一、项目概况
本工程类型是解决国际大酒店室内泳池水体恒温及泳池环境恒温、除湿及新风需求。根据所提供的相关数据：
室内成人泳池，池表面积约为220m2（长*宽=25.8*8.6m），平均池深约1.6m(1.2-2m)，池水总量约为350m3。泳池所在室内空间，长*宽*高=43*13*4.5m。本案以泳池室内恒温22℃，池水恒温设定在28℃，并控制在27℃至29℃之间（正负1度）。
本工程预案所设计的热水机组只满足泳池每日恒温所需要的热量，未满足两座泳池初次加热所需热量（冬季池内原水可考虑购买商用热水，或秋冬季相交时，保持池水持续恒温）。
本方案只对符合热泵工作环境、摆放位置的恒温热水制取系统进行设计，并对该系统经行报价，详见报价部分及系统示意图。
结合我公司多年的工程实践经验，决定采用XX品牌空气源热泵热水机组热水供应系统。该系统不但节能、环保而且运行安全、无需人工管理，也是目前综合运行效益最佳的热水系统。
工程设计方案简介如下：
1) 系统示意图（见附件）
2) 整体方案说明
3) 运行费用及投资总结
全年运行费用比较可得：
项目
冬季工况90天
春秋工况180天
夏季工况90天
单日耗电量（kWh）
单日电费（元）
总耗电费（元）
全年合计热泵的运行费用为：21，6270元
二、 设计依据及标准
1．《采暖通风与空气调节设计规范》（GB50019-2003）；
2．《建筑给水排水设计规范》（GB50015-2003）；
3．《商业或工业用及类似用途的热泵热水机》（GB/T 21362-2008）；
4．《室外给水设计规范》（GBJ13—86）；
5．《给水排水制图标准》（T50106-2001）；
6．《二次供水设施卫生规范》（GB17051-1997）；
7．《建筑给水排水及采暖工程施工质量验收规范》（GB50242-2002）；
8．《建筑结构载荷规范》（GB 5009-2001）；
9．《建筑电气安装工程施工质量验收规范》（GB 50303-2002）；
10．《建筑工程施工质量验收统一标准》（GB 50300-2001）；
11. 《商业或工业用及类似用途的热泵热水机》（企业产品制造标准Q/Hien 002-2007）
12．其他国家相关规范及技术标准。
三、设计计算参数
3.1 机组额定工作参数
干球温度
20℃
湿球温度
15℃
相对湿度
60%
室外平均风速
1.4m/s
冷水计算温度
15℃
热水计算温度
30℃
3.2 本工程设计计算参数
由本地气象数据及水文勘测数据得空气源热泵系统的工作环境参数为：
夏
季
工
况
干球温度
33.4℃
湿球温度
27.6℃
相对湿度
65%
室外平均风速
3.0m/s
夏季平均温度
29.9℃
极端最高温度
38.4℃
冬
季
工
况
干球温度
8℃
湿球温度
6.0℃
相对湿度
73%
室外平均风速
4.2m/s
冬季平均温度
8.0℃
极端最低温度
4.9℃
春秋工况
春秋气温
20.1℃
冷
水
计
算参数
春秋工况冷水温度
15℃
夏季工况冷水温度
20℃
冬季工况冷水温度
10℃
四、本案室内泳池恒温热水系统设计
根据《建筑给水排水设计规范》（GB50015-2003）中关于用水定额的规定。
本热水工程采用高效热泵机组的运行效率随水温的升高而下降，5530℃以下，超过55℃机组的功耗就会增大，耗电量也随着增大，机组的能效比就会下降。因此为了机组的能效能达到最佳的运行状态，本案中泳池最高热水温度控制在30℃。根据客户要求，在室内温度22℃，相对湿度65%的个工况下，使泳池恒温温度保持在28℃。
根据泳池的用水特点，综合考虑方案的合理性，热水系统采用“直接加热循环”的形式，即“热水机组+循环管网+热水池”。
本方案分别在指定位置，设置2台泳池专用热泵机组ZKFRS-80II-20P，同时预留相适宜的位置来安装机组、循环管网及相应配电系统。
4.1 热泵机组冬季运行时间标准
