恒溫游泳池太陽能熱水工程

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恒溫游泳池太陽能解決方案

一、概述
游泳池是一種大型的水體系統，一個標準泳池需要保持適宜的池水溫度才能保障運行，需要對池水進行加熱，因此游泳池也是一個耗能大戶。游泳池的加熱系統一般采用傳統能源如：電鍋爐、燃油鍋爐或燃氣鍋爐，不僅運行費用太高，而且還對環境造成了嚴重的污染；同時，與當今國家低碳型經濟政策也格格不入。太陽能熱水系統是目前運行費用最經濟、可再生、可持續、對環境無任何影響的一種清潔能源。所以，在常規能源日趨緊張、環境日益惡化的今天，使用太陽能對游泳池水進行加熱具有重要的經濟效益和環保效益。因此，利用太陽能熱水系統對游泳池進行加熱已是大勢所趨。

二、工程概況
本工程為XX太陽能溫水游泳池，游泳池為30m×12m×1.5m表面積360 m2，總水量為540m3 。泳池設在室內四周為鋼結構建筑圍護，冬季室內有暖氣供應。太陽能集熱系統設計僅考慮供室內游泳池水體加熱即可，池水溫度保持在（27±1）℃，室內溫度25℃，基礎水溫按15°C設計；游泳池要求全天候開放，采用“太陽能+輔助能源”的形式聯合供熱。

三、系統設計
1、系統形式
系統采用“太陽能+輔助加熱設備”的形式聯合保障游泳池水恒溫，太陽能熱源補充量以春、秋分時節太陽能輻射參數為依據，設計計算太陽能集熱面積。配合燃氣或電鍋爐，既可在游泳池初次加熱降溫后發揮作用，又可在冬季陽光不足時加熱補充使用。
2、控制方式
采用定溫控制與溫差循環相結合的控制方式。根據系統需要即時啟、閉系統，自動運行、無人值守，大大減小了用戶的管理成本和負擔。還可根據甲方需求設計為遠程、可視化監控模式，全年全天候保障系統可靠運行。
3、集熱模式
采用龍田公司專用串流式太陽能集熱系統，專有控制技術。特點是：比傳統做法熱效率高、熱損少、能耗低，因此，產水量大，溫度高、更節能、使用效果最佳。集熱循環運行模式，當集熱器出水溫度與水箱溫度之差＞溫差參數（正常模式10℃）時，集熱循環泵打開，直至集熱器出水口溫度與水箱溫度之差≤溫度參數（正常模式5℃）時，集熱器循環泵自動關閉。
4、緩沖蓄能水箱
系統設置3t 儲熱水箱，主要起緩沖作用，保持系統穩定運行，同時儲蓄當天白天多余的太陽能能量。
5、配套的輔助熱源
太陽能系統的運行不可避免地要受到氣候條件的影響，當太陽能收集較少或溫度較低時，必須使用輔助熱源加熱。本系統要求輔助熱源的制熱能力應8h 不小于總耗熱量Q。輔助熱源由電磁閥控制，當水箱溫度＜設定溫度（正常模式45℃）時，電磁閥與熱交換循環泵啟動，通過輔助加熱板換對從池水加熱板換出來的水箱水進行加熱。當水箱水溫度≥設定溫度（正常模式55℃）時，電磁閥和熱交換泵自動關閉。
6、系統補水
游泳池、健身房淋浴為全天用水，因此太陽能水箱熱水系統采用電磁閥補水，只要太陽能儲熱水箱中的水位在設定下降位置，自來水就會自動補進來，水滿自停。集熱水箱水位共分四檔，當水箱水位低于三時，系統自動啟動上水電磁閥，涼水進入集熱水箱，當水箱水位達到滿水位四檔時，系統上水電磁閥自動鎖閉，確保游泳池用水能夠足量供應。同時設水位溢流報警，如該功能供水電磁閥發生誤差或失控，其報警功能發出信號，該系統即鎖定上水電磁閥。
7、集熱器和管路防凍、防過熱
太陽能熱水系統工作環境比較惡劣，從冬季的零下數十度到夏季100度溫度梯度較大。凍脹會造成系統管路凍裂、破損、堵塞；高溫則會造成集熱器和部件的損壞，形成水垢，甚至導致系統癱瘓。因此，太陽能泳池系統必須設計防凍及和抗高溫設計，以保證系統可靠、穩定運行。
8、游泳池加熱循環
太陽能熱水必須通過板式換熱器和池水循環泵對池水進行加熱，否則，易造成系統堵塞。系統運行時，檢測到太陽能水箱溫度滿足要求時，通過板式換熱器與系統進行交換；檢測到太陽能緩沖水箱溫度過低時，自動啟動輔助加熱設備加熱池水，通過板式換熱器進行能量交換。系統加熱循環和游泳池水處理系統并聯運行。當池水溫度＜設定溫度（正常模式26℃）時，泳池循環泵與熱交換循環泵同時打開，通過池水加熱板換對池水進行加熱，當池水溫度≥設定溫度（正常模式27℃）時，兩泵自動關閉。

