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施工案例
作者:管理員    發布于:2017-04-04 19:30:59    文字:【】【】【

施工案例 | 濟南泳池恒溫+采暖+熱水工程方案賞析 

2016-11-07 空氣源熱泵供暖



本項目為濟南某健身場所游泳設施進行泳池恒溫、游泳區地暖及該建筑內配套淋浴用熱水項目。本工程分為三個系統:泳池恒溫系統、泳池地暖系統、配套淋浴用熱水系統。熱泵機組、水箱及相關設備擬放置在屋面上。三個系統同時啟用,完美結合,保障設施內泳池的安全使用和客戶的舒適享受,發揮熱泵的高效性,減少能源的損耗。



一、項目概況


本項目為游泳池恒溫、游泳區地暖及該建筑內配套淋浴用熱水項目。根據甲方提供的資料可知,本工程可分為下述三個系統:


1、泳池恒溫系統:泳池尺寸為25m×15m×1.8m。泳池為室內游泳池,泳池恒溫取28℃。泳池放在一層建筑屋面上。

2、泳池地暖系統:泳池地暖覆蓋區總面積約為500m2,考慮泳池區層高較高,為保證游泳區人員舒適性,采用低溫地板輻射采暖系統,考慮建筑熱指標取150W/m2。

3、配套淋浴用熱水系統:淋浴熱水系統需滿足300人洗浴需求,熱水供水采用集中浴室熱水供水方式,設計需要回水。熱泵機組、水箱及相關設備擬放置在屋面上。


二、設計理念


1、采用整合設計原則,從項目立項到施工設計的整個過程,綜合考慮用戶的建筑物、使用工況、空氣源熱泵規格及性能參數、系統配置及運行方式、使用和維護、節能與安全、經濟效益等因素,均應符合工程系統的設計原則。

2、力求使空氣源熱泵效果最佳,最大限度降低電能消耗,從而達到節約費用開支的目的。

3、系統設計的先進性、安全性、可靠性、耐久性等綜合考慮。

4、較好的經濟效益和社會效益,為客戶在環保、節能、文明用水、洗浴檔次等方面提供一套可靠的硬件設施。


三、設計依據


1、《建筑給水排水設計手冊》

2、《建筑給水排水設計規范》(GB 50015-2003)

3、《建筑給水排水和熱水供應設計規范》

4、《給水排水國家建筑標準設計圖集》

5、《商業或工業用及類似用途的熱泵熱水機》(GB/T 21362-2008)

6、《游泳池和水上游樂池給水排水設計規程》(CECS 14:2002)

7、《暖通空調》(第二版)

8、《民用建筑空調設計》(第二版)

9、《采暖通風與空氣調節設計規范》(GB 50019-2003)

10、《熱泵熱水系統選用與安裝》(06SS127)

11、《熱泵產品樣本及說明書》(江蘇天舒電器股份有限公司)

12、熱泵在智能環境模擬實驗室的運行數據(江蘇天舒電器股份有限公司) 

13、客戶提供的數據和圖紙


四、設計參數


1、配套淋浴用熱水系統設計參數



2、泳池恒溫系統設計參數



3、泳池區地暖系統設計參數 


冬季大氣壓力:1020.2kPa

冬季采暖室外計算干球溫度:-7℃

冬季室外平均風速:4.3m/s

設備選型環境溫度(冬季):0℃


五、設計計算


1、淋浴用生活熱水系統設計計算


15t冷水加熱到55℃的日耗熱量按公式Qd =qr× m×c×ρ×(tr-tL×Kc/860計算得:934kW。以機組工作20小時計,小時耗熱量為49kW。


根據經驗初定選用3臺DKFXRS-17ⅡB熱泵機組。參照低溫(7℃)工況檢測報告的數據,DKFXRS-17ⅡB熱泵機組制熱量為16.5kW,那么初定熱泵數量的總制熱量為:16.5×3=49.5kW/h>49kW/h(熱泵機組設計小時供熱量),初定3臺DKFXRS-17ⅡB型熱泵機組滿足熱水制備需求。


根據客戶的要求,當冬季熱泵機組制熱量衰減嚴重時或熱泵機組出現故障時,采用市政熱源作為輔助加熱熱源。


所需設備


2、泳池恒溫系統設計計算


泳池水表面蒸發損失的熱量:

Q=4.1868×375×581.4×(0.0174×0.2+0.0229)×(28.3-17)=272108.3kJ/h

所以泳池水表面蒸發損失的熱量為272108.3kJ/h。泳池的水表面、池底、赤壁、管道和設備等傳導所損失的熱量,應按泳池水表面蒸發損失熱量的20%計算確定為54421.65kJ/h。補充新鮮水加熱所需的熱量為141304.5kJ/h。泳池恒溫總耗熱量為130kW。


綜合考慮初期投資、運行費用及使用保障等問題,系統初步選用3臺DKFXRS-64ⅡB03型空氣源熱泵機組,查機組樣本可知:0℃工況下,DKFXRS-64ⅡB03熱泵機組制熱量為54.1kW。因此3臺熱泵機組基本滿足恒溫需求。


所需設備


3、游泳區地暖系統設計計算


由于各項資料均不夠完善,所以我公司只能采用多年采暖設計安裝經驗值估算,根據所在地區氣象參數和房間用途,設計采暖建筑熱指標為150W/m2(地暖敷設面積)。


游泳池區建筑面積約為500m2,則冬季地暖系統總耗熱量:

150W/m2×500m2÷(1-5%)≈79kW

針對本項目,采用空氣源熱泵熱水機組制取地板采暖循環水。


所需設備


六、運行成本分析


1、淋浴熱水系統


計算前提:

1)

2)

3)DKFXRS-17ⅡB

①空氣源熱泵系統運行費用


冬季啟用輔助熱源(市政蒸汽),天氣的平均溫度0℃,計60天。其中5℃溫升需要電輔助加熱來完成,即有5250kCal熱量需要電加熱完成。那么,冬季采用輔助加熱的運行費用為:

5250÷600000÷90%×200×60=117元

因此空氣源熱泵淋浴用熱水系統每噸水日平均運行費用為14.3元。


②燃氣鍋爐系統運行費用

③市政蒸汽系統運行費用

④燃油鍋爐系統運行費用

⑤電鍋爐系統運行費用


2、泳池恒溫系統


計算前提:

1)氣象參數同上

2)兩個泳池恒溫小時耗熱量


      (3)各種熱源計算參數同上

4)DKFXRS-64ⅡB03

①空氣源熱泵系統運行費用

②燃氣鍋爐系統運行費用

③燃油鍋爐系統運行費用

④市政蒸汽系統運行費用

⑤電鍋爐系統運行費用


3、游泳區地暖系統


計算前提:

      (1)本工程所在地冬季采暖期約150天

2)熱源計算參數同上

3)7棟建筑冬季地暖總耗熱量為79kW,冬季需投入輔助熱源(市政蒸汽)的天數約為60天。


①最冷日冬季12小時采暖耗熱量計算:

最冷日冬季12小時滿負荷率約85%

最冷日冬季12小時采暖耗熱量:

Q·12小時=79× 12×85%=805.8kWh


②采暖季節耗熱量計算:

根據氣候和使用情況,預計全年需要采暖的時間約150天,但每天需要的熱量差別較大,估計在10%100%之間。我們按150天內每天平均負荷為最冷日冬季12小時采暖耗熱量55%估算,則全年采暖量為:

Q·全年=Q12小時×150×55%= 805.8kWh×100 ×55%=44319kWh


a.空氣源熱泵系統運行費用(采暖季節)

熱泵冬季平均效率為300%

熱泵冬季運行費用為:

W熱泵=44319/300%×1=1.47萬元 


b.燃油鍋爐系統運行費用(采暖季節)

全年運行費用:

44319kWh×860÷10200÷85%× 8.5=3.74萬元


c.燃氣鍋爐系統運行費用(采暖季節)

全年運行費用:

44319kWh×860÷8600÷80%×3.5 =1.94萬元


d.市政蒸汽系統運行費用(采暖季節)

全年運行費用:

44319kWh×860÷600000÷90%× 200=1.41萬元


e.電鍋爐系統運行費用(采暖季節)

全年運行費用:

44319kWh÷95%×1=4.67萬元


七、方案說明


1、配套淋浴熱水系統


1)3臺DKFXRS-17ⅡB熱泵機組與15T不銹鋼保溫水箱連接,進行循環加熱,各個熱泵機組之間相互獨立運行。

2)熱泵水箱根據水箱液位和水箱水溫控制,當低液位信號和水箱內部高溫信號同時送至電磁閥時,補水電磁閥打開進行補水;當高液位信號和水箱內部溫度開關低溫信號任一送至電磁閥時,補水電磁閥關閉停止補水。水箱液位、溫度的設定可根據實際情況調整。

3)熱泵的啟停受水箱溫度控制,也可以手動控制。當水箱溫度低于設定溫度時,熱泵啟動加熱;當水箱溫度高于設定溫度時,熱泵關閉。

4)熱水供水擬采用水泵變頻恒壓供水方式?;厮呻姶砰y及回水管上的溫度控制。

5)系統配置輔助加熱熱源,滿足在冬季極端溫度條件下或機組檢修時,系統的正常運轉需求。


2、泳池恒溫系統


1)熱泵機組與泳池連接循環加熱。當泳池內水溫降低時,溫度開關傳送低溫信號至熱泵機組,熱泵啟動,開始對泳池中的水循環加熱,另當泳池內的水溫達到設定溫度時,熱泵自動停機。

2)建議熱泵機組連接在泳池水處理設備之前,保證熱泵系統運行的單獨性與穩定性。

(3針對泳池池水中含有腐蝕性較強的消毒氯,主機內換熱器材質在不影響換熱效率的前提下做了加厚防腐處理。


3、泳池區地暖系統


1)空氣源熱泵機組作為該系統冬季采暖的熱源,為熱源系統提供50℃/45℃的采暖循環熱水。該系統需保證系統末端分集水器系統一直暢通。

2)若冬季不需地暖,則需排空機組和系統內的水,防止水管管路或管件凍結。

3)地暖系統膨脹水箱若安裝在環境溫度低于0℃以上時可不設循環管。膨脹水箱箱底至少比室內供暖系統最高點高出0.3m。


八、投資效益


淋浴熱水熱泵系統與常規能源系統對比匯總表



泳池恒溫系統與常規能源系統對比匯總表



泳池區地暖系統與常規能源系統對比匯總表



注:上述各表中的相關數據雖不能完全反映全部的運行數據,但可宏觀反映出系統的運行費用。B、D、E為鍋爐類方案,需增加鍋爐的日常維保、檢測及管理人員費用,其中天然氣管路敷設需要增加開戶費用等;C為蒸汽換熱方案,同樣需要增加開戶費用以及設備日常維保、檢測及管理人員費用。A為熱泵熱水方案,可實現全年無人管理,系統自動運行,不存在壓力容器等高危設備,安全性能較鍋爐更強。


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