根据热泵热水机机组国家标准《商业或工业用及类似用途的热泵热水机》GB/T21362—2008以及《游泳池和水上游乐池给排水设计规程》CECS14：2002的相关标准规定，本案中虾池的使用时间是一天24小时，考虑到泳池放水、冲洗、消毒、加水及换水的时间，拟将机组在开放时间段内工作时间设定为18个小时。
4.2 各工况下日耗热量计算
根据《建筑给水排水设计规范》GB50015-2003和《游泳池和水上游乐池给排水设计规程》CECS14：2002设计规范，结合客户提供的热水参数资料和泳池的实际需要，各工况下游泳池水表面蒸发损失的热量。按下式计算：
QX＝α×у(0.0174Vf＋0.0229) (Pb－Pq)A(760/B)
式中：
QX——泳池表面蒸发损失的热量(kJ/h)；
α——热量换算系数，α＝4.1868kJ/kcal；
у——与泳池水温相等的饱和蒸汽的蒸发汽化潜热(kcal/kg)，28℃下y＝581.4kcal/kg；
Vf——泳池水面上的风速(m/s)，一般按下列规定采用：室内池Vf＝0.2~0.5 m/s；露天池Vf＝2~3 m/s；
Pb——与泳池水温相等的饱和空气的水蒸汽压力(mmHg)，28℃下Pb＝28.3mmHg；
Pq——泳池的环境空气的水蒸汽压力(mmHg)，22℃相对湿度65%环境下Pq＝12.9mmHg；
A——泳池总的水表面面积(m2)，此泳池计算表面积A＝220m2；
B——当地的大气压力(mmHg)，冬季工况下B＝760.4mmHg，年平均工况下B＝755.4mmHg，夏季工况下B＝749.4mmHg。
泳池补充水加热所需的热量，应按下式计算：
Qb＝αFу(Tr－Tb)/t
式中：
Qb——泳池补充水加热所需的热量(kJ/h)；
α——热量换算系数，α＝4.1868(kJ/kcal)；
F——泳池每日总的补充水量(L),补水量按总水量的5%计算，为350*5%≈18m3；
у——水的密度(kg/m3),y＝1000kg/m3；
Tr——泳池水的温度(℃)。
Tb——泳池补充水水温(℃)；
t——加热时间(h)。
4.2.1最冷工况下日耗热量计算
1)最冷工况下泳池表面池水蒸发损失的热量
QX＝α×у(0.0174Vf＋0.0229) (Pb－Pq)A(760/B)
＝4.2×581.4×(0.0174×0.4＋0.0229)×(28.3－12.9)×220×(760/760.4)
≈2.40491×105 kJ/h≈66.8kW
2) 最冷工况下补水耗热量：
Qb＝αFу(Tr－Tb)/t＝4.2×18×1000×(28－10)/18＝0.756×105 kJ/h≈21kW
3)游泳池的水表面、池底、池壁、管道和设备等传导所损失的热量，应按游泳池水表面蒸发损失热量的20%计算
QZ＝QX×20%＝66.8kW×20%≈13.4kW
冬季工况下泳池恒温单位小时负荷为：QX＋Qb＋QZ＝66.8kWh＋21kWh＋13.4kWh＝101.2kWh，即需要的制热量为101.2kW。
4.2.2年平均工况下日耗热量计算
1) 年平均工况下泳池表面池水蒸发损失的热量
QX＝α×у(0.0174Vf＋0.0229) (Pb－Pq)A(760/B)
＝4.2×581.4×(0.0174×0.4＋0.0229)×(28.3－12.9)×220×(760/755.4)
≈2.42083×105 kJ/h≈67.2kW
2)年平均工况下补水耗热量：
Qb＝αFу(Tr－Tb)/t＝4.2×18×1000×(28－15)/18≈0.546×105kJ/h≈15.2kW
3)游泳池的水表面、池底、池壁、管道和设备等传导所损失的热量，应按游泳池水表面蒸发损失热量的20%计算
QZ＝QX×20%＝67.2kW×20%≈13.4kW
平均工况下泳池恒温单位小时负荷为：QX＋Qb＋QZ＝67.2kWh＋15.2kWh＋13.4kWh＝95.8kWh，即需要的制热量为95.8kW。
