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私家泳池豪华别墅的整体解决方案

时间:2012-12-10 15:28:37来源:腾讯 作者:腾讯 点击: 0次

一,项目概况

  该项目是一栋豪华独体别墅,地下一层,地上两层,地下一层的主要功能为:私家游泳馆、健身中心及视听室。 
该独栋别墅有较大面积的独立庭院和充足的外墙屋顶的顶部空间,具备: 
1.供地源热泵系统布管的土壤面积,设计的别墅型地源热泵系统可以完全满足:夏季制冷、冬季供暖和每天必须提供的生活热水需求;
2.顶部空间面积,可以提供充足的太阳能集热器的铺装面积,用于提供泳池热水的需要
二,设计范围 
1、地源热泵系统 
    地源热泵系统可以实现的主要功能有:夏季制冷、冬季采暖、通过废热回收制造生活用热水。辅助功能有: 
1)遇到阴雨季节,泳池太阳能系统不能为泳池提供热水时,启动热泵系统1/4能量,作为地源热泵的热泵热水器,为泳池提供充足能量,保证设定水温; 
2)冬季通过泳池底部的地热盘管,为泳池水保温。 
该系统可以100%于满足建筑内的:采暖、制冷和生活(泳池用)热水。 
主机的安装地点:拟定在地下室的独立机房(锅炉房)之中。
地源热泵系统设计方案包括以下几方面:

一,地源热泵系统的方案说明

  选用金奥林的水—水地源热泵机组,既能满足24 h卫生热水,又满足空调冷、暖,还可以作为太阳能泳池系统备用热泵热水机组使用。上述所有功能,采用的是同一个系统(详见方案设计图纸)。空调室内设计参数见下表,机组输出冷水温度7-12℃,回水温度10-15℃;冬季机组输出热水温度45-50℃,回水温度35-40℃。系统使用保证率为 100%,既可以满足建筑内全部面积的制冷和采暖的需求。

二,地源热泵系统设计,主要参数参考值

北京市室外设计气象参数(表一)

序号
室外气象参数
冬季
夏季
1
大气压
102.04KPa
99.86KPa
2
室外干球温度
-12℃
33.2℃
3
室外相对适度
45%
78%
4
室外平均风速
2.8m/s
1.9m/s

地源热泵机房系统主要设备(项目)一览表 (表二)

序号
主要设备(项目)
数量
1
采暖、制冷面积
1354(m2)
2
泳池底部保温、采暖面积
85(m2)
3
主机型号
DHKS(R)-80
4
主机数量
2(台)
5
生活热水蓄水箱
1 (m3 )
6
风机盘管
34(台)
7
地热盘管,含泳池底部面积(除设备间以外,建筑套内总面积)
1439(m2)
8
户内、外循环水泵
2台,(户内外各一台)

地源热泵系统主要设计参数一览表(表三)

序号
主要设计项目
参数
1
制冷总负荷
156(Kw)
2
制热总负荷
170 (Kw)
3
单位制冷负荷
115(w/ m2)
4
单位采暖负荷
126
(w/ m2)
5
废热回收生活热水最大供水温度
80℃
6
制冷工况下房间温度
20-26℃
(根据需要,各个房间自由调节)
7
采暖工况下房间温度
20℃以上 
(根据需要,各个房间自由调节)
8
电量总负荷
38(Kw)

地源热泵主机技术参数表 (表四)

室外机型号
DHKS(R)-80
水泵样式
不锈钢立式多机泵
额定功率
16 KW
水泵型号
CDL32-20-2
制冷量
78KW
水泵流量
32m3/H
制热量
85KW
COP(能效比)
4.5以上
压缩机数量
2台
冷量调节范围
逐级自动调节
电源规格
3PH-380V-50HZ
冷媒种类
R22
压缩机形式
全封闭高效涡旋式
换热器形式
壳管式

