游泳館節(jié)能改造項(xiàng)目案例分析

文_馮建茹 王奕 郝玲 王赫

1 北京科住物業(yè)管理有限公司 2 中國科學(xué)院計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)信息中心

1 項(xiàng)目概況

本項(xiàng)目游泳館位于北京，屬于小型游泳館，室內(nèi)環(huán)境溫度為26℃；泳池表面為280m2，泳池體積為380m3。該游泳館設(shè)計(jì)溫度為28℃，保證24小時(shí)游泳池水恒溫。

該項(xiàng)目為游泳館節(jié)能改造工程，游泳館原為天然氣熱力供熱，池水恒溫控制不均，且供熱管道較長，熱損失嚴(yán)重，導(dǎo)致能源浪費(fèi)，整體能源費(fèi)用較高，因此決定對(duì)游泳池及淋浴系統(tǒng)進(jìn)行節(jié)能改造。

2 空氣源熱泵原理及優(yōu)勢

空氣源熱泵技術(shù)是基于逆卡諾循環(huán)原理，建立起來的一種節(jié)能、環(huán)保、制熱技術(shù) 。空氣源熱泵的原理是熱泵機(jī)組在運(yùn)行過程中，通過少量電能驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)做功，通過自然能獲取低溫?zé)嵩矗涿胶退贸掷m(xù)工作，合成高溫?zé)嵩矗脕砣∨蛘吖?yīng)熱水。

空氣源熱泵的優(yōu)勢：

（1）用途廣泛。空氣源熱泵在大部分天氣條件下，可以實(shí)現(xiàn)一年四季、24小時(shí)不間斷供應(yīng)。

（2）安全、環(huán)保。空氣源熱泵采用熱泵加熱的形式，無需燃煤或者天然氣，不會(huì)產(chǎn)生燃燒廢物。

（3）節(jié)能降耗。空氣能可免費(fèi)獲得，不需要運(yùn)輸，方便快捷，并且空氣源熱泵制熱效率高省電，可節(jié)能降耗。

（4）靈活。空氣源熱泵安裝靈活并且占地面積較小，不受位置的限制。

3 游泳館熱力計(jì)算

自來水冷水水溫的計(jì)算溫度以當(dāng)?shù)刈罾湓缕骄疁刭Y料確定，北京地區(qū)地面水溫度4℃，地下水溫度10～15℃。本文取自來水溫度為4℃。

3.1 游泳池?zé)釗p耗量計(jì)算

游泳池總熱損耗量Q，包含池面水蒸發(fā)損失的熱量Qs、池壁、池底、管道和水處理設(shè)備傳導(dǎo)散熱量Qt、補(bǔ)充新水加熱量Qf。

3.1.1 池面水蒸發(fā)損失的熱量計(jì)算

式中 y—與池水等溫的飽和水蒸汽的蒸發(fā)汽化潛熱，Kcal/kg；

Vf—池面上的風(fēng)速，對(duì)室內(nèi)泳池可取0.2～0.5m/s,對(duì)室外泳池可取2～3m/s；

Pb—與池水等溫的飽和空氣的水蒸氣分壓，mmHg；

Pq—浴池環(huán)境空氣的水蒸氣分壓，mmHg；

A—浴池池面面積，m2；

B—當(dāng)?shù)卮髿鈮海?60/B可取1.0。

3.1.2 池壁、池底、管道和水處理設(shè)備傳導(dǎo)散熱量計(jì)算

3.1.3 補(bǔ)充新水加熱量計(jì)算

式中 qb—浴池在一天內(nèi)補(bǔ)充新水的數(shù)量 L，按泳池容積的5%取；

ρ—水的密度, kg/L；

Ta—池水設(shè)計(jì)溫度, ℃；

Tf—補(bǔ)充新水水溫, ℃；

th—加熱設(shè)備一天內(nèi)的運(yùn)行時(shí)間,h。

Q=Qs+ Qt+ Qf=100380.82 Kcal/h

3.2 淋浴熱損耗量計(jì)算

體育館最高用水定額每人每次為最高日17～26L、平均日15～20L，使用時(shí)間為4h。此游泳館淋浴區(qū)有14個(gè)淋浴頭，每日使用時(shí)長為3h，根據(jù)熱水用量定額按照300L/h計(jì)算，淋浴水溫為35℃，則按照熱水用水量計(jì)算公式，淋浴室熱水所需熱量為QL=3×300×4.187×(35-4)×1×14×1.15=1880758.53KJ=449292.32Kcal