4.2.3夏季工况下日耗热量计算
1)夏季工况下泳池表面池水蒸发损失的热量
QX＝α×у(0.0174 Vf＋0.0229) (Pb－Pq)A(760/B)
＝4.2×581.4×(0.0174×0.4＋0.0229)×(28.3－12.9)×220×(760/749.4)
≈2.44021×105 kJ/h≈67.8kW
2) 夏季工况下补水耗热量：
Qb＝αFу(Tr－Tb)/t＝4.2×18×1000×(28－20)/18≈0.42×105 kJ/h≈11.7kW
3)游泳池的水表面、池底、池壁、管道和设备等传导所损失的热量，应按游泳池水表面蒸发损失热量的20%计算
QZ＝QX×20%＝67.8kW×20%≈13.6kW
夏季工况下泳池恒温单位小时负荷为：QX＋Qb＋QZ＝67.8kWh＋11.7kWh＋13.6kWh＝93.1kWh，即需要的制热量为93.1kW。
表一 日耗热量计算
工况
C(kJ/kg·℃)
初水温(℃)
终水温(℃)
水量(kg)
日耗热量(kWh)，以18小时计
最冷工况
4.2
10
28
350000
101.2*18≈1822
平均工况
4.2
15
28
350000
95.8*18≈1724
夏季工况
4.2
20
28
350000
93.1*18≈1676
4.3 设备选型及机组工作时间的确定
根据热泵产热原理及特性，它的小时产热量是随外界工况变化而变化的，室外温度越低，产热量越低，而地域不同，室外温度不同，故热泵机组选型时要对产热量进行修正。同时机组的能效比也是随着热水温度的升高而下降的，故机组设定的热水最高温度值不要太高，根据国家标准《商业或工业用及类似用途的热泵热水机》GB/T21362—2008的规定，空气源热泵热水机的额定热水温度为55℃。
4.3.1 本案泳池恒温及初加热设备选型
维持系统热量需求（恒温机组选型），所需的机组制热最大能力为：101.2kW/小时（冬季工况下）。
根据XX品牌热泵机组的产品技术参数，决定选用ZKFXRS-80Ⅱ-20P型产品，其额定制热量为q＝80kW,在当地最冷工况下运行时其制热量的修正系数0.65则每天机组在最冷工况下运行的制热量为：q′＝q×0.65＝80×0.65＝52kW
N＝QS÷q′＝101.2kW÷52kW≈2.0
根据上述计算，理论上确定该工程中的热水供应设备应选用2台ZKFXRS-80Ⅱ-20P泳池机组。
4.3.2 泳池恒温设备实际运行时间
在最冷工况下运行的时候，机组的平均修正系数为0.75，则机组运行的时间为：
H1＝QS1/(q′·n)＝1822kWh/(80kW×0.65×2)≈17.5小时
年平均工况运行的时候，机组的平均修正系数为1.0，则机组运行的时间为：
H2＝QS2/(q′·n)＝1724kWh/(80kW×1.0×2)≈10.8小时
夏季工况下运行的时候，,机组的平均修正系数为1.1，则机组运行的时间为：
H3＝QS3/(q′·n)＝1676kWh/(80kW×1.1×2)≈9.5小时
在设计热水系统的时候，最主要的是机组在当地最冷工况下也能满足泳池恒温的热水供水需求，因此在进行热量计算和机组选型的时候，都是按照最冷工况下的要求进行的，所以，当机组不在最冷工况下运行的时候，机组运行的时间显然要低于在最冷工况下运行的时间。
表二 本案各工况下两座泳池约350吨池水恒温热泵机组工作时间校核
工况
机组修正系数
机组制热功率(kW)
机组应提供热量(kWh)
机组实际运行时间(h)
冬季工况
0.65
2*80*0.65=104
1822
17.5
春秋工况
1.00
2*80*1=160
1724
10.8
夏季工况
1.10
2*80*1.1=176
1676
9.5
4.4 本案设计空气源热泵热水机运行费用核算
