山西省健身会所恒温游泳池太阳能解决方案

  游泳池是一种大型的水体系统，一个标准泳池需要保持适宜的池水温度才能保障运行，需要对池水进行加热，因此游泳池也是一个耗能大户。游泳池的加热系统一般采用传统能源如：电锅炉、燃油锅炉或燃气锅炉，不仅运行费用太高，而且还对环境造成了严重的污染；同时，与当今国家低碳型经济政策也格格不入。太阳能热水系统是目前运行费用最经济、可再生、可持续、对环境无任何影响的一种清洁能源。所以，在常规能源日趋紧张、环境日益恶化的今天，使用太阳能对游泳池水进行加热具有重要的经济效益和环保效益。因此，利用太阳能热水系统对游泳池进行加热已是大势所趋。

 

二、工程概况

      本工程为XX太阳能温水游泳池，游泳池为30m×12m×1.5m表面积360 m2，总水量为540m3 。泳池设在室内四周为钢结构建筑围护，冬季室内有暖气供应。太阳能集热系统设计仅考虑供室内游泳池水体加热即可，池水温度保持在（27±1）℃，室内温度25℃，基础水温按15°C设计；游泳池要求全天候开放，采用“太阳能+辅助能源”的形式联合供热。

三、系统设计 

       1、系统形式

      系统采用“太阳能+辅助加热设备”的形式联合保障游泳池水恒温，太阳能热源补充量以春、秋分时节太阳能辐射参数为依据，设计计算太阳能集热面积。配合燃气或电锅炉，既可在游泳池初次加热降温后发挥作用，又可在冬季阳光不足时加热补充使用。

      2、控制方式

      采用定温控制与温差循环相结合的控制方式。根据系统需要即时启、闭系统，自动运行、无人值守，大大减小了用户的管理成本和负担。还可根据甲方需求设计为远程、可视化监控模式，全年全天候保障系统可靠运行。

      3、集热模式

      采用龙田公司专用串流式太阳能集热系统，专有控制技术。特点是：比传统做法热效率高、热损少、能耗 低，因此，产水量大，温度高、更节能、使用效果最佳。集热循环运行模式，当集热器出水温度与水箱温度之差＞温差参数（正常模式10℃）时，集热循环泵打开，直至集热器出水口温度与水箱温度之差≤温度参数（正常模式5℃）时，集热器循环泵自动关闭。

      4、缓冲蓄能水箱

      系统设置3t 储热水箱，主要起缓冲作用，保持系统稳定运行，同时储蓄当天白天多余的太阳能能量。

      5、配套的辅助热源

      太阳能系统的运行不可避免地要受到气候条件的影响，当太阳能收集较少或温度较低时，必须使用辅助热源加热。本系统要求辅助热源的制热能力应8h 不小于总耗热量Q。辅助热源由电磁阀控制，当水箱温度＜设定温度（正常模式45℃）时，电磁阀与热交换循环泵启动，通过辅助加热板换对从池水加热板换出来的水箱水进行加热。当水箱水温度≥设定温度（正常模式55℃）时，电磁阀和热交换泵自动关闭。

      6、系统补水

      游泳池、健身房淋浴为全天用水，因此太阳能水箱热水系统采用电磁阀补水，只要太阳能储热水箱中的水位在设定下降位置，自来水就会自动补进来，水满自停。集热水箱水位共分四档，当水箱水位低于三时，系统自动启动上水电磁阀，凉水进入集热水箱，当水箱水位达到满水位四档时，系统上水电磁阀自动锁闭，确保游泳池用水能够足量供应。同时设水位溢流报警，如该功能供水电磁阀发生误差或失控，其报警功能发出信号，该系统即锁定上水电磁阀。

      7、集热器和管路防冻、防过热

      太阳能热水系统工作环境比较恶劣，从冬季的零下数十度到夏季100度温度梯度较大。冻胀会造成系统管路冻裂、破损、堵塞；高温则会造成集热器和部件的损坏，形成水垢，甚至导致系统瘫痪。因此，太阳能泳池系统必须设计防冻及和抗高温设计，以保证系统可靠、稳定运行。 

