泳池热源与设计要素

恒温泳池，就是游泳池水的温度常年都能保持在26-28度，适合人体的温度。国家标准：CJJ122-2008《游泳池给水排水工程技术规程》CECS14-2

恒温泳池，就是游泳池水的温度常年都能保持在26-28度，适合人体的温度。

国家标准：

CJJ122-2008《游泳池给水排水工程技术规程》

CECS14-2002《游泳池和水上游乐池》

恒温泳池常用加热方式：

室外恒温泳池与室内恒温泳池，在加热方式以及加热系统的设计上，都是一样的。区别在于，室外恒温泳池受环境影响的因素更大，热量散失也更多，在计算泳池热损失时，需要考虑的因素更多，例如风速等。安装相关加热设备时，耗费也更大。

一、燃煤、燃油、燃气锅炉或电加热方式：

由于燃油、燃气甚至直接用电产生热水的成本过高，非“可持续发展”长久之计。使用燃煤、燃油、燃气锅炉还会带来环境污染。基本处在被淘汰的阶段。

二、太阳能结合辅助热源：

这方面的技术在国内外已经比较成熟。特点：环保、节能、清洁、省钱。

太阳能集热器是太阳能泳池加热工程的核心元件，其性能好坏直接关系到系统能否高效可靠运行。目前市场上常见的太阳能集热器主要有四种：

集热器示意图：

集热器选材及定位：

集热器选材：集热器中与泳池水接触的材料，应既不污染水，也不应被腐蚀。除铬一镍钢外，其它金属不能用于系统中与泳池水接触的部件。而且，并不是所有级别的不锈钢都能在这些应用中抵抗腐蚀，推荐使用316级别的不锈钢。

用于制作集热器的所有材料必须能承受集热器中产生的滞止温度。

集热器安装：首先要确定集热板的安装位置，如没有合适的地方放置或者安装地点太高，项目优势就大为减少，因为太高的安装地点意味着造价及成本的增加。

若选对合适地方，又能满足美化需求，安装上，集热器的方位及倾角的确定与普通热水系统的设计相似。

多风的地方，无玻璃盖板集热器尤其易受风的影响而发生热损失，所以应考虑增加集热器面积或预设防风墙。防风墙也有助于减少泳池水面的热损失。

辅助热源：

太阳能受地方气象条件限制较大：

因我国太阳能资源分布存在着地区的较大差异，南方大部分地区全年的辐射总量<500k T/m l，也即全年的晴天率<50%的地区，其平均阴雨天占45，多云和晴天占55%，131。

这就意味着在满负荷利用太阳能热水器的情况下，将近50%的热是来自辅助热源。

辅助热源的类型：

辅助热源主要指电、空气源等热泵。

目前市场比较常见的太阳能加辅助热源的泳池加热系统有：空气源热泵辅助加热太阳能泳池系统、太阳能加电锅炉辅助加热的泳池系统等。

确定集热器面积需考虑的条件：

严格计算集热器面积的程度取决于泳池的运行要求，即前提条件，主要包括以下这些内容：

a) 是否要求维持规定的温度；

b)游泳季节是全年还是一年中的部分时间；

c)是否有补充加热的常规加热系统；

d)是否希望得到与温度和游泳季节延长期有关的系统的大概运行说明。

附注：计算户外泳池的热损耗时，还要考虑到室外风速，因为风速有较大影响；由于风速影晌取决于泳池周围掩蔽物的数量，因此难以量化。

需要考虑的因素：

地点：当地气候。

场地的具体条件：屋顶或泳池的遮挡情况；屋顶的斜度和方位；泳池颜色；防风保护；屋顶材料；屋顶颜色。

系统配置：集热器类型；管路布置。

集热器面积计算方法：

第一步：计算泳池总的热损失

泳池热损失包括：传导给大地的热损失；辐射到天空的热损失；水对大气的对流热损失；水的蒸发热损失；

第二步：统计太阳辐射强度

项目所在地区不同月份垂直表面不同时刻（9:00-15:00）平均太阳辐射强度。

第三步：集热器加热面积计算公式：

各项目的实际情况差异，对泳池的不同要求，都会产生对计算方式精确度的不同要求，实际考虑的影响因素也有粗细之分。本处提供的是较为初略的计算方法。

集热器的连接：

集热器的连接方式：

集热器可通过并联、串联或串并联混合方式形成阵列。最佳布置取决于用于安装集热器的可利用场地的形状以及集热器组件的流体力学特性。

通常集热器组件应并联连接。不推荐使用串联，因为会增加泵送功率和造成下游集热器在高温低效下运行。如果在全部并联情况下，所推荐的比流量在组件中会导致层流，那么就应将几个组件串联以保证所有组件中都为紊流，选择串联的组件数目应尽可能少。