本案泳池恒温所用2台空气源热泵热水器机组KFXRS-80Ⅱ-20P运行费用
4.4.1 机组每天运行耗电量核算
按照机组工作在最冷工况下的运行状态，机组每天需要工作的时间为17.5个小时，按照机组的的额定消耗功率（在最冷工况下消耗的功率小于额定工况的消耗功率）为16kW计算，另循环泵功率1.5kw，共17.5kw,机组每天需要消耗的电量为：
E11＝∑ P·H1·n＝17.5kW×17.5h×2≈613kWh
年平均工况下机组每天需要消耗的电量为（按照平均每天运行10.8小时计算）：
E12＝∑ P·H2·n＝17.5kW×10.8h×2≈378kWh
夏季工况下机组每天需要消耗的电量为（按照平均每天运行9.5小时计算）：
E13＝∑ P·H3·n＝17.5kW×9.5h×2≈333kWh
4.4.2 机组每天运行费用核算
按照目前市场上的平价电电价为1.0元/kWh计算
表三各工况下费用核算（日平均电价为1.0元/kWh）
项目
冬季工况
（90天）
春秋工况
（180天）
夏季工况
（90天）
单日耗电量（kWh）
613
378
333
单日电费（元）
613
378
333
总耗电费（元）
5，5170
6，8040
2,9970
全年合计热泵的运行费用为：15，3180元
4.5 该工程使用其他供热方式运行费用核算
4.5.1 本工程使用电热水锅炉供热每天运行费用核算（略）
4.5.2 本工程使用燃油热水锅炉供热每天运行费用核算（略）
4.5.3 本工程使用燃气热水锅炉供热每天运行费用核算
假设本工程使用燃气热水锅炉为泳池恒温所需热水供热（燃气热水锅炉的热效率为：80%），燃气的热值为8500kcal/m3，按照燃气目前的市场价格为4.6元/m3计算。
1)最冷工况下，该工程使用燃气热水锅炉每天的耗气量为：
G＝（1822kWh×3600 kJ/kWh)/(8500kcal/m3×4.2×0.8)≈230m3
所以最冷工况下使用燃气锅炉供热每天的运行费用为：230m3×4.6元/m3≈1058元
2)年平均工况下，该工程使用燃气热水锅炉每天的耗气量为：
G＝(1724kWh×3600kJ/kWh)/(8500kcal/m3×4.2×0.8)≈217m3
所以年平均工况下使用燃气锅炉供热每天的运行费用为：217m3×4.6元/m3≈998元
3)夏季工况下，该工程使用燃气热水锅炉每天的耗气量为：
G＝(1676kWh×3600kJ/kWh)/(8500kcal/m3×4.2×0.8)≈211m3
所以夏季工况下使用燃气锅炉供热每天的运行费用为：211m3×4.6元/m3≈971元
所以，本案使用燃气热水锅炉年费用为：1058*90+998*180+971*90=36，2160元。
4.6 空气源热泵热水机与其他供热方式全年运行费用比较
该工程全年运行时间按照360天计算，其中冬季最冷工况90天，夏季工况90天，春秋年平均工况180天，各供热方式费用对比如下：
表四 各供热方式年运行费用比较
热水器
年运行费用（元）
费用比较
空气源热泵热水机
15，3180
—
电热水锅炉
/
↑
燃油热水锅炉
/
↑
燃气热水锅炉
36，2160
20，8980↑
年运行费用为燃气热水锅炉的40%，由“运行费用”的比较可明显看出本方案年在“运行费用”上的巨大优势。
4.7 水泵选型及管路阀门等辅材选用
1）机组加热循环泵的选用
根据空气源热泵机组的循环水流量，单台ZKFXRS-80II型机组的循环水流量为15 m3/h，水侧压力损失为50kPa。
据上述数据，循环水泵采用“威乐”品牌水泵，型号为：PH-1500Q或泳池专用带毛发过滤器水泵爱克AP-300(Q=25m3/h,H=25m,n=1.5kw)。
2）管材阀门等辅材选用
根据相关技术要求和国家标准，冷、热水管道采用PP-R或PVC管，阀门均选用优质品牌的精铜件阀门。保温材料选用30mm橡塑保,温外0.04mm包铝塑板，上述管件均选用国标件。
