三集一体热泵空调在某工程中的设计应用
No.4/2009
总第128期第30卷工程设计
中图分类号：TU83文献标识码：B文章编号：1006-8449（2009）04-0036-03 0引言
随着人民生活水平的提高，一些星级宾馆、小区或体育健身中心，往往配建室内游泳池。为此，小型室内游泳池空调设计，也就越来越普遍。室内游泳池由于高湿，如何解决其结露和闷热的问题，是摆在每一个暖通设计人员面前的难题。
1三集一体热泵系统同常规泳池空调系统的区别
传统的恒温室内游泳池的暖通设计模式是采用“空调”+“换风除湿”+“池水加热”3个相对独立的子系统，通常需配置冷热源设备、循环水泵、空调机组、通风装置等一系列设备。
泳池池水的热损失主要为池水表面
蒸发热损，约占总热损的85%；其它如水
表面、池底、池壁、管道设备等传导热损
只占总热损的15%左右。池水表面蒸发，
造成泳池区空气湿度变大，如不及时除
湿以控制合适的湿度，天花板、墙壁上会
凝结水滴，造成严重的室内装潢侵蚀和
人体不舒适感。常规的除湿方式是向外
排暖湿空气，补进室外干燥冷空气并将
其加热至室温。由此可见，常规方式一方
面需补充热量加热池水，另一方面外排
湿空气排走大量空气潜热，又需补充热
量加热换入的空气，热能损失很大，运行费用很高。仅从技术上而言，由于“换风除湿”、“池水加热”和“空调”相对独立，靠人工调节其平衡，则操作管理及技术要求很高，需配备熟练的专业技工；同时，要保证泳池四季恒温，3个子系统的运行工况始终处于动态变化状况，人工调节平衡导致3个子系统的能耗增大。
三集一体热泵是专门针对室内游泳池开发的产品，它集空调、除湿和池水加热于一体，大量回收并综合利用能量。它能通过调整春、夏、秋、冬四季运行模式，既能最大限度综合利用热能，又达到高效节能的目的，其工作原理如图1所示。简言之，即是将池水表面
三集一体热泵空调在某工程中的设计应用
欧志刚
（无锡市民用建筑设计有限公司，江苏无锡214072）
摘要：介绍了三集一体热泵空调系统的工作原理，它与常规的泳池空调系统相比，具有节能和运行管理方便的优点；并以无锡芙蓉山庄会所室内游泳池的空调系统设计为例，介绍了设备的选型计算过程。
关键词：三集一体热泵空调；温湿度；节能
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工程设计
蒸发热损回收利用，转移入池水和空气中，弥补池水和空气热损，同时实现空气调节除湿功能。其工作程序大致可分为3步：
（1）暖湿空气流经蒸发器，温度下降16~18℃，暖水汽凝结成冷水滴从空气中分离出来，实现空气除湿功能；同时，空气冷却、水汽凝结及冷却过程中释放出的热能被冷媒吸收；
（2）通过三集一体热泵空调主机实现排风和补充
新风的功能。泳池制热期
（10月~次年5月）换风模式：暖湿空气在主机内先经过蒸发器①制冷后，以低温（16~18℃）饱和湿空气与室外空气换风；泳池制冷期（6月~9月）换风模式：暖湿空气在主机内先与室外空气换风后再经过蒸发器②制冷降温；
（3）冷媒吸收的热能，首先经池水换热器加热池水，实现池水加热功能；余热经空气冷凝器，加热冷却的空气，实现空气保温功能；泳池制冷期内，在满足池水和空气恒温要求的前提下，多余热量经室外散热器排放至室外环境。
由于围护结构的热损失及引入新风消耗的加热量，当空调主机所产生的热能不足以满足要求时，由辅助空气加热器补充提供热能，以满足冬季送风温度为35~40℃的要求。
2三集一体热泵系统的设计选型方法
下面就笔者设计的一具体工程为例，说明在实际
设计中如何选择合适的三集一体热泵机组。该游泳池位于芙蓉山庄住宅小区会所内，根据业主要求，需按恒温泳池的标准配置。游泳池面积825m 2，池水面面积282.6m 2，层高6.3m 。室内设计参
数：水温26℃，
室温28℃，相对湿度70%。首先计算除湿量，其主要包括3部分。（1）计算泳池区蒸发量：
L w =（0.0174V f ＋0.0229）×（P q.b －P q ）×
F c ×760
B
（1）
式中L w —泳池水面蒸发量，kg/h ；
V f —泳池水面上的风速，取0.2m/s ；
P q.b —与泳池水面相等的饱和蒸气的水蒸气压力，
取3.36kPa （温度26℃，相对湿度100%）；P q —泳池周围空气的水蒸气压力，取2.64kPa （温度28℃，相对湿度70%）；F c —室内泳池水面面积，为282.6m 2；B —当地大气压力，取100.4kPa 。在回风28℃，相对湿度70%时，则：
L w ＝（0.0174×0.2＋0.0229）×（3.36－2.64）×
282.6×760
=40.63（kg/h ）（2）计算人体散湿量：泳池区服务人数：
n =F c /S r =282.6/6=47（人）
式中n —泳池综合服务人数，
人；S r —人均所占面积，取6m 2/人。
人体总散湿量：
L r ＝n 'ng =0.92×47×0.123=5.32（kg/h ）
式中L r —人体散湿总量，kg/h ；
n '—群集系数，取0.92；
g —单位人体散湿量，取0.123kg /（h ·人）。（3）计算新风湿负荷：（冬、夏季分别计算）泳池所需新风量：
Q x =nq 1000=47×61000
=0.28（m 3/s ）
式中Q x —新风量，
m 3/s ；q —人均新风量，取6L/（s ·人）。新风湿负荷：L x ＝3.6（d w -d n ）Q x ρ（2）
式中L x —新风湿负荷，kg/h ；
d w —室外空气含湿量，g/kg ，夏季为21.73g/kg 干空气，
冬季为1.65g/kg 干空气；
d n —室内空气含湿量，g/kg ，冬夏季均为
15.43g/kg 干空气，
ρ—空气密度，夏季取1.11kg/m 3
（室外35℃，相
对湿度64%），冬季取1.25kg/m 3
（室外-6℃，相对湿度73%）。
计算得夏季新风湿负荷为7.05kg/h ，冬季新风湿
负荷为-17.36kg/h 。
（4）系统所需除湿量计算：
1）夏季系统除湿量：