其他要考虑的事项：

水的过滤(太阳能回路)：

泳池水可能会被悬浮固体或其它碎屑污染或堵塞太阳集热器和管路，应在泳池出口处安装适当的筛状滤网或者在回路适当处安置内嵌式滤网。

防冻保护：集热器如用人造橡胶材料制成(如EPDM橡胶)能耐受冰冻条件，但管路和其它部件仍需要保护。防冻保护可通过排空系统，也可通过循环泳池水解决。

压力方面需考虑的事项：处于泳池水面之上的太阳能回路中的水。如不由泵来维持正压。则将处于低于大气压力下。对于高度处于泳池水平面之上约1米范围内的系统来说，整个太阳能回路通常由过滤泵来保持系统的正压。

控制阀的布置：正常情况下使用过滤泵控制太阳能回路的流量时，通过开关主过滤回路中的阀门就可以实现。如果太阳能回路不运行时想要完全关闭，可在太阳能回路中使用辅助阀，或者使用电动三通阀来控制流向。在这样的情况下，为了排空，当泵停止运行时，应提供旁通途径。

太阳能供热方式环保、经济，建议在不影响楼盘美观的前提下使用。

太阳能运行费用：

注：本表仅提供参考不代表暖通南社立场。

热泵恒温技术：

热泵分类：按照热源的不同来分类，热泵主要分为空气源热泵、水源、地源、污水源热泵等。

热泵的原理：即热泵不是热能的转换设备而是热量的搬运设备，它是一台“泵”，这个泵所搬运的介质不是水、气或油，而是“热”。

泳池热泵机组安装工作示意图：

游泳池循环水处理工艺流程：

泳池回水从主回水格栅先经毛发聚集器，循环泵将水中毛发、大的悬浮物截留住，以免毛发缠绕泵的叶轮，影响后继设备运行。

出水加入混凝剂后，在管道内发生混合反应，将水中微小悬浮物凝聚，经高速过滤器后衬过滤截留。

后经过换热器，池水部分加热后，与另一部分混合。此时加入消毒剂，以杀灭水中细菌，保持一定的余氯量，并加入除藻剂，避免池水发绿，并调节PH值，然后池水重新回到泳池。

泳池热损失计算及机型选择：

泳池所需的加热量包括以下4个部分：

（1）水面蒸发和传导损失的热量；

（2）池壁和池底传导损失的热量；

（3）管道的净化水设备损失的热量；

（4）补充水加热需要的热量。

套入各种公式计算出泳池所需的总加热量；

结合项目实际情况，依据总的加热量选择合适的热泵机型；

（一）空气源热泵：

空气源热泵技术是基于逆卡诺循环原理建立起来的一种节能、环保制热技术。空气源热泵系统通过自然能（空气蓄热）获取低温热源，经系统高效集热整合后成为高温热源，用来取（供）暖和供应热水。

空气源热泵的原理实际和空调差不多，主要有几大部分组成：蒸发器、压缩机、冷凝器、储液罐、膨胀阀等等。

空气源热泵热水器内专置一种吸热介质——冷媒，它在液化的状态下低于零下20℃，与外界温度存在温差，因此，冷媒可吸收外界的热能，在蒸发器内部蒸发汽化，通过空气源热泵热水器中压缩机的工作提高冷媒的温度，再通过冷凝器使冷媒从汽化状态转化为液化状态，在转化过程中，释放出大量的热量，传递给水箱中的储备水，使温度升高，达到制热目的。

空气能热泵运行费用：

空气源热泵相对来讲，经济效益较好。

劣势：运行条件恶劣，稳定性差，存在结霜问题，效率低下。

（二）地源热泵

地源热泵是利用地源能（土壤的热量和冷量）作为冷热源进行供热制冷的新型能源利用技术，是热泵的一种，地源热泵通常是指能转移地下土壤中热量或者冷量到所需要的地方。

水源、地源热泵区分，从学术角度来说，当利用的对象都是水体和地层（含水地层）蓄能，而且都是以水作为热泵机组的冷热源供给载体时，都可以将之归类为水源热泵系统。

地源热泵工作原理：

供暖时，它吸取地热向用户排放，此过程只消耗少量电能，如下边左图所示。

制冷时，它吸取用户室内的热量向地下排放，同样也消耗少量电能，如下边右图所示。

地源热泵热源：地温。

大地限制了温度变化：提高地源热泵效率；

温度变化随深度减小：15米以下可忽略温度变化；

当地地温取决于气候、覆土和覆雪、坡度、土壤性质等因素。

按土壤热交换器形式分为：垂直埋管地源热泵系统、水平埋管地源热泵系统。

地源热泵系统主要分三部分（如下图）：室外地能换热系统、地源热泵机组和室内采暖空调末端系统。

地源热泵机组运行过程：

地源热泵是地热利用的一种形式,是将低位热能用热泵提升为高位热能加以利用。热泵机组是制冷机的逆循环。

在供暖状态下，压缩机对冷媒做功，并通过换向阀将冷媒流动方向换向。由地下的水路循环吸收地表水、地下水或土壤里的热量，通过冷凝器内冷媒的蒸发，将水路循环中的热量吸收至冷媒中，在冷媒循环的同时再通过蒸发器内冷媒的冷凝，由风机盘管循环将冷媒所携带的热量吸收。在地下的热量不断转移至室内的过程中，以35℃以上热风的形式供暖。

