三集一體空調熱泵機組在泳池熱水系統中的應用研究

　　【中國制冷網】1、概述

　　室內游泳池由于水池面有大量的水汽蒸發，是一個既潮濕又具有高腐蝕性的場所。如不對室內空氣溫度、濕度、水溫加以控制，不但會由于空氣環境差影響舒適性，細菌滋生影響人的身體健康，還會引起金屬結構銹蝕，墻體、天花板、地板等發霉，建筑材料變質等危害。所以，泳池內空氣溫度、濕度、水溫控制尤為重要。

　　為達到設計要求的泳池室內環境，傳統做法是通過大量排風控制室內濕度，此風量由于未能循環使用，且池水為保持恒定水溫及水質，需不斷加熱及更換，該做法造成能量損失較大，用戶運行成本較高。隨著人們對節能技術的更高要求，近兩年，三集一體泳池專用熱泵( 以下稱“三集一體機”) 得到越來越廣泛的應用。

　　泳池屬于高耗能場所，運轉成本相當重要，如今低碳節能已經成為社會共識，一個現代泳池也應當在節能減排上有所貢獻。三集一體機的廣泛應用，也響應了國家節能減排的號召。

　　2、應用現狀

　　三集一體機集除濕、空調和池水加熱于一體，可大量回收并綜合利用能量，克服高濕、高氯環境等諸多問題，并可實現多工況運行，以適應不同季節的要求，是一項非常好的節能產品。關于其選型計算及技術特點已有大量文獻做過詳細介紹，筆者在此不做贅述，僅針對使用中存在的問題加以分析，以達到拋磚引玉的目的。

　　筆者對目前工程中使用的三集一體機應用情況做過調研發現：該技術產品本身具有完善的控制系統，理論上基本能實現室內溫度、濕度、池水溫度的設計要求，可z*大限度地實現熱量回收，然而三集一體機在很多實際項目應用過程中，由于應用條件約束或者使用不當而未能達到預期的節能效果，以致大大延長了機組的投資回收期，降低了機組的綜合性價比。

　　經分析，出現這種情況有以下幾個原因：

　　2.1 設計不當

　?。?）三集一體機既作為控制室內參數的空調機組，又可作為泳池池水加熱的加熱熱源，在工程中承擔著雙重身份。然而調研發現：有些設計師僅僅考慮了其單一的除濕功能，亦或僅僅把其當作一臺除濕機在設計中使用，此種片面的設計觀念勢必喪失了三集一體機應該具有的功能，導致該設備在使用的源頭走上歧途。

　　（2） 三集一體機的雙重身份使得設計師對其設計職責認識不清。暖通設計師僅重視其室內參數方面的處理作用，簡單地選擇一個型號了事；給排水設計師僅考慮其自身的泳池循環環路，忽略了機組在泳池環路的正確設計。更有甚者干脆把這塊設計直接委托給設備廠家，由于廠家未能很好地理解工程中的真正需求，設計中必然存在這樣或那樣的設計缺陷，導致機組未在系統中充分發揮其應有的作用。

　　2.2 應用不匹配

　　三集一體機準確地實現室內溫度、濕度、池水溫度是通過本身完善的控制系統，單純靠手動切換是難以實現的。三集一體機是作為泳池加熱熱源存在于泳池熱水循環系統中的，然而，有些建設單位為節約成本，泳池加熱循環系統未作機組群控，三集一體機各運行工況僅僅通過操作者粗略的感官判斷手動切換實現。此種做法，與三集一體機本身完善的控制系統不匹配，這也是導致能量沒能z*大限度回收的一個重要原因之一。

　　2.3 運行管理不當

　　設計師考慮建設單位初投資的因素，會采用一種折衷做法，不對泳池加熱系統做機組群控的設計要求，但是可通過手動切換運行模式，達到在不同季節時( 通過室外參數來區分) 實現季節性能量回收。此種做法因未對水系統做自動切換設計，所以對運行管理人員提出比較嚴格的要求，需要其嚴格按照設計要求進行手動切換。調查發現，一些項目在使用過程中，由于某些運行管理人員的責任心或者工作上的疏忽，使用中一直使用輔助加熱熱源，而沒有把三集一體機切換到工作狀態。這導致三集一體機在使用中根本沒有承擔起泳池熱水加熱熱源的角色。