4.8 XX热泵ZKFXRS-80Ⅱ-230P型热泵机组的技术参数
型号
ZKFXRS-80Ⅱ（20P）
电源
3N～380V 50Hz
防触电等级
Ⅰ类
防护等级
IPX4
额定制热量（kW）
80.0
额定消耗功率（kW）
16
额定工作电流（A）
27
最大消耗功率（kW）
25
最大工作电流（A）
42
额定出水温度℃
55.0
循环水流量m3/h
15.0
水侧流阻(kPa)
50.0
排气侧最高工作压力(Mpa)
3.0
排气侧最低工作压力(Mpa)
0.75
循环水管管径
DN65
循环水管管口连接
2′法兰
制冷剂充注量
R22 （4*2.9）kg
外形
尺寸
长（mm）
2080
宽（mm）
1600
高（mm）
1950
噪声dB(A)
≤68
重量（kg）
821
名义工况：环境干球温度20.0℃，湿球温度15.0℃；进水15℃，出水55℃
5 、本案室内泳池湿负荷计算
5.1、技术参数条件：
①冬季空调室外计算温度：-5℃
②夏季空调室外计算干球温度：34℃
③夏季空调室外计算湿球温度：28.2℃
则夏季室外参数：dw1=21.6 g/kg.干空气,hw1=89.8kJ/kg
目标室内参数：温度30℃，相对湿度65%
得：dn=17.2g/kg.干空气 , hn=74.3kJ/kg
④泳池区域面积：长*宽=43*13≈560m2，层高：4.5m
⑤泳池服务人数：n＝F池/S人＝220m2/6m2/人≈40人
上式中：n－泳池综合服务人数
F池－室内泳池水面面积：220m2
S人－人均所占面积：6m2/人
⑥新风量 Q新＝15 L/s·人(新风标准)×40人/1000＝0.60m3/s
5.2、夏季最大湿负荷分析及计算：
①新风湿负荷： W1=Q新×ρ（空气密度）×(dw-dn)/1000
=0.6m3/s×3600s×1.1×(21.68-17.2)/1000≈10.6kg/h
②池水散湿量：根据水面湿空气水气压力计算得其理论数据约为
W2＝（0.0174Vf+0.0229）（Pb－Pq）×F池×760／B
＝（0.0174×0.2＋0.0229）×（26.7－20.7）×220×760/760
≈34.8kg/h
上式中：LW－泳池水面蒸发量；kg/h
Vf－泳池池面风速；取为0.2m/s
F池－室内泳池水面面积167.5m2
Pb－27℃水表面温度饱和空气水蒸汽分压：26.7mmHg
Pq－30℃泳池空间空气的水蒸气分压：20.7mmHg（相对湿度65%）
B－当地大气压力：760 mmHg
③人体散湿量计算公式为：W3=ngφ
式中 n--人数，个
g--单个成年男子在不同状态下的散湿量，取为100g/h
φ--不同性质场所的集群系数，取为0.8。
W3=ngφ=40×100×0.8/1000=3.2Kg/h。
则总湿负荷 W=W1＋W2＋W3＝10.6+34.8+3.2=48.6kg/h≈50 kg/h
5.3、室内通风量计算
按设计规范室内的换风次数每小时为（4-6）次，取4次，室内面积为560m2，高度为4.5米。则游泳池大厅通风量为=560m2×4.5m×4次/h=10080m3/h
5.4.泳池恒温除湿系统设备选型
综合上述的湿负荷、水加热的热负荷、通风量的计算量要求，本案三位一体热泵（除湿新风恒温）·作如下的除湿热泵选型，选用一台爱克QW50或爱斯特AST50型的泳池专用恒温除湿热泵和风冷式冷凝器机组。机组除湿量为50Kg/h，机组额定输入功率为30KW，机组最大输出热量为90KW，制冷量为97KW，进出风量为13000 m3/h。
可满足游泳池夏季除湿，池水恒温，馆内新风以及夏季制冷需求，冬季采暖由空调机组完成。
6.1、本案恒温泳池用热水工程报价（略）
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