根據(jù)游泳館耗能計(jì)算可知，游泳池耗熱量為100380.82 Kcal/h ，故改造后的游泳池采用2臺(tái)95kW的空氣源熱泵機(jī)組，即可滿足供熱要求；淋浴系統(tǒng)每天的耗熱量為449292.32Kcal，為了保證系統(tǒng)的供水溫度穩(wěn)定和系統(tǒng)循環(huán)的穩(wěn)定，改造后的淋浴系統(tǒng)使用2臺(tái)8.36kW空氣源熱泵機(jī)組作為加熱設(shè)備，即可滿足供熱要求。

4 運(yùn)行能耗及費(fèi)用分析

4.1 改造前運(yùn)行費(fèi)用分析

4.1.1 游泳池運(yùn)行費(fèi)用分析（表1）

表 1 游泳池使用天然氣熱力費(fèi)用

根據(jù)表1對(duì)游泳館改造前運(yùn)行費(fèi)用分析可知，每月耗熱量為284515502.84 KJ，每月天然氣供熱需要15016.26元，每年需要花費(fèi)180195.15元，運(yùn)行費(fèi)用較高。

4.1.2 淋浴運(yùn)行費(fèi)用分析（表2）

表2 淋浴使用天然氣熱力費(fèi)用

由表2可知，改造前的淋浴系統(tǒng)每月需要花費(fèi)3019.26元，年費(fèi)用為36231.13元。

4.2 改造后運(yùn)行費(fèi)用分析（表3）

表3 改造后游泳館年運(yùn)行費(fèi)用

4.2.1 泳池運(yùn)行費(fèi)用分析

泳池設(shè)計(jì)24h全天候恒溫，平均每天設(shè)備滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)間約為14h，其它時(shí)間恒溫。游泳館所在地的電價(jià)為0.4883元/kWh。在計(jì)算中充分考慮了不同月份溫度的變化，對(duì)空氣源熱泵機(jī)組性能的影響。

4.2.2 淋浴運(yùn)行費(fèi)用分析（表4）

表4 改造后淋浴系統(tǒng)年運(yùn)行費(fèi)用

已知1L水溫升1℃需要1kcal熱量, 1kW·h=860kcal，在改造后淋浴系統(tǒng)計(jì)算中充分考慮了不同月份溫度的變化，對(duì)空氣源熱泵機(jī)組性能的影響。

由表3與表4可知，根據(jù)北京實(shí)際情況，改造后的游泳館，充分考慮到不同月份空氣源熱泵COP的不同，得出每月耗電量、每月電費(fèi)用，得到游泳池的年運(yùn)行費(fèi)用為 138903.57元，淋浴系統(tǒng)的年運(yùn)行費(fèi)用為 26541.42元，游泳館共計(jì)年運(yùn)行費(fèi)用為165444.99元。改造后的游泳池借用空氣能，加之每度電費(fèi)用較便宜，游泳館全年費(fèi)用比改造前大幅度下降。

4.3 投資回收期分析（表5）

表5 工程改造前后費(fèi)用對(duì)比

工程改造由游泳池系統(tǒng)改造與淋浴系統(tǒng)改造兩部分組成，整體投入為250111元，其中游泳池系統(tǒng)改造投入為161990元，淋浴系統(tǒng)改造投入為88121元。經(jīng)計(jì)算，由表5可知，改造后游泳館每年共節(jié)約50981.29元；改造后的游泳館整體的投資回收期為4.91年，故空氣源熱泵系統(tǒng)比天然氣供熱經(jīng)濟(jì)。

5 結(jié)語

空氣源熱泵技術(shù)較成熟且應(yīng)用廣泛，本項(xiàng)目的游泳館在改造后，可節(jié)約資金50981.29元/年，投資回收期為4.91年，實(shí)現(xiàn)了節(jié)能、經(jīng)濟(jì)、安全、環(huán)保的目標(biāo)。