　　3、泳池熱水循環系統中三集一體機能量回收的實現

　　通過以上對三集一體機應用現狀的調研及分析可知，合理的設計及正確地使用三集一體機，對項目的投資回收起到至關重要的作用。筆者針對某五星級酒店泳池系統三集一體機的設計，闡述了應用過程中其如何在泳池熱水循環系統中實現能量回收。

　　三集一體機組各運行工況原理示意圖見圖1

　　3.1 設計運行工況

　　本項目要求在對泳池空間進行除濕熱回收時，需將回收的熱量優先用于池水加熱，有多余熱量再對空氣進行加熱。

　　3.1.1 除濕當相對濕度超過設定值時，壓縮機啟動，進行除濕。熱量排至池水冷凝器，或再熱冷凝器，或空調冷凝器。

　　3.1.2 泳池水加熱如壓縮機已經運行( 除濕或空調制冷) ，其熱量用來加熱池水；如熱量不夠( 通過泳池回水溫度監控) ，則利用輔助加熱器補充。

　　如果相對濕度低于設定值( 壓縮機停止運行) ，則利用輔助加熱器加熱池水( 通過泳池回水溫度監控) 。

　　3.1.3 空氣加熱如壓縮機已經運行( 除濕) ，其熱量用來加熱空氣; 如熱量不夠，則利用輔助加熱器補充。如果相對濕度低于設定值( 壓縮機停止運行) ，則利用輔助加熱器加熱空氣。

　　3.1.4 空調制冷當室內溫度高于設定值時，壓縮機啟動，進行制冷。熱量排至池水冷凝器，或再熱冷凝器，或空調冷凝器( 冷卻塔) 。如冷量不夠，則利用輔助表冷補充。

　　3.2 三集一體機( 池水冷凝器) 與輔助加熱器角色轉換

　　該項目設計原則：壓縮機工作時，應優先將回收的熱量用于池水加熱，因此，三集一體機的池水冷凝器與輔助加熱器的角色轉換尤為重要，是提高機組在系統中自動化程度的一個關鍵環節。三集一體機組池水冷凝器與輔助加熱器在泳池熱水循環系統中的原理圖見圖2。池水冷凝器及輔助加熱器在壓縮機運行狀態下，有以下幾種情況，雙方的角色切換控制表見表1。

　　表1 設備在工作狀態下的各運行工況用特殊符號來區分。

　　( 1) 池水冷凝器全年工作狀態：全負荷運行———○，部分負荷運行———△，設備不運行——— ×；

　　( 2) 輔助加熱器全年工作狀態：池水初次加熱( 全負荷運行) ; 全負荷運行———○，部分負荷運行———△，設備不運行——— ×；

　　( 3) 泳池換熱器增壓泵：可減少主環路水泵運行功率，以節省運行費用，工作狀態：開、關。

　　3.3 運行調試

　　3.3.1 初調試池水冷凝器環路及輔助加熱環路旁通加熱量按設計工況初次調整好，以后運行過程中均不做變動。

　　3.3.2 泳池初次加熱僅用輔助加熱器對泳池進行初次加熱。

　　3.3.3 平時運行工況泳池系統的日常運行工況見表1。

　　4、結語

　　（1）三集一體機在系統中具有雙重身份，設計時暖通設計師應與給排水設計師密切配合，使池水冷凝器與輔助加熱器在工作中能實現自動切換，更好地配合三集一體機多工況自動切換集成控制系統，z*大限度地回收能量。

　?。?）泳池熱水環路為開式系統，且泳池機房一般設于泳池下方，三集一體機房應設在與泳池機房同一標高層。如果由于設計條件限制，三集一體機房設在了泳池所在層或者比泳池池面更高的樓層，應考慮三集一體機組的局部排氣問題。一般處理辦法是在機房內供水管出機組處設置N 型存水彎，存水彎上設置自動排氣閥。

　?。?）規模較大的泳池系統建議在三集一體機支路上設置換熱器增壓泵，以減少泳池系統循環水泵的平時運行能耗。增壓泵應采用防腐、防氯材料制作。

　?。?）接向三集一體機組池水冷凝器的管材應與泳池熱水環路系統管材一致，一般采用HDPE 管。