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室内游泳馆暖通系统解决方案

游泳池除湿设备的选型及使用优势；

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三集一体热泵在小型室内游泳馆暖通系统中的应用优势

摘要

本文针对小型室内游泳馆暖通系统设计，分析了传统室内游泳池普遍存在的问题，重点介绍了三集一体热泵这一创新解决方案。通过对其工作原理、设计参数确定方法、热负荷计算及工程应用案例的分析，阐明三集一体热泵在节能效果、环境控制和经济性方面的显著优势，为室内游泳馆暖通设计提供了新的思路和方法。

1 传统室内游泳池常见问题分析

室内游泳馆环境特殊，传统设计方式存在多方面问题。池水热损失主要来自水面蒸发，当空气湿度低且温度低于池水温度时，热能会通过池面水分蒸发散失到空气中。若不严格控制湿度，空气中的高湿气会在天花板、墙壁等表面凝结，导致装潢腐蚀和泳客闷热感。

在除湿热泵普及前，最常用的湿度控制方法是排出潮湿空气并引入室外干燥空气加热至室温。这种方式在冬季需要高昂运行成本，同时需要额外加热设备（电热器或燃料加热器）为池水提供热量，补充蒸发和壁体散失的热量。

传统方案还存在高能耗、高腐蚀性的问题。游泳池水通常采用氯消毒，氯气与潮湿空气结合形成的酸性气体会严重腐蚀馆内金属制品，减少设备寿命。而传统锅炉+空调的组合方式，不仅能源效率低下，还存在环境污染和安全隐患。

2 三集一体热泵的工作原理与系统特点

2.1 基本工作原理

三集一体热泵是一种集池水加热、除湿和空调功能于一体的高效系统，通过回收和综合利用能量，维持泳池恒温恒湿环境。其核心原理是回收池水表面蒸发热损失，将其转移至池水和空气中，补偿池水和空气热损失，同时实现空调除湿功能。

系统工作流程可分为两个主要阶段：第一阶段，室内热湿空气先与室外新风进行热交换，变为暖湿空气，然后流经蒸发器温度下降，水汽凝结成水滴从空气中分离，实现除湿功能，同时空气中释放的潜热和显热被冷媒吸收。

第二阶段，冷媒吸收的热能首先通过热交换器加热池水，实现池水加热功能；余热则通过空气冷凝器加热冷却的室内空气，实现空气保温功能。当冬季回收的热能不足时，辅助加热器可补充提供所需热能。

2.2 系统创新特点

三集一体热泵与传统设备相比具有显著优势。它采用热回收技术，将室内湿热空气中的热量回收并用于加热池水，实现能量循环利用。其综合能效比高达10.0，意味着消耗一度电可产生相当于十度电的热量，节能效果显著。

系统还具备智能控制功能，通过PLC程序控制和AI智能系统，自动监测和调节水温、空气温湿度及墙体温度，实现全自动运行，减少人工干预。此外，它集成了新风排风功能，确保室内空气质量，防止结露现象发生。

3 室内游泳馆关键设计参数的确定

3.1 空气环境参数的设定

室内游泳馆暖通设计首要考虑游泳者的全年舒适性，包括在水中及出入水前后的舒适感。根据国际游泳池设计标准，池水温度宜保持在26-28℃，池厅空气温度应高于池水温度1-2℃，

相对湿度一般控制在50-70%（最高不超过75%），

风速约0.2m/s左右。

空气湿度对舒适感影响显著。湿度过低会使皮肤表面水分蒸发加速，带走人体热量，产生寒冷感，同时增加通风量和新风加热负荷。湿度过高则会提高空气露点，导致围护结构内表面结露。因此，通常将相对湿度设定在60%左右，此时室内空气含湿量约为13.3-14.4g/kg，露点温度约18-19.2℃。

