會所泳池空調(diào)運行管理淺析

徐鋼

空調(diào)技術(shù)

會所泳池空調(diào)運行管理淺析

徐鋼

（上?，F(xiàn)代建筑設(shè)計集團工程建設(shè)咨詢有限公司，上海200041）

通過對某會所游泳池的負(fù)荷計算，根據(jù)泳池全年室內(nèi)外環(huán)境的變化，分析泳池空調(diào)（包括末端和主機）的運行管理。

泳池空調(diào)； 除濕； 熱回收； 運行管理

0 引言

隨著人們生活水平日益提高，各類室內(nèi)泳池逐漸增多；因此，針對泳池特點設(shè)計的泳池專用空調(diào)（簡稱三集一體機）也得到越來越多的推廣和利用。然而一些設(shè)計師并未綜合考慮項目的暖通、給排水設(shè)計，一味追求三集一體機［3］，以為選擇了泳池專用空調(diào)這個節(jié)能設(shè)備，整個系統(tǒng)就節(jié)能了。其實不然，還是應(yīng)該綜合考慮空調(diào)冷熱水、生活熱水、泳池?zé)崴认到y(tǒng)設(shè)計；哪怕即使選擇了泳池專用空調(diào)，也不能僅僅根據(jù)負(fù)荷簡單地選擇某個型號了事，還需根據(jù)項目室內(nèi)外參數(shù)情況，考慮整個系統(tǒng)的運行策略。

1 項目情況

該項目位于上海市浦東，由兩幢酒店式公寓和一幢旅館建筑構(gòu)成，三幢建筑通過地下室相連通，地下一層的主要功能為小區(qū)會所。會所內(nèi)游泳池通過下沉式庭院與地面景觀相連。游泳館面積560m2，層高4.5m；池水面積280m2，水深1.6m。

室內(nèi)設(shè)計參數(shù)：池水溫度26℃，空氣溫度28℃，相對濕度65%；人員密度5m2/人，人均新風(fēng)量25m3/h；夏季送風(fēng)溫度23℃（高于室內(nèi)露點溫度約2℃）；換氣次數(shù)1.5次/h；最小新風(fēng)量需同時滿足人均新風(fēng)量要求和泳池?fù)Q氣次數(shù)要求，取大值3780m3/h。

2 泳池負(fù)荷計算［1，4］

2.1 散濕計算

2.1.1 池面散濕

式中 S—池水面積，m2；

g—水面單位面積蒸發(fā)量 kg/（m2·h），取0.136（室溫28℃，相對濕度65%，水溫26℃）；

B—標(biāo)準(zhǔn)大氣壓力，101325Pa；

B′—當(dāng)?shù)卮髿鈮毫?，?102540Pa（冬季）100540Pa（夏季）。

2.1.2 人體散濕

式中 n—岸上人數(shù)（水中人員通過池水散濕），人；

g′—單個成年男子散濕量，g/h，取425（室溫28℃下重度活動）；

n′—群集系數(shù)，取0.92；

2.1.3 室內(nèi)散濕

2.2 散熱計算

2.2.1 池面蒸發(fā)散熱

式中 r—冷凝熱，kJ/kg，取2521（室溫28℃，水溫26℃）。

2.2.2 泳池周邊傳導(dǎo)散熱按池面散熱20%計算；

2.3 負(fù)荷計算

2.3.1 圍護負(fù)荷

夏季：Q1=560×30W/m2=19.6kW

冬季：Q1=560×120W/m2=78.4kW

2.3.2 人員負(fù)荷

式中 n—岸上人數(shù)（水中人員通過池水散熱），人；

q—單個成年男子散熱量，W，取407（室溫28℃下重度活動）；

n′—群集系數(shù)，取0.92。

Q2=33×407×0.92=12.4 kW

2.3.3 設(shè)備負(fù)荷

Q3=560×45W/m2=25.2kW

2.3.4 室內(nèi)總負(fù)荷

夏季：Q=26.67+5.33+19.6+12.4+25.2=89.2kW

冬季：Q=26.67+5.33-78.4+12.4+25.2=-8.8kW

2.4 送風(fēng)量確定以及冷熱盤管計算

2.4.1 熱濕比線

夏季：ξ=89.2/0.0142=6281.7kJ/kg

冬季：ξ=-8.8/0.0142=-619.7kJ/kg

2.4.2 夏季計算結(jié)果（如圖1所示）

2.4.2.1 總送風(fēng)量（O-N）：30656m3/h。

此值亦是過渡季節(jié)全新風(fēng)模式的新風(fēng)量以及冬季通風(fēng)除濕用最大新風(fēng)量。

2.4.2.2 空調(diào)制冷量（C-L）：128.273kW

2.4.2.3 空調(diào)再熱量（L-O）：16.218kW

2.4.3 冬季計算結(jié)果（如圖2所示）

2.4.3.1 空調(diào)預(yù)熱量（W1-W′）：9.210 kW（預(yù)熱后出風(fēng)溫度5℃）

2.4.3.2 空調(diào)加熱量（C-M）：65.157 kW

2.4.4 通風(fēng)除濕時室外最大含濕量

式中 G—通風(fēng)除濕用最大新風(fēng)量，即空調(diào)箱總送風(fēng)