四、基本計算
游泳池耗熱量計算，應為下列各項耗熱量的總和：《游泳池和水上游樂池給水排水設計規程》CECS 14:2002規定）
1）水表面蒸發和傳導損失的熱量；
2）池壁和池底傳導損失的熱量；
3）管道的凈化水設備損失的熱量；
4）補充水加熱需要的熱量。
詳細熱量計算過程如下：
1）水表面蒸發損失熱量： Qz=r(0.0174Vi+0.0229)(Pb－Pc)A(760/B)
2）游泳池的水表面、池底、池壁、管道和設備等傳導所損失的熱量，應按游泳池水表面蒸發損失熱量的20%計算確定，即：Qd= Qz×0.2
3）游泳池補充水加熱所需的熱量，按下式計算： Qb=aq0 r( tr- tb )
將以上各項耗熱量相加，即為每天需補充的熱量，總熱量為：Q =Qz+Qd+Qb

五、太陽能集熱面積計算
游泳池太陽能恒溫系統配備了輔助熱源，為了有效地利用集熱器，降低投資，太陽能集熱器的集熱
能力按XX地區春、秋季晴天平均太陽能輻射量I 設計。按前所述，每天24h 所需要的能量，XX地區春、秋季晴天平均太陽能輻射量I （朝南，當地緯度角斜面）約為XXMJ/（m2?d），則所需的太陽能熱水系統集熱面積按下式計算：直接太陽能加熱時，計算公式：

經計算集熱器的面積約為420 m2，即可能夠滿足泳池的需要。選用龍田公司LT-4715-50-DN50型大口徑集熱器，其單組集熱面積是6.25 m2，故需要集熱器68組，實際面積425m2。

六、集熱系統流量計算
系統流量G確定：
每組集熱器流量范圍： G=g*A*N

七、板式換熱器計算選型
通過計算板式換熱器選型參數：換熱量Q=XXKW, 集熱側進出口70℃/60℃，水箱側進出口溫度28℃/5℃。考慮到游泳池對設備的腐蝕作用，板式熱交換器材質為316L 不銹鋼。熱交換功率為XXkW，以保證初始加溫在48h 內將游泳池水加熱到設定溫度。

八、輔助能源計算
由于太陽能的間歇性、能源品質的波動性等特點，必須配備輔助設備方能使系統穩定、可靠運行。原則是根據各地不同的資源條件，建議優先選用能源價格最低且低碳環保型的設備作為輔助能源。建議首選燃氣鍋爐作為輔助能源，其次，電鍋爐輔助（有低谷電時可選）。
設備的功率計算：N=Q/H/3600

九、經濟分析
按照以上方案設計實施后，可長期有效解決泳池能源使用問題。按照現有能源價格測算2年左右即可收回太陽能系統的投資，太陽能系統按照15年計算，就是說無論今后能源價格如何上漲，本太陽能系統可以為貴公司提供13年的免費能源，與其他能源相比壽命期內可節約數百萬元。可見其經濟效益巨大 ! 同時，太陽能是世界公認的綠色能源并為各國積極倡導；因此，我們所做的是一項利己、利人、利國的公益事業，必將為后世之楷模。

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