3.2 热负荷与除湿量计算

游泳池热损失主要包括：水面蒸发损失、水面传导损失、池底和池壁传导损失、补充水加热需求以及设备管道散热。这些损失的热量需要持续补充，以维持池水恒温。

除湿量计算需考虑泳池水面蒸发量、人体散湿量和新风增湿量。水面蒸发量计算公式如下：

L_{W} = (0.0174 V_{f} + 0.0229) (P_{b} - P_{q}) \times F_{池} \times 760/ B

其中

V_{f}

为池面风速，

P_{b}

为水表面温度下的饱和水蒸气分压力，

P_{q}

为室内空气水蒸气分压力，

F_{池}

为池水面积，

B

为当地大气压力。

人体散湿量计算公式为：

L_{人} = 0.001 \times n \times n^{'} \times g

，其中

n

为人数，

n^{'}

为群体系数，

g

为人体散湿量。新风增湿量则为：

L_{新} = (d_{w} - d_{n}) \times Q_{新} \times ρ

，其中

d_{w}

和

d_{n}

分别为室外室内空气含湿量，

Q_{新}

为新风量，

ρ

为空气密度。

4 工程应用实例分析

4.1 项目概况

以安徽省合肥市某五星级酒店恒温游泳馆为例，游泳池水面积338㎡，儿童池水面积25.6㎡，池厅面积830㎡，高度6.5m。建筑屋顶为钢网架结构，四周为玻璃幕墙围护。

设计参数确定：夏季室外平均温度35℃，相对湿度60%；冬季室外平均温度-5℃，相对湿度70%。池水恒温温度26℃，室内空气温度28℃，相对湿度60%。

4.2 系统设计计算

通过计算，该泳池区域蒸发量为50.4kg/h，人体散湿量6.6kg/h，夏季新风最大增湿量10.1kg/h，夏季泳池最大湿负荷67.1kg/h，所需通风量9867.7m³/h。

泳池维持水温热负荷计算包括：水面蒸发损失热量（约46KW）、池底池壁及管道传导损失热量（约9.2KW）以及补充水加热需求（约19KW），合计约81.62KW。

初次加热时间校核表明，泳池初次升温需在48小时内完成，总需热量38658MJ，相当于223KW。配置一台VeP-060-E热泵（输出热量127KW）和150KW辅助热源，可满足要求。

4.3 防结露措施

为防止围护结构结露，工程中将所有送风口沿围护结构四周布置，冬季向玻璃送热风，提高内表面温度。同时，在吊顶内设置回风口和排风口，利用回风提高吊顶内温度，并通过温湿度探头反馈信号给热泵主机，实现自动控制。

本项目还创新利用酒店蒸汽系统产生的凝结水，通过热交换后送入地板采暖系统，既提高了泳者足部舒适感，又防止了地面结露，实现了能源的梯级利用。

5 三集一体热泵的优势分析

5.1 节能与经济性优势

三集一体热泵与传统方案相比具有显著节能效果。其综合能效可达10.0，输入一度电可产生5-10度电的热量，运行费用仅为传统方式的50%左右。

前文实例表明，采用三集一体热泵方案全年运行费用约15.58万元，而传统空调采暖加池水加热系统全年运行费用约32.2万元，每年可节约16.62万元，经济效益显著。

5.2 环境控制与舒适性提升

三集一体热泵在环境控制方面表现优异，除湿效果好，可有效避免室内结露，保护建筑结构。通过智能控制系统，可精确控制室内温湿度，提供舒适的游泳环境。

相比传统方案，三集一体热泵还改善了室内空气质量，有效降低空气中的氯含量，减少刺激性气味，为泳客提供更加健康的运动环境。

6 结论与建议

三集一体热泵作为一种集节能与环保于一体的系统工程，在室内游泳馆暖通系统中应用可取得显著的节能效果、环境效益和经济效益。它通过热回收技术实现了能源的高效利用，通过智能控制提供了舒适的环境，通过集成化设计节省了安装空间。

建议在设计和应用时注意以下几点：合理确定室内外设计参数，精确计算热负荷和除湿量，根据建筑特点采取有效的防结露措施，充分利用可再生能源或废热资源，选择高效可靠的热泵设备。

三集一体热泵技术为改善室内游泳馆能源消耗结构、节省常规能源和保护环境提供了有效途径，在未来的游泳馆设计中具有广阔的应用前景。