量，取30656m3/h；

D—室內(nèi)散濕量，取51kg/h；

ρ—空氣密度，取1.2kg/m3；

dn—室內(nèi)含濕量，取16.7g/kg。

根據(jù)公式計算得出通風(fēng)除濕時室外最大含濕量dw=15.3g/kg。

3 泳池空調(diào)末端空調(diào)箱的運行管理

游泳館內(nèi)的室溫、濕度以及水溫都影響著館內(nèi)人員的舒適度，相對于常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)，人們對館內(nèi)空調(diào)設(shè)計參數(shù)更加敏感。如果水溫過高，人體耗熱量增加，水溫太低，人們只能短暫地逗留在水中；如果室溫過高，人員會感覺悶熱，室溫過低，剛出水的人員會有寒冷感；如果濕度過高，室內(nèi)容易結(jié)露，濕度過低，加速剛出水的人員體表水分蒸發(fā)，亦會導(dǎo)致產(chǎn)生寒冷感。所以，必須對館內(nèi)空調(diào)參數(shù)進行實時監(jiān)測和控制［4］。

3.1 室外新風(fēng)狀態(tài)變化時的監(jiān)控［2］

室外空氣狀態(tài)一年四季都在不斷變化中，如圖3所示W(wǎng)1-W12，一年12個月狀態(tài)點。游泳館的新風(fēng)不僅是為了滿足衛(wèi)生、換氣次數(shù)等要求，在過渡季節(jié)和冬季，對室內(nèi)空氣有除濕作用，所以，對室外新風(fēng)狀態(tài)監(jiān)控有重要意義。對室外空氣狀態(tài)的監(jiān)控需要設(shè)置新風(fēng)、回風(fēng)和混合后空氣的溫度、濕度傳感器：

3.1.1 第一階段

新風(fēng)溫度低于5℃。如果室外空氣溫度過低，直接與室內(nèi)回風(fēng)混合，會產(chǎn)生水霧或凝結(jié)水，所以，應(yīng)將室外空氣用預(yù)熱器加熱后再與回風(fēng)混合，加熱后的溫度不應(yīng)低于5℃。此時，新風(fēng)應(yīng)采用最小新風(fēng)量。

3.1.2 第二階段

新風(fēng)溫度不低于5℃且含濕量小于15.3 kg/s（如上章計算所得，含濕量等于15.3kg/s是該項目空氣具有通風(fēng)除濕功能的最大含濕量）。在此階段中，隨著室外空氣溫、濕度逐漸增加，可不斷增加新風(fēng)量，使得混合點含濕量正好等于15.3kg/s。當(dāng)新風(fēng)含濕量等于15.3kg/s，關(guān)閉回風(fēng)閥，采用全新風(fēng)狀態(tài)模式。

3.1.3 第三階段

新風(fēng)含濕量大于15.3kg/s且焓值小于回風(fēng)焓值。此時新風(fēng)不具備通風(fēng)除濕作用，只有通過冷卻除濕。若與回風(fēng)混合，只會增加冷卻負(fù)荷，所以，在這個階段應(yīng)保持全新風(fēng)狀態(tài)模式。

3.1.4 第四階段

新風(fēng)焓值的大于回風(fēng)焓值。此階段是最常見的夏季設(shè)計工況，從節(jié)能角度考慮，新風(fēng)采用最小新風(fēng)量。

另外，當(dāng)新風(fēng)含濕量小于15.3kg/s但焓值大于回風(fēng)焓值，雖然此類情況幾乎不會出現(xiàn)，但為了保證論述的完整性，在此補充說明，如果出現(xiàn)此類狀態(tài)點，按第四階段處理。

3.2 室內(nèi)狀態(tài)變化時的監(jiān)控［5］

游泳池空調(diào)設(shè)計一個重要特點就是室內(nèi)需要常年保持同一個設(shè)計工況，然而，空調(diào)負(fù)荷是時刻不斷變化的，比如上節(jié)提到的新風(fēng)工況，影響著新風(fēng)溫、濕度、圍護結(jié)構(gòu)的傳熱量；又比如館內(nèi)人員的變化，影響著室內(nèi)散熱、散濕。為了保證館內(nèi)人員的舒適度，對室內(nèi)工況監(jiān)控也是必不可少的。對室內(nèi)空氣狀態(tài)的監(jiān)控需要設(shè)置回風(fēng)溫度、濕度傳感

