除濕熱泵在室內泳池空調設計中的應用

吳 凱

（中億豐建設集團股份有限公司，江蘇 蘇州 215131）

0 引言

隨著人們的生活質量越來越高，人們的休閑方式也發生一定變化，室內恒溫游泳池已經成為諸多健身會所及高端酒店的必備設施。通常室內恒溫游泳池始終處在一種高溫高濕的環境下，泳池內的水面和池邊大量的水蒸氣會慢慢擴散到周圍環境中，同時會攜帶一定量的余熱和余濕，同時水蒸氣和水處理工作中會揮發一部分氯氣，然后與室內金屬構件及裝飾面之間發生化學反應，造成不良的金屬腐蝕及飾面霉變問題。要有效解決這一問題，需使用高效的空調系統，對室內游泳池環境中的濕氣進行有效處理和平衡，在此過程中，對環境中的熱量和濕度的負荷計算是保證空調系統科學設計的重要基礎。以下針對江蘇省蘇州市某會所內部的恒溫游泳池的空調設計展開分析和研究，針對除濕熱泵系統在游泳池中的使用和計算進行分析。

1 室內游泳池整體工程特點

該會所包含1個25m的游泳訓練池和1個兒童戲水池，游泳池占地面積約300m2，屬于中小型室內游泳池。通常會所和酒店中以娛樂形式為主的室內恒溫泳池也屬于中小型游泳池，這種中小型室內娛樂性泳池具有以下特點。

1）通常占地面積相對較小，只有1個小型的游泳池也沒有觀眾席，因此也不具有觀眾席人員比較密集的不良復合特點。

2）游泳池內部空間玻璃面積相對較大，同時可能存在透光屋頂。由于水池和池邊的地面具有大量水蒸氣，水蒸氣會緩慢擴散到空氣環境中，由于室內環境空氣濕度相對較高，尤其在冬季環境下室內外溫差較大，周圍玻璃上會凝結成水，在排除余濕工作中所需要的實際通風量比普通建筑更多，因此整體的熱濕負荷量相對較高。

3）由于游泳池場所內部環境溫度較高，通常需保持在28～30℃，空調冷負荷量相對較小，但由于泳池環境中余濕量相對較大，夏季環境下空氣處理過程熱濕比線趨于平坦，甚至會出現不與飽和線相交的情況，造成空調的送風不但需進行制冷和冷凍除濕工作，同時需進行二次加熱處理再輸送到游泳池環境內部，進而造成冷熱抵消，形成大量的能量消耗。因此，游泳池的空調設備必須充分考慮系統熱回收的充分使用。

2 除濕熱泵在室內中小型泳池空調設計中的應用

2.1 除濕熱泵選擇

依照該室內游泳池實際設計情況，針對當地夏季環境除濕量選擇相應的除濕熱泵機組，對除濕熱泵機組的選型參數為：主機的實際除濕量為81.5kg/h，制冷量為115kW，對空氣環境的最大輸出熱量為136kW，對泳池池水環境的最大輸出熱量為148kW，風量范圍在20 000～23 000m3/h，以此滿足一年四季環境中冷、熱、濕負荷的工作要求。在游泳池除濕熱泵空調風口設計中，送風口區需設置對應的回風口，并需沿外部墻體進行設置，通過科學系統的氣流回轉和組織設計，保證該空調系統的送風和回風不會出現對流或短路等問題。空調送風口和回風口之間需形成一定角度，通過這種設置方式可充分保證空調在進行氣體輸送過程中，氣流相互之間的運動具有較高的時效性。為充分滿足泳池區域冬季環境下對熱負荷的工作要求，室內游泳池的大廳環境區域設置地板輻射采暖系統，該系統內部使用了55℃和45℃的循環供水，通過該系統的有效應用，充分發揮輻射采暖工作的最大優勢，提升室內游泳池空間環境的舒適度，為人們營造溫度更適宜的室內環境。除此之外，該室內游泳池的外墻玻璃為雙層玻璃窗結構，通過在窗邊的風機輔助系統內部設置相應的加熱環節，以此最大限度降低外窗區域產生水凝結的可能性。

