空气能恒温泳池的热量计算方法

高级健身会所在厦门小有名气，拥有众多的固定会员。游泳馆挑高8.8米，跨度28.4米，全年池水恒温在28℃。泳池水采用阳光臭氧杀菌处理技术全面净化，24小时循环水，健康、环保、无污染，环境良好。

使用空气能之前，保持水池的恒温，年运行费87.08万元。而电锅炉系统不能全天运行。通过改造，会所采用了空气能热泵恒温设计方案，优化了整个泳池的运营。据工程师计算：根据会所通常情况下的开放时间，新空气能热泵设计方案运营1年后，此会所泳池年运行费 节省近60万元。

一：环境温度和项目要求

二：泳池恒温系统设计计算

1.1空气源热泵系统全年运行费用

1.2电炉锅系统运行费用

游泳池相对温湿度设置

游泳池的用热负荷计算

考虑在换水周期内的热损失附加值。

一：环境温度和项目要求

所属地区——华南

全年平均气温——21.0℃

夏季平均气温（7月）——28.2℃

冬季平均气温（1月）——13.2℃

该游泳馆泳池为标准泳池，约2500吨水；根据国际泳联规定，泳池的水温应该控制在25℃到28℃之间，该泳池设计温度为28℃。

（一）泳池恒温系统设计计算

1.1泳池恒温所需热量为下列各项耗热量之和：

①池水表面蒸发损失的热量

②泳池的水表面、池底、池壁、管道和设备等传导所损失的热量

③补充新鲜水加热所需要的热量

1.2泳池水表面蒸发损失的热量计算：

Qz=α•r•A（0.0174Vf+0.0229）(Pb-Pq)(760/B)

式中：Qz——泳池的水表面蒸发损失的热量（kJ/h）；

α——热量换算系数，α=4.1868；

r——与泳池的池水温度相等的饱和蒸汽气化潜热（kcal/kg），1kacl/kg=4.1868kJ/kg；

Vf——泳池的水表面上的风速（m/s），一般情况下泳池的水表面风速Vf=0.2-0.5m/s；

Pb——与泳池的水温相等的饱和空气的水蒸气分压力（mm•Hg），查得水温27℃时，为26.7mm•Hg；

Pq——泳池的环境空气的水蒸气分压力（mm•Hg），查得水温28℃时，为17mm•Hg；

A——泳池的水表面面积（㎡）；

B——当地的大气压力（mm•Hg）。

由上述公式得：Qz=4.1868×581.4×1250×（0.0174×0.2+0.0229）×（26.7-17）≈778599kJ/h，所以泳池水表面蒸发损失的热量：Q=778599kJ/h,即216.28kw；

1.3泳池的水表面、池底、池壁、管道和设备等传导所损失的热量，应按泳池表面蒸发损失热量的20%计算确定，可知传导损失热量：155720kJ/h，即43.26kw；

1.4补充水加热所需的热量计算：

Qb=α•qb•r(tr-tb)/t

式中：Qb——泳池的补充水加热所需热量（kJ/h）；

α——热量换算系数，α=4.1868；

r——水的密度（kg/l）；

qb——泳池的新鲜水的补充水量；

tr——泳池的池水设计温度（℃）；

tb——泳池的补充水的温度（℃）；

t——加热时间（h）；

由公式可得：补充新鲜水加热所需的热量为392512.5kJ/h,即109.03kw。

1.5泳池恒温总耗热量计算：

Q=Qz+Q1+Qb=368.57kw，即泳池恒温总耗热量约为368.57kw。

1.6泳池初次加热耗热量

游泳池初次加热时间一般小于48小时，考虑在环境温度较高的时候对泳池进行初次加热；按照冷水温度15℃时的气候条件下加热，加热池水的小时耗热量为Q=2500m3×1000×(28-15)/(48×860)≈787.31KW，由于水边面蒸发和内壁导热每小时估算热耗为787.31KW×60%=472.38KW。因此泳池初次加热耗热量为787.31KW+472.38KW≈1260KW。

泳池初次加热耗热量相对于常态的机组工作泳池所需热量是非常大的，为节能和节约成本，初次加热耗热量可使用电辅助加热满足所需热量。

（二）泳池恒温系统运行费用计算：

①春秋季183天，平均环境温度20℃，平均水温15℃；夏季92天，平均环境温度28℃，平均水温20℃；冬季90天，平均环境温度13℃，平均水温10℃。

②电价0.8元/kWh，电热值860kcal/kWh，热效率95%。

③泳池恒温小时耗热量：春秋季338kW/h，夏季308kW/h，冬季369kW/h。

④环境温度20℃时，热泵机组COP值5.5。环境温度28℃时，热泵机组COP值6.25。环境温度13℃时，热泵机组COP值4.8。

1.1空气源热泵系统全年运行费用

空气能热泵系统按照每天20小时工作时间计算，该恒温泳池全年运行费用：

①春秋季：338×20÷5.5×0.8×183≈179939元

②夏季：308×20÷6.25×0.8×92≈72540元

③冬季：369×20÷4.8×0.8×90≈110700元

④全年运行费用：36.32万元

1.2电炉锅系统运行费用

按照实际使用情况，使用电炉锅系统的游泳馆开放时间通常比较短，根据厦门游泳馆一般开放时间，按照夏季开放12小时，春秋季开放8小时，冬季开放6小时计算：

①春秋季：338×8÷95%×0.8×183≈416701元

②夏季：308×12÷95%×0.8×92≈286343元

③冬季：369×6÷95%×0.8×90≈167798元

④全年运行费用：87.08万元

可知，空气能热泵热水机组比使用电炉锅系统全年节省运行费用50.76万元。

工程师支招：泳池空气能恒温设计，你需要注意以下几点。

注意分析游泳池的热损失因素，一般而言，泳池的热损失主要由以下几种情况：

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℃），那么，加热整池水需要的用热量就是一次性冲击负荷。

游泳池相对温湿度设置

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%

维持室内游泳馆内一定相对湿度十分必要。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/㎡时，玻璃窗户上仍会潮湿、结露；即使窗外气温为-1℃，室内为28℃时，也会结露。因而游泳场馆必须除湿。

游泳池的用热负荷计算

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㎡计算的平均散热矢量。可以见表1。

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2m/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60-80W/㎡（夜间）

辐射得热量≤180W/㎡（白天）

蒸发热损失350-700W/㎡

补充水时的补热量400-600W/㎡

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。

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；

t2—池水有需温度，℃；

t1—冷水温度，℃；

T—换水周期，h；

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。