器、送風(fēng)溫度傳感器、池水溫度傳感器：

3.2.1 空氣加熱狀態(tài)

當(dāng)回風(fēng)溫度低于設(shè)定值時，若回風(fēng)濕度低于設(shè)定值時，則啟動熱源給空氣加熱；若回風(fēng)濕度高于設(shè)定值時，且不能通風(fēng)除濕時，將啟動壓縮機進行冷卻除濕，回收熱量給空氣再熱。

3.2.2 除濕狀態(tài)

當(dāng)回風(fēng)濕度高于設(shè)定值時，且不能通風(fēng)除濕時，將啟動壓縮機進行冷卻除濕，回收熱量給空氣再熱或則池水加熱。同時，依靠送風(fēng)溫度傳感器，確保送風(fēng)溫度高于23℃，以免送風(fēng)口結(jié)露。

3.2.3 空氣制冷狀態(tài)

當(dāng)回風(fēng)溫度高于設(shè)定值時，將啟動壓縮機進行冷卻除濕，回收熱量給空氣再熱和池水加熱。

3.2.4 池水加熱狀態(tài)

當(dāng)池水溫度低于設(shè)定值時，利用回收熱量給池水加熱，或則熱源直接給池水加熱。

4 泳池空調(diào)主機的運行管理

近年來，為了響應(yīng)國家節(jié)能減排的號召，三集一體泳池專用熱泵得到越來越多的廣泛利用，利用制冷、除濕時，冷凝器熱回收給予空調(diào)再熱、池水保溫，多余的熱量通過室外散熱器排出，但是，當(dāng)熱回收量不足時，還是需要輔助熱源，所以，系統(tǒng)是否節(jié)能不應(yīng)單獨考慮泳池的空調(diào)，應(yīng)該綜合考慮整個項目的空調(diào)系統(tǒng)，甚至包括生活熱水系統(tǒng)。如果一個項目泳池區(qū)域采用一套泳池專用熱泵，非泳池區(qū)域采用一套風(fēng)冷熱泵系統(tǒng)，生活熱水系統(tǒng)亦是一套風(fēng)冷熱泵系統(tǒng)，不能因為泳池空調(diào)系統(tǒng)選活熱水系統(tǒng)亦是一套風(fēng)冷熱泵系統(tǒng)，不能因為泳池空調(diào)系統(tǒng)選用了有節(jié)能效果的泳池專用熱泵，就因此判定整個項目的系統(tǒng)設(shè)計是節(jié)能的；三個相互有關(guān)聯(lián)的系統(tǒng)各自對立分開設(shè)計本身就與節(jié)能設(shè)計理念相悖，應(yīng)盡可能整合在一起，統(tǒng)籌考慮。

4.1 會所（不包括泳池區(qū)域）空調(diào)負(fù)荷

根據(jù)常規(guī)計算方法得：冷負(fù)荷533.2kW，熱負(fù)荷-293.3kW。

4.2 池水保溫（補充水加熱）所需熱量

表1 夏、冬季的空調(diào)負(fù)荷和熱水負(fù)荷 kW

式中 c—水的比熱容，取4.18kJ/（kg·℃）；

ρ′—水的密度，取1000kg/m3；

v—泳池補水量，取池水容積5%，該項目泳池補水量22.4m3；

Δt—補充水與池水水溫差，夏季取6℃，冬季取21℃；

T—泳池營運時間，即加熱時間，取12h。

4.3 泳池及會所客房淋浴等生活熱水所需熱量

根據(jù)給排水專業(yè)資料得：夏季29.3kW，冬季41.8kW。

4.4 設(shè)計計算數(shù)據(jù)匯總

見表1。

4.5 主機選型

見表2。

表2 風(fēng)冷熱泵基本參數(shù)

4.6 主機運行管理

見表3。

5 結(jié)語

（1）泳池?zé)釢癍h(huán)境復(fù)雜，設(shè)備選型之前，需根據(jù)室內(nèi)、外參數(shù)詳細(xì)計算。

Operation Management of Air-conditioner for Chamber Swimming Pool

XU Gang

（Shanghai Xiandai Architecture，Engineering&Consulting Co.，Ltd，Shanghai 200041，China）

Accordingtotheannual changeofindoorandoutdoordesigncondition,theauthoranalyzeoperationmanagementofair-conditioner(includingterminal andheatpump)forChamberSwimmingPool byloadcalculation

air-conditionerforswimmingpool； dehumidification； heatrecovery； operationmanagement

TU831

B

2095-3429（2016）03-0063-04

10.3969/J.ISSN.2095-3429.2016.03.015

徐 鋼（1981-），男，上海人，學(xué)士，暖通工程師，主要從事暖通設(shè)計工