L =L w +L r +L x =40.63+5.32+7.05=53.00（kg/h ）2）冬季系统除湿量：
L =L w +L r +L x =40.63+5.32-17.36=28.59（kg/h ）其次，分别计算冬夏季室内游泳池的冷热负荷，冷
热负荷可通过一些负荷计算软件计算，这儿不再赘述其具体计算过程。
夏季总冷负荷为：
Q ＝Q b ＋Q w ＋Q q ＋Q r ＋Q d ＋Q x
=64.96+2.33+16.81+5.79+12.38+7.29=109.56（kW ）
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工程设计
式中Q b —玻璃的夏季传热冷负荷，
kW ；Q w —屋顶的夏季传热冷负荷，kW ；
Q q —墙体的夏季传热冷负荷，kW ；Q r —人员冷负荷，kW ；Q d —灯光冷负荷，kW ；
Q x —新风冷负荷，kW 。
冬季总热负荷Q ＝Q b ′＋Q w ′＋Q q ′＋Q x ′＋Q c ′＝36.84+14.39+44.32+24.37+6.12=126.04（kW ）
式中Q b ′—玻璃的冬季传热热负荷，kW ；Q w ′—屋顶的冬季传热热负荷，kW ；Q q ′—墙体的冬季传热热负荷，kW ；Q x ′—新风热负荷，kW ；
Q c ′—泳池壁热传导带来的热损失，kW （约占维持水温所需热负荷的15%）。根据以上计算结果，本游泳池除湿量为53kg/h ，夏季冷负荷为110kW ，冬季热负荷为126kW ，新风量为0.28m 3/s 。选用1台热泵型号为VEP-080-E ，其除湿量为80kg/h ，
制冷量为130kW ，制热量为169kW ，压缩机功率39kW 。由此可见，冬季空调系统总的得热量为
39kW ，另外还需补充126-39=87（kW ）的辅助加热量，本工程是通过设计热水地板采暖系统（补充约50kW 的热量）及分组设置风管式电加热器（补充约40kW 的热量）的方式来供应的。
3结语
采用三集一体热泵可大大简化游泳池空调系统的
设备配置；其全自动的运行模式非常方便管理人员的运行操作；能创造一个舒适良好的室内环境；运行节能，较常规空调系统节约运行费用50%以上，其多出的初投资一般能在2a 内回收。因此这种新的产品必将会得到越来越多的业主运用。
参考文献：
[1]吴献忠，夏波，吕林泉，等.冷凝热热回收机组的开发和应用[J].制冷与空调，2001，1（6）.
[2]陆耀庆.实用供热空调设计手册[M].北京：中国建筑工业出版社，1994.
收稿日期：2009-06-02修回日期：2009-06-15
作者简介：欧志刚（1973-），男，江苏人，本科，工程师。
Design and Application of Three-unit Heat Pump Air-conditioning
System in a Project
OU Zhi-gang
（Wuxi Civil Architectural Design Institute Co.，Ltd ，Wuxi 214072，China ）
Abstract ：The working principle of three-unit heat pump air-conditioning system was https://www.360docs.net/doc/de2537200.html,paring with
the conventional air-conditioning systems in swimming pools ，it was energy-saving and its operational management was easy.Then the design of the system in Wuxi Lotus Villa club indoor swimming pool was taken as an example ，the calculation and selection process of the equipments were introduced.
Key words ：three-unit heat pump air-conditioning system ；temperature and humidity ；energy saving
（上接第44页）
Design of Air Conditioning System for Lingnan Hall's Auditorium
QIAN Bin
（Architecture Design Institute of CITIC South China （Group ），Guangzhou 510630，China ）
Abstract ：Design an d calculation of the displacement ventilation air conditioning system for Lingnan Hall's
Auditorium were introduced.Then it was verified by the CFD simulation technology.And the design of the exhaust ventilation system ，its automatic control system and muffling measures were also introduced.
Key words ：auditorium ；displacement ventilation ；design calculation ；CFD simulation ；automatic control ；
noise elimination
作者简介：钱滨（1977-），男，广东海丰人，本科，工程师，从事暖通空调设计工作。
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