱，1个水箱具有循环（中间）水箱的作用，且作为加热池水循环热水系统的缓冲罐。另一个具有蓄热水箱作用，满足淋浴等高峰用水的需要。另外，其容积应从满足两方面要求来考虑。
    1）循环热水流量：池水小时散热量：74.4 kW×860=63980kcal/hr， 设加热水由55℃降低至50℃，则要求循环加热水量为：63980/（55-50）×0.05=13470l/hr=13.47m3/hr。
    2）缓冲罐容积取为30分钟流量，则V=13.47*30/60=6.735 m3 。
    3）淋浴用热的高峰用水量：以每批计，最大用水量为2250 l 。
    4）所需水箱的有效容积：6.735+2.250=8.985 m3
    设计取用6 m3水箱2个，共12 m3 。
    根据上述的计算，本案的设备如下：
    HAM300型热泉热水机组 2台
    辅助电加热器10 kw 1台（放在水箱内）
    水箱6 m3 2台
    3.3 方案的经济性
    如果能利用室内游泳池的湿热空气作为热泵热水机组的热源。由主机蒸发器吸热去湿后，再将主机出来的干冷空气直接打入游泳池空间或作为室内游泳池空调的补充新风，则可以大大减少机组用电量，并达到免费去湿、降湿的目的。主机选型时，可按气温为28℃计算。此时， 300型主机的输出功率为108.2kw，输入功率为27.98kw ,日用经常性热负荷为2446.52 kW。2台主机的工作小时为 H1=2446.52/108.2×2=11.31小时。

一梦到北大

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