        8、游泳池加热循环

      太阳能热水必须通过板式换热器和池水循环泵对池水进行加热，否则，易造成系统堵塞。系统运行时，检测到太阳能水箱温度满足要求时，通过板式换热器与系统进行交换；检测到太阳能缓冲水箱温度过低时，自动启动辅助加热设备加热池水，通过板式换热器进行能量交换。系统加热循环和游泳池水处理系统并联运行。当池水温度＜设定温度（正常模式26℃）时，泳池循环泵与热交换循环泵同时打开，通过池水加热板换对池水进行加热，当池水温度≥设定温度（正常模式27℃）时，两泵自动关闭。

 

四、基本计算

      游泳池耗热量计算，应为下列各项耗热量的总和：《游泳池和水上游乐池给水排水设计规程》CECS 14:2002规定）

       1）水表面蒸发和传导损失的热量；

       2）池壁和池底传导损失的热量；

       3）管道的净化水设备损失的热量；

       4）补充水加热需要的热量。

       详细热量计算过程如下：

       1）水表面蒸发损失热量：  Qz=r(0.0174Vi+0.0229)(Pb－Pc)A(760/B)

       2）游泳池的水表面、池底、池壁、管道和设备等传导所损失的热量，应按游泳池水表面蒸发损失热量的20%计算确定，即：Qd= Qz×0.2

       3） 游泳池补充水加热所需的热量，按下式计算： Qb=aq0 r( tr- tb )

       将以上各项耗热量相加，即为每天需补充的热量，总热量为：Q =Qz+Qd+Qb

 

五、太阳能集热面积计算

      游泳池太阳能恒温系统配备了辅助热源，为了有效地利用集热器，降低投资，太阳能集热器的集热能力按XX地区春、秋季晴天平均太阳能辐射量I 设计。按前所述，每天24h 所需要的能量，XX地区春、秋季晴天平均太阳能辐射量I （朝南，当地纬度角斜面）约为XXMJ/（m²•d），则所需的太阳能热水系统集热面积按下式计算：直接太阳能加热时，计算公式：

                             

       经计算集热器的面积约为420 m²，即可能够满足泳池的需要。选用龙田公司LT-4715-50-DN50型大口径集热器，其单组集热面积是6.25 m²，故需要集热器68组，实际面积425m²。

 

六、集热系统流量计算

    系统流量G确定：

       每组集热器流量范围 ：  G=g*A*N 

 

七、板式换热器计算选型

      通过计算板式换热器选型参数：换热量Q=XXKW, 集热侧进出口70℃/60℃， 水箱侧进出口温度28℃/5℃。考虑到游泳池对设备的腐蚀作用，板式热交换器材质为316L 不锈钢。热交换功率为XXkW，以保证初始加温在48h 内将游泳池水加热到设定温度。

 

八、辅助能源计算

      由于太阳能的间歇性、能源品质的波动性等特点，必须配备辅助设备方能使系统稳定、可靠运行。原则是根据各地不同的资源条件，建议优先选用能源价格最低且低碳环保型的设备作为辅助能源。建议首选燃气锅炉作为辅助能源，其次，电锅炉辅助（有低谷电时可选）。

设备的功率计算：N=Q/H/3600

 

九、经济分析  

      按照以上方案设计实施后，可长期有效解决泳池能源使用问题。按照现有能源价格测算2年左右即可收回太阳能系统的投资，太阳能系统按照15年计算，就是说无论今后能源价格如何上涨，本太阳能系统可以为贵公司提供13年的免费能源，与其他能源相比寿命期内可节约数百万元。可见其经济效益巨大 ! 同时，太阳能是世界公认的绿色能源并为各国积极倡导；因此，我们所做的是一项利己、利人、利国的公益事业，必将为后世之楷模。

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