地源热泵空调的末端系统可以实现的功能:
1.夏季制冷:通过主机输出的冷水,循环于风机盘管,以吹冷风的方式完成,房间温度可以在20-26℃之间,根据需要自由设定。 
2.冬季采暖:
地热采暖的原理是:利用主机输出的热水循环于地板下面的盘管中,实现舒适、节能的地板辐射采暖。 
低温热水的地板辐射采暖,是一种极为理想的供暖方式。它以低温热水为热媒,通过埋设地板内的管路将地板加热,均匀地向室内辐射热量,是一种对房间微气候进行调节的节能采暖系统。低温地板辐射采暖起源于北美 、北欧的发达国家,因其独特的取暖方式,解决了许多传统取暖方式的不便之处。
与吹热风的方式比较,地板采暖的优势为:
•"地暖"是与人体取暖生理需求特性最为吻合的供暖方式之一,室内温度均匀、室温由下而上逐渐递减,给人以脚暖头凉的良好感觉,较好地解决了"寒从脚下生"的难题,在此环境下生活或者工作,更有利于提高工作和生活的质量和效率。
•由于辐射表面温度低(45-50℃),灰尘、细菌不易飘浮运动,或因升华而产生异味,不易造成室内污浊空气对流,室内洁净。
•在地暖房间居住或办公感到舒适、卫生并具有一定保健作用。
•地板采暖与风机盘管送风方式相对比具有:无楼层噪音干扰,室内温度更加均匀,减少风机盘管使用频率,延长室内机使用寿命。
•地热盘管的使用寿命长达50年以上
地源热泵末端系统—风机盘管的方案设计说明
本方案设计了天花嵌入、四面吹风式的高级末端产品,该系列产品外形美观,主要应用于出口
1.产品特点: 
 超薄的机身设计
   符合时代的机身设计,可以适合大多室内装饰。
高效离心风机
   高效率的贯流风机的创新设计,确保空气在任何方向流通,内装高压头冷凝水泵(500mm扬程)来确保冷凝水顺畅排除。
线控、遥控可选 
精巧的无线遥控器,可以使您在房间的任何一个角落控制空调器。 

2.天花嵌入式风机盘管技术参数一览表

地源热泵空调系统的控制模式

  各房间采用温控器加电磁阀控制,室内温度达到设定标准,立即切断冷热水的循环,进一步提升节能效果,详见方案设计图纸。
  室内采暖设计了地板采暖和风机盘管吹热风的两种方式完成,逐级输出的热水,用户可以根据需要,自行设置分别开启地热或盘管系统,也可以共同使用,完全满足舒适化住宅的标准及需求,因为地热采暖铺装的密度大,遍布了整套居室的地面范围,所以需求的热水温度较低,仅需要40℃左右的热水即可以满足,风机盘管送热风的方式需要供水温度不得低于45℃;所以地采暖方式不仅舒适性能极强,相对于送热风的方式,更加具有节能的优势。
2.新风系统 
   可以实现的功能用于满足、完成整体建筑物内的新风置换功能,初步考量安装至屋顶。
全热交换新风设计方案包括以下几方面:
一,主要特点
 置换通风功能 
将新鲜的室外空气送入室内,同时将室内污浊的气体排到室外。吐故纳新,让您有置身大自然的舒适感受。 
 能量回收功能 
设备内置热回收器,将排出去的空气与送进来的空气进行了能量交换(温度、湿度),70%以上的能量回收率使保温换气成为现实。 
 静音化设计 
内置空调专用低噪声通风机,机器壳体内壁覆有新型吸音材料,全静音设计,人性化体现。 
 空气过滤净化功能
设备内置的专业级空气过滤器能保证送入室内的空气既清新又洁净。 
 品种多样规格齐全 
根据现场需要,既有吊装式还有落地式和壁挂式,单台设备风量范围涵盖了150-50000m3/h。 
 防火阻燃材料的应用 
设备内部主要部件所用材料,均采用新型防火阻燃材料,符合建筑法规要求。以人为本,防患于未“燃”。 
 智能化控制器(可选) 
液晶显示智能控制器,精致美观、化繁为简,多种功能操作一键完成。可预先设定不同时间段的设备运行状态(设备启停风量大小)。 
 安全可靠 
整机除风机外无运动部件几乎无需维护,可确保长期稳定可靠工作,一劳永逸。热回收新风换气机就是将室内污浊空气排到室外的同时,将室外的新鲜空气送入室内,利用室外空气的温度差,将室内的部分冷(热)量进行回收的一种置换式通风换气装置,高效率的能量回收得力于产品高科技的心脏——板翅式换热器。板翅式换热器属于一种空气与空气直接交换式的换热器,它不需要通过中间媒质进行换热,也没有转动系统,因此,板翅式换热器是一种比较理想的能量回收设备。板翅式换热器是利用其隔板两侧的两股气流的温差和水蒸气分压力差时,进行显热及潜热回收。 
二,送风效果示意图: (下图显示图片仅作为参考示意) 
三,热交换效果示意图(以夏季换热效果为例)

