一、地源热泵三联供机组的特点:
⑴.地源热泵三联供是一种利用地球所储藏的太阳能资源作为冷热源,是清洁的可再生能源,取之不尽、用之不竭。热泵系统进行能量的转换利用,节能环保。
⑵.高效节能地源热泵三联供机组利用土壤或水体温度冬季均为12-22℃,温度比环境空气温度高,热泵循环的蒸发温度提高,能效比也提高。用于驱动热泵机组运行的电量比传统冷水机组和空气源热泵低30%。
⑶.土壤或水体温度夏季均为18-32℃,温度比环境空气温度低,制冷系统冷凝温度降低,使得冷却效果好于风冷式和冷却塔式,机组效率大大提高,可以节约30-40%的供热制冷空调的运行费用,1千瓦的电能可以得到4千瓦以上的热量或5千瓦以上的冷量。
5.一机多用、功能齐全,地源热泵三联供系统可供暖、空调制冷,还可提供生活热水。用一套设备同时满足供热、供冷、供生活用水的要求,减少了设备的初投资。地源热泵可应用于宾馆、居住小区、公寓、厂房、商场、办公楼、学校等建筑,小型的地源热泵更适合于别墅住宅的采暖空调。
二、对芬尼克兹地源热泵三联供几种系统在工程应用中的评述 :
1)直接利用地下水式的地源热泵系统:其最大优点是非常经济,占地面积小,但要注意必须符合下列条件:水质良好;水量丰富;符合标准。
2)地下埋管的地源热泵系统:对于垂直式埋管系统,其优点有:较小的土地占用,管路及水泵用电少,其缺点是钻井费用较高;对于水平式埋管系统,其优点有:安装费用比垂直式埋管系统低,应用广泛,使用者易于掌握,其缺点有:占地面积大,受地面温度影响大,水泵耗电量大。
3)地表水式:其优点有:在10米或更深的湖中,可提供10℃的直接制冷,比地下埋管系统投资要小,水泵能耗较低,可靠性高,低维修要求、低运行费用,在温暖地区,湖水可做热源,其缺点有:在浅水湖中,盘管容易被破坏,由于水温变化较大,会降低机组的效率。
三、应用实例
1.工程概述
本工程是一个游泳馆,游泳池总面积约390平方米,泳池上空高3米,泳池水面积约250平方米,水深1.8米,总的水容积约为450立方米,设计水温为28℃。泳池开营时间是10:00到22:00;营业12个小时,本设计的重点在于冬季情况下能满足泳池所损失的热量,使泳池水温维持在设计水温,泳池水加热设计水温为28℃。
2.设计依据
1)、本工程依据建设单位提供的建施图;
2)、<
<暖气与通风工程施工及验收规范>
>(GB50243-97);
暖气与通风工程施工及验收规范>
3)、<
<采暖通风与空气调节设计规范>
>(GBJ19-87);
采暖通风与空气调节设计规范>
4)、<
<高层民用建筑设计防火规范>
>(GB50045-95);
高层民用建筑设计防火规范>
5)、<
<全国民用建筑工程设计技术措施 暖通空调·动力>
>(GB19-87);
全国民用建筑工程设计技术措施>
6)、<
<空气调节设计手册>
>(中国建筑工业出版社、第二版);
空气调节设计手册>
7)、<
<采暖空调制冷手册>
>(机械工业出版社);
采暖空调制冷手册>
8)、<
<建筑设计防火规范>
>GBJ16-2001;
建筑设计防火规范>
9)、PHNIX泳池热泵机组的性能;
10)、国家现行的其他相关规范及措施。
4.设计参数
1)室外计算参数:
夏季干球温度33.2℃,湿球温度26.4℃,相对湿度78%;
过度季节干球温度18℃,湿球温度16℃,相对湿度75%;
冬季干球温度-12℃,相对湿度45%。
2)室内设计参数:
夏季干球温度29℃,湿球温度23.7℃,相对湿度不大于70%;
过度季干球温度29℃,湿球温度23.7℃,相对湿度不大于70%;
冬季干球温度29℃,湿球温度23.7℃,相对湿度不大于70%。
3)泳池水温确定:
游泳池的池水温度,可根据游泳池的用途,按下列数值进行设计:
室内游泳池:
A.比赛游泳池:24~26℃;
B.训练游泳池:25~27℃;
C.跳水游泳池:26~28℃;
D.儿童游泳池:24~29℃;
4)露天游泳池的池水温度不宜低于22℃。
5)循环周期
游泳池水的循环周期,应根据游泳池的使用性质、游泳人数、池水容 积、水面面积和池水净化设备运行时间等因素确定。一般可按下表3.7采用。
游泳池水的循环周期 表3.7
|
|
|
比赛池、训练池
跳水池、私用游泳池
公共池
跳水、游泳合用池
儿童池
幼儿戏水池
|
6~10
8~12
6~8
8~10
4~6
1~2
|
4~2.4
3~2
4~3
3~2.4
6~4
24~12
|
6.恒温计算
本游泳池总面积约390平方米,泳池上空高3米,泳池水面积约250平方米,水深1.8米,总的水容积约为450立方米,设计水温为28℃。
游泳馆内计算参数:设计室内温度
29
℃;相对湿度
70%
;泳池水设计温度
28
℃;室内水面风速
0.3m/s
;
1
) 冬季在气温最低
-12℃情况下泳池表面蒸发损失的热量计算:
Qx = α· у ( 0.0174vf + 0.0229 ) (Pb - Pq) A(760/B)