2.2 除濕熱泵設計使用

泳池除濕熱泵主要由室內和室外2個部分構成，室內機設置在空調機房內部，室外機設置在戶外，室內外機使用冷媒管進行連接。該系統設計理念如圖1所示。

圖1 除濕熱泵系統結構

基于能源再生和節能環保理念，將池水表面蒸發到空氣中的暖濕氣體，直接使用通風管將其輸送到除濕熱泵中進行處理，經過相應處理后將干熱的空氣再次輸送到游泳池空氣中，以此實現游泳池空氣環境恒定的溫度和濕度。通過除濕熱泵處理后，可回收和使用游泳池中蒸發出的水蒸氣熱量，用于加熱游泳池水或空氣溫度。一部分暖濕空氣流通過蒸發器設備處理空氣流的溫度下降，內部的水蒸氣會逐漸凝結，可對游泳池環境中的空氣進行相應的除濕處理。通過冷媒管冷卻空氣中的水蒸氣，并在冷卻過程中釋放一部分熱能，通過熱交換器對泳池內部的水體進行升溫，有效達到水體加熱效果。通過再生加熱器的處理，可對室內的空氣進行二次加熱，充分實現空氣的二次加熱工作效果。在夏季環境當中，由于室外環境溫度相對較高，游泳池空氣溫度加溫需求較低，可使用戶外冷凝器設備，將熱量直接排放至戶外環境中，同時可實現為室內環境進行制冷。當室外空氣含濕量低于室內含濕量時，熱泵壓縮機系統完全關閉，通過使用增大送風量的方法進行除濕。

由于該地區夏季室外環境溫度相對較高，因室內空氣含濕量較大，如果單純使用通風系統所起到的除濕降溫效果并不明顯，通過傳統空調系統會造成大量能源浪費，同時無法對夏季的空氣溫度進行二次加熱，極易產生實際送風溫度低于室內環境溫度，進而造成送風口區域出現水蒸氣凝結的現象。對于恒溫游泳池的熱量回收形式，通過除濕熱泵系統的有效應用，可直接解決上述相關問題。熱泵機組的蒸發器常年冷凍除濕，而內部冷凝器對冷凝熱進行高效率回收和使用，并將所收集到的熱量輸送至游泳池內部進行水體加熱，有效實現熱量的充分運用，不但降低能源消耗量，同時提高能源整體使用效率，環保效益非常明顯。

除濕熱泵系統與常規空調系統相比具有較多應用優勢，除在除濕工作中可進行熱量回收，同時配備相對較完善的內部控制系統，依照不同氣候條件和環境溫度選擇相應的工作形式，相較常見的空調系統，整體節能效果非常明顯。系統內部的熱濕空氣在通過蒸發器后可直接回收冷凝熱，實現熱送風功能，用于加熱水池水體。除濕空調系統的工作優勢主要表現在自身具有較完善的自控系統，可實現池水加熱、泳池除濕及空調制冷等相關功能。除濕熱泵在運行過程中會對池水中的蒸發熱量進行回收，并且可對室內空氣進行加熱，池水加熱設備的運行費用有所降低，并可降低不必要的熱量損失。

3 結語

由于泳池內部空調整體負荷量相對較大，同時在工作過程中還需兼顧熱量濕度及風量等相關參數的平衡，因此在室內游泳池的空調設計工作中，必須通過多專業和多角度綜合考慮。由于傳統空調通風設備能耗量較大，系統設計相對復雜，通過除濕熱泵機組的有效應用，兼備制冷制熱除濕及熱量回收等功能于一體，不但可實現室內恒溫平衡的良好功能，而且可對能源進行最大化循環使用，大大提高能源使用效率，降低不必要的能源消耗，同時整個空調系統控制管理工作非常簡便，可有效提高工作人員工作效率。