多功能泳池熱泵機組的應用及改進分析

陳錦標

（廣東聯盛泳池水療設備有限公司，廣東 中山 528400）

引言

近年來，很多高級會所和私人別墅都配置了高檔的室內游泳場所，而選用何種設備以滿足泳池有效地運作成為了考慮的首要問題。直接采用電加熱和燃料供熱來單一加熱水體，由于成本較高也不能滿足泳池環境濕度和空氣溫度的需要將逐漸淘汰。隨著熱泵技術的發展，目前已有各種類型的熱泵機組被運用到泳池當中。熱泵機高效環保的性能已經得到普遍認可，但室內泳池的封閉性和腐蝕性，使得室內泳池環境波動較大，而很多熱泵機組由于功能單一也缺乏自動化調節功能，在運行時很難保持室內泳池環境各項參數始終達到一種理想的平衡狀態。本文在分析了室內泳池環境問題和恒溫設備運作效益問題的基礎上，設計出一種新型的多功能泳池熱泵機組，通過實際使用提出了其送回風系統和冷媒管道系統的改進方案，體現了多功能泳池熱泵機組的經濟和舒適性，自動化調節的優越性。

一、多功能泳池熱泵機組的概述

（一）特點

集水加熱、除濕、制冷為一體的泳池熱泵機組，可稱為多功能泳池熱泵機組。它不僅實現了泳池水體加熱，控制室內濕度，熱量回收，提高經濟效益多重功能，還對室內空氣溫度進行控制，并針對其封閉性可引入新風的功能，使室內泳池環境始終保持在一個潔凈舒適的理想平衡狀態。

（二）運行邏輯

1.模式運行

典型的室內多功能泳池熱泵機組，壓縮機輸出的熱量首先通過熱交換器滿足池水加熱的需要，水溫達到后進行除濕，除濕過程也是個能量交換的過程：圖中機組通過回收泳池區域水蒸發而損失到周邊環境空間的熱量。熱量回收指的是將高濕空氣冷凝所得的能量轉移到池水，并可以用來維持水溫在一個理想的溫度，同時濕氣也在空氣冷凝過程中被分離出來，余熱主要用于加熱由于除濕被冷卻的空氣。當水溫和濕度要求后，對空氣進行控制：夏季通過室外散熱器制冷，冬季可選用機組配置的輔助加熱或者其它空氣加熱方式投入運行。當室內游泳池水溫，空氣溫度和濕度三者都滿足的情況下壓縮機自動停止運行，而為保持泳池大廳良好的通風，送、回風機會繼續運行。

2.節能運行

當室內溫度和戶外的溫度點相差不大時，而室內濕度大于戶外的濕度并高于標準值時，可打開排風閥和新風閥，讓泳池內溫濕空氣被加風機送到過濾器被排至室外，新鮮空氣被送風風機送至室內游泳池，在泳池水體溫度滿足要求的情況下，可以停止壓縮機，實現節能運行。

3.泳池機組工作原理

泳池機組采用的是熱泵技術，它是采用電能驅動把熱量從低溫熱源轉移到高溫熱源中的一種裝置。根據逆卡諾循環原理，采用少量的電能驅動壓縮機運行，高壓的液態工質經過膨脹閥后在蒸發器內蒸發為氣態，并大量吸收空氣中的熱能，氣態的工質被壓縮機壓縮成為高溫、高壓的液態，然后進入冷凝器放熱，把水加熱。如此不斷地循環加熱，可以把水加熱至50℃～65℃。在運行過程中，消耗了1份的能量，同時從環境空氣中吸收轉移了4份的能量(熱量)到水中，相對于電熱水器而言，節約了四分之三的電能。

二、多功能游泳池熱泵機組的改進

（一）風系統的改進

由于室內泳池是封閉性的熱濕環境，因此保持室內良好的通風非常重要。從圖1中看出，該多功能泳池熱泵機組的送回風系統都裝有風閥，即回風閥、排風閥、新風閥。通過前面的分析知道這些風閥在給室內更換空氣時也實現了節能運行。目前很多室內泳池的熱泵機組都安裝了風閥，但 卻很少利用，不能自行開啟，需人工自行根據室內外空氣的質量進行判斷來開啟，這樣的方式自然有很大的局限性，不能隨時對風系統作出調節，也起不到節能運行的良好效果。經過實驗發現采用繼電器— —接觸器控制系統的泳池熱泵機組很難實現對風閥的自行調節，而采用具有可編程控制的PLC控制系統能夠很好地解決這個問題。本文所分析的泳池熱泵機組正是采用PLC控制系統，為了讓風閥在對比泳池室內外空氣的參數后自動調節開啟度，在已裝有室內溫濕度的基礎上，可另增加一個溫濕度傳感器放在新風口以測量室外空氣參數，在原有的風閥上安裝三個風閥驅動器，通過對裝入新程序的多功能機組運行實驗觀察得知，該邏輯能夠很好地自動調節各風閥的運行，從而達到保持室內泳池潔凈舒適的空氣環境，同時更提高了泳池熱泵的節能性能，同時，降低壓縮機的啟動時間，減少機組的耗電量，達到節能的最佳效果。

（二）冷媒系統的改進

多功能熱泵機組是根據泳池多種需要而設計的，極大程度地滿足泳池環境和游泳者的舒適感。通常機組經過現場的安裝，初期調試以及后期的保養等過后，有出現機組冷媒系統運行時壓力不穩定的風險，出現這種風險后會打破泳池環境的平衡，既給泳池周邊結構造成腐蝕，也給游泳的人們帶來身體的各種不適。在針對此機組可能會出現的風險問題上，本文經過實驗，提出了一種減少風險的參考設計方案。機組將自動檢測濕度和空氣溫度，濕度還在保持舒適范圍而空氣溫度高出設定點時，則系統將轉入制冷運行，這時閥V1、V2都得電，制冷蒸氣經過室外散熱盤管冷卻，再經過室內蒸發器吸收從泳池來的熱量蒸發，從而使泳池室內溫度降低保持在理想的溫度范圍。

結語

隨著國家節能要求的加強，綠色能源的利用將滲透到各個領域。空氣源熱水熱泵節能環保，設計靈活、安裝方便及機組能效比高、制熱量大，工程安裝簡便、運行及維護成本低廉，使用安全等優點將更加明顯。