式中 Qx—— 泳池表面蒸发损失的热量( kJ/h );
α—— 热量换算系数, α = 4.1868 kJ /kcal ;
у—— 与泳池水温相等的饱和蒸汽的蒸发汽化潜热( kcal/kg );
vf ——泳池水面上的风速( m/s ),一般按下列规定采用:室内水池 vf = 0.2~0.5 m/s ;露天水池 vf = 2~3 m/s ;
Pb—— 与泳池水温相等(28℃)的饱和空气的水蒸汽分压力( mmHg );
Pq——与泳池的环境空气温度(29℃)相等的水蒸汽压力( mmHg );
A——泳池的水表面面积( m2 );
B—— 当地的大气压力( mmHg )。
而泳池的水表面、池底、池壁、管道和设备等传导所损失的热量,占泳池水表面蒸发损失热量的 20% 。
查相关参数表可计算得:
Qx = α· у ( 0.0174vf + 0.0229 ) (Pb - Pq) A(760/B)
=4.1868×581.35×(0.0174×0.3+0.0229)(28.3-20.98)×250×(760÷765)
=2434×0.02812×7.32×250×0.993
=124376( kJ/h )
=29706.7( kcal/h )
2) 泳池每小时总损失热量:
Qy= Qx*0.2
加上泳池的水表面、池底、池壁、管道和设备等传导所损失的热量,
泳池每小时总损失热量为:
29706.7×0.2=5941.3( kJ/h ) =1419.055( kcal/h )
3) 泳池补水加热所需的热量:
Qb=αqbу(tr- tb)/t
式中 Qb——游泳池补充水加热所需的热量(kJ/h);
α——热量换算系数,α=4.1868(kJ /kcal);
qb——游泳池每日的补充水量(L);按泳池水量的5%确定;
у——水的密度(kg/L);
tr——游泳池水的温度(℃);
tb——游泳池补充水水温(℃);
t——加热时间(h)。
查相关参数表可知:
qb=450m3×5%=22.5m3=22500L;
tr=28℃
tb=7℃
则 Qb=αqbу(tr- tb)/t
=4.1868×22500×1×(28-7)/12
=164855.25kJ/h
=39375kcal/h
4) 经计算得泳池平均每小时经水面蒸发和传导损失的热量、池壁和池底传导损失的热量、管道的净化水设备损失的热量、泳池补水所需的加热量合计为29706.7+1419.055+39375= 70500.76( kcal/h )=82KW。所于泳池每小时总的热损失量为82KW。
7.除湿计算(已知室内面积390平方米,高3米)
1) 根据泳池室内的循环次数为7次/小时计算,循环的风量为8190立方米/小时;取8000立方米/小时.新风取2000立方米/小时
2) 根据水温、室温和计算公式可得:
室内散湿量计算
人体散湿量:
W1=0.001×n×n‘×g
g——成年男子的小时散湿量,120g/(h·人);
n——室内人总数;
n‘——群体系数。
池边散湿量计算
W2=0.0171(t干-t湿)Fn
W2——散湿量(Kg/h);
t干——室内空调计算干球温度(℃);
t湿——室内空调计算湿球温度(℃);
F——池边面积(m2);
n——润湿系数。
值对应不同的使用条件,取0.2~0.4。
敞开水面的散湿量
W3=ω×F
ω——单位水面蒸发量,kg/(㎡·h) ;
F——水面积,㎡。
根据以上公式计算,水面的散湿量为0.202kg/㎡•h,那么散湿量为50.5KG/h;此时人的散湿量为120g/(h·人),最高峰人数为80人,那么人的散湿量为9.6KG/h;池边散湿量为9.06KG/h,所以室内总散湿量为69.16KG/h。
以上数据是在1标准大气压下测试出的结果
3) 夏季
整个泳池所需的新风量设计为2000立方米/小时计算,新风的含湿量为:
2000×1.2÷1000×(25.7-18)=18.48kg/h
那么,夏季的总除湿量为:69.16+18.48=87.64kg/h
根据夏季室外设计参数,室内按照干球温度29℃,相对湿度70%,含湿量18g/kg,新风量为2000m3/h,回风取6000m3/h,混合温度T=30.1℃,混风空气含湿量d=19.9(g/kg),混风焓值(kj/kg)=81.2。处理后空气含湿量为:
19.9-87.64×1000÷1.2÷8000=10.78g/kg
查得,处理后空气的温度为16.7℃,相对湿度为90%,处理后的焓值(kj/kg)=44.2因此机组的冷量:8000×1.2÷3600×(81.2-44.2)=99KW
为了提高舒适度,空气经过除湿后需要把温度提升到27℃,
那么空气再热量为:
8000×1.2×1.06×(27-16.7)÷3600=29.1KW
所以空气的再热量为29.1KW。
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