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水源热泵在温泉洗浴工程中的应用探讨  

2013-05-22 17:12:04|  分类: 泳池设计 |  标签: |举报 |字号 订阅

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水源热泵在温泉洗浴工程中的应用探讨 - 泳池,洗浴设备 - 泳池洗浴设备汗蒸房
 


核心提示:近年来,随着新能源的开发和环境保护意识的增强,地热资源的利用也越来越受到世界各国的重视,在许多西方发达国家已经

近年来,随着新能源的开发和环境保护意识的增强,地热资源的利用也越来越受到世界各国的重视,在许多西方发达国家已经得到了广泛的应用。水源热泵是利用地下水 城市污水 工业废水作为冷、热源,通过压缩机蒸发冷凝循环,消耗部分电能,来实现供冷、供热,达到节能和环保的目的。在有温泉水等地热资源的情况下,水源热泵是一种很好的热源选择形式。地热资源与水源热泵相结合的新型 节能 环保的能源利用形式已在国内外受到了广泛关注,它具有许多优点,如属于可再生能源利用技术 运行安全可靠,以及高效节能等。

1 工程概述
某温泉会馆远离市区,会馆内设有若干温泉嬉水池,一年四季需要加热,低温池的水温要求维持在28℃,高温池的水温要求维持在38℃。会馆附近无市政热源可供利用,但有一口温泉井,出水温度为35℃,出水量为50m3/h。若直接利用该温泉井为各个嬉水池补水,水温及水量均不能满足要求通常的解决方法是建造锅炉房作为加热热源,既不节能,又不环保本文采用水源热泵机组代替锅炉,利用温泉水自身的低品位能源解决各个嬉水池的补水及温度要求,并充分回收利用各个温泉池排水的热量解决淋浴水的加热问题,以达到节能减排的目的。
1.1 温泉中心情况简介
温泉洗浴中心主要由室外温泉池室外游泳池、室内温泉池(包括水疗池和别墅内温泉池)组成。
温泉池和游泳池的相关参数如表1所示。

游泳池旁边设有淋浴装置,有更衣柜376个,设定每人使用更衣柜3h,则最多淋浴人数为125人/h;别墅共7套,设定每套别墅中人数为10人。淋浴水总需求量如表2所示。

1.2 估算允许的水源热泵最大制热量
温泉中心的温泉井产水量为50m3/h,出水温度为35℃,其中所含的热量可作为水源热泵机组的低温输入热源,通过水源热泵机组将其降到10℃可放出热量1458kW;另外可回收各种排水量为13.1m3/h,回收水温度大约为30℃,通过水源热泵将其降到10℃可放出热量306kW水源热泵的运行效率可达到4,因此水源热泵的最大制热量为(1458+306)/0.75=2352kW。下面通过具体的热负荷计算来判断制热量为2352kW的水源热泵机组能够满足何种天气条件下温泉洗浴中心的运行需求。

2 热负荷计算方法
温泉池热损失主要包括2个方面:池水表面蒸发损失的热量;池璧池底传导损失的热量,管道和水处理设备损失的热量。以上因素所引起的热量损失均需不断补充,以维持池水在一定的温度范围内。
池水表面蒸发损失的热量为:

式中,Qz为水表面蒸发损失热量,W;β为压力换算系数,为133.322Pa;r为与池水温度相等的饱和蒸汽的汽化潜热,kJ/kg;vf为水表面上的风速,m/s;pb为与池水温度相等的饱和空气的水蒸气分压力,Pa;pq为水池上方环境空气的水蒸气分压力,Pa;A为水池水表面积,m2;B为1个标准大气压与当地大气压力的比值。
池璧池底传导损失的热量,以及管道和水处理设备损失的热量按式(1)所计算池水表面蒸发损失热量的20%计算确定。
公共淋浴室淋浴用水加热量为:
Qh=mqrcpρ ( tr-tl ) / 3600 (2)
式中,Qh为设计小时耗热量,W;m为每h洗浴人数;qr为热水用水定额,L/人;cp为水的比热,取为4187J/(kg·K);为热水密度,kg/L;tr为热水温度,取为60℃;tL为冷水温度,取为4℃;
别墅内淋浴用水加热量为:
Qh=Khm′qrcpρ (tr-tL) /86400 (3)
式中,m′为用水计算单位数,人;Kh为小时变化系数,取为5.12;其余参数含义同前。

3 热负荷计算结果
3.1 热负荷分项计算
室外温泉池室外游泳池室内温泉池及淋浴水在不同计算条件下的热负荷计算结果分别列于表3~6中。


3.2 热负荷计算结果汇总
由表3和表4的计算结果可以看出,室外空气温度和风速都会影响到室外池水的热负荷,不同室外空气温度和风速下的总热负荷列于表7中。

4 水源热泵加热方案
温泉水热泵系统工艺流程如图1所示。

4.1 水源热泵方案能够满足的天气条件
1.2节初步计算了水源热泵允许的最大制热量为2352kW。根据表7中的负荷计算结果可以看出,当室外风速在1.5m/s以下时,只要室外空气温度高于0℃,水源热泵机组都能满足要求;而当室外风速为2m/s时,室外空气温度必须高于5℃,水源热泵机组才能满足要求,低于5℃时需要辅助其它热源;而室外风速大于3m/s时,必须辅助其它热源。因此将室外风速为2m/s室外空气温度为5℃时的天气条件作为水源热泵机组运行的最不利工况进行设备的选择。
4.2 水源热泵机组选择
本工程共选择2台水源热泵机组,高温水源热泵机组和普通水源热泵机组各1台。高温水源热泵机组制热量为1720kW,制取60℃热水作为温泉池及游泳池补水;普通水源热泵机组的制热量为597kW,制取43℃热水作为淋浴用水。
4.3 水源热泵方案的经济性分析
水源热泵机组的最大制热量刚好能够满足室外风速为2m/s,室外空气温度为5℃时的加热负荷。选择与水源热泵机组最大制热量相同的燃气锅炉和电锅炉,比较这3种热源的初投资和日运行费用,如表8所示。可以看出,水源热泵机组供热系统比燃气锅炉供热系统初投资增加了70万元,运行费用每天节省约3000元,1a多即可收回增加的投资。电锅炉供热系统运行费用太高,建议尽量不要采用。

5 结论
本文所介绍的温泉洗浴工程利用水源热泵机组将温泉水的低品位能量进行提升,解决各个季节温泉池的补水及温度要求,并充分回收利用各种洗浴排水的热量解决淋浴水的加热问题,最大程度地使温泉水得以利用,而不需另建锅炉房,既节能又环保,具有良好的经济效益和社会效益,值得大力推广。水源热泵在温泉洗浴工程中的应用探讨 - 泳池,洗浴设备 - 泳池洗浴设备汗蒸房

 
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