地源热泵限制：初投资较高（打井、钻孔、埋管等）；

需要有一定的空间埋设埋管系统；

施工要求较高，需要专业施工队伍和设备；

注意冷热负荷平衡的问题。

（三）水源热泵

水源热泵是一种利用地球表面或浅层水源（如地下水、河流和湖泊），或者是人工再生水源（工业废水、地热尾水等）的既可供热又可制冷的高效节能空调系统。

水源热泵技术利用热泵机组实现低温位热能向高温位转移，将水体和地层蓄能分别在冬、夏季作为供暖的热源和空调的冷源。

工作原理：通过消耗少量的电能驱动压缩机，经过热交换设备，在冬季，把水体和地层中的热量“取”出来，提高温度后，供给室内采暖；

夏季，把室内的热量取出来，释放到水体和地层中去。

水源热泵热水器安装工作示意图：

井水源热泵（ GWHP ）：

井水源热泵系统，也就是通常所说的深井回灌式水源热泵系统。通过建造抽水井群将地下水抽出，通过二次换热或直接送至水源热泵机组，经提取热量或释放热量后，再由回灌井群灌回地下。

垂直埋管热交换器：适合坚硬地面；费用高；用地少；能效高。

地表水源热泵（ SWHP ）：

地表水热泵系统。通过直接抽取或者间接换热的方式，利用包括江水、河水、湖水、水库水以及海水作为热泵的冷热源。

水平埋管热交换器：用地最大；费用较低；适合小型建筑；浅埋时温度变化。

水源热泵消耗1kW.h的电量，用户可以得到4.3~5.0kW.h的热量或5.4~6.2kW.h的冷量。运行费用仅为普通中央空调的40~60%。

水源热泵限制：目前的水源热泵利用方式中，闭式系统一般成本较高。而开式系统，能否寻找到合适的水源就成为使用水源热泵的限制条件。对开式系统，水源要求必须满足一定的温度、水量和清洁度。

水层的地理结构的限制：对于从地下抽水回灌的使用，必须考虑到使用地的地质的结构，确保可以在经济条件下打井找到合适的水源，同时还应当考虑当地的地质和土壤的条件，保证用后尾水的回灌可以实现。

总结：

空气源热泵：

1、在热泵中，空气源热泵受到的安装条件限制最小，初期的投资成本也较地源热泵和水源热泵低。

2、但空气能热泵的稳定性相对较差，容易结霜，受当地气温限制较大，不能在-5℃以下的条件运行。

3、南方区域运用空气能热泵较为合适。我国南方热泵市场上也以空气能热泵运用最为广泛。

地源热泵：

在我国北方运用较为普遍，主要用于住宅小区室内供暖。

前期投入较大，施工难度高（水平埋管需要较大面积，垂直埋管需要钻井）。

且需要针对不同土壤特性或回填材料进行热物性实验研究，否则失败的风险系数较高。

水源热泵：

系统相对比较稳定，节能效果也非常显著。

但由于过度开采，我国主要城市已没有浅层地下水，井越打越深，施工难度及成本也就越来越高。

在城郊和乡镇的低密度、低容积率和低层住宅可以使用，大城市可以考虑地表水水源热泵实现区域供冷供热。

泳池设计要素：

室内游泳池最佳环境指标：

1.标准游泳池(FINA)的恒温加热(26±1℃)；

2.室内空气温度的恒定(夏季29±1℃、冬季28±1℃)；

3.室内空气湿度的恒定(60-70％)；

4.保证空气品质(人均新风量是15-20m3/h)；

5.保护室内装饰(100％)。

除湿热泵的工作原理，简言之，即是将池水表面蒸发热损的热量回收利用，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两步：

第一步，游泳池室内热湿空气首先经过热交换器与室外新风进行热交换，变成暖湿空气，然后暖湿空气流经蒸发器，温度下降，水汽凝结成冷水滴从空气中分离出来，使空气干爽，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(潜热和显热)被冷媒吸收。

第二步，冷媒作为载体吸收的热能首先经热交换器加热池水，实现池水加热功能，余热经空气冷凝器，加热冷却的室内空气，实现空气保温功能。

当严寒的冬季热泵回收的热能不足以满足室内空气温度的要求时，由辅助空气加热器补充提供室内热空气所需的热能。

泳池循环周期：

耗热量计算：

游泳池和水上游乐池池水的初次加热时间应根据当地热源条件热负荷和使用要求等因素确定初次充水加热时间宜采24-48h。

游泳池水上游乐池在下列情况下应设置补水水箱：

循环水泵直接从池底回水口吸水时；无平衡水池和均衡水池时。

补水水箱的有效容积应按下列要求确定：

单纯作补水使用时不宜小于游泳池或水上游乐池的小时补水量但不得小于2.0m3；同时兼回收游泳池或水上游乐池的溢水用途时应按循环流量的5%-10%计算确定。

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