方案中设计的新风机组,初步设计安装于屋顶,根据现场条件,如果屋顶的排风烟道设计得过小,只能采用另开排风和新风风口,机组的安装位置置于室内吊顶之中。
四,设备选型依据-- 确定新风量 
•  总面积按1500平方米计算,即:S=1500(m2),房间平均净高=3(m),人员n=10(人),取每人需要的新风量q=70(m3/h),则新风量Q1=n.q=10×70=700(m3/h) 
按新风换气次数计算,取房间新风换气次数p=3(次/h),地下游泳馆新风换气次数p=4(次/h), 
其中地下一层游泳馆和听音室的区域要求新风量较大,同时必须具有排风强劲的功能,避免潮湿和雾气,所以在计算新风量时应分开计算。 
1. 一层和二层居住、生活区域:
Q2=p.s.h=3×1000×3=9000(m3/h) 
1. 地下游泳馆 :
Q2=p.s.h=4×500×3=6000(m3/h) 
由于Q2>Q1故取Q2
即:9000+6000(m3/h)作为设备选型参考数据。  
五,热交换新风机组基本技术参数如下:
3.游泳馆的设备、设施系统 
主要功能用于满足泳池水:净化、消毒、除臭、过滤循环和水质监测。
游泳馆的设备、设施系统方案包括以下几方面:
一.泳池净化、照明及升温系统设计说明
本泳池为普通私家泳池,长15米,宽5米,平均水深1.5米,总水量约为113立方米,主要用途为戏水,健身。本方案中全部管道均为U-PVC工程塑料管道,采用紫外线消毒、氯辅助消毒及实用高效的循环过滤系统。
二.设计参数一览表 
序号  设计参数项目  游泳池 
1 池体面积(m2)  85
2 池水容积(m3)  113
3 循环方式  顺流 
4 循环周期(h)  6 
5 循环流量(m3/h) 19
6 日补水量(m3) 6
7 池水设计温度(°C) 28±1
8 初次池水加热时间(h) 48
9 热媒 蒸汽
10 热媒压力(Mpa) 0.2-0.4
三.游泳池设备选型及计算
本泳池水处理工艺,采用物理处理和化学处理同时作用相互配合的方式,通过合理选配循环泵,为水合理提供动力,获得最佳流量及水头,达到合理的过滤强度,保证最佳过滤效果,同时控制管道中流速最佳,即考虑到操作费用和材料费用的综合值最低,又要保证水处理药剂浓度分布均匀,有效消毒且不致引起药剂浓度水平超标。
1.泳池循环泵选型: 
•  管径确定
1)给水管:给水管设计流速:VG=1.5M/S
给水主管管径:dg选用DN65管(见图YS-04) 
给水口数量:3个(见图YP-02) 
给水口接管管径:选用DN50

2)排水管:
排水口水量:1个(见图YP-02) 
排水主管管径: dp选用DN80管(见图YS-04) 
排水口接管管径:dg选用DN80管(见图YS-04) 

3)溢水器: 
溢水器数量:7个 

溢水格栅长度:22米 

为使水泵运行正常处在最佳工作状态,应充分了解水泵性能,合理选用水泵型号,以满足管网系统所需水压和水量。 
根据此泳池的工况及循环系统总水头损失及水泵效率,选择功率1.5KW,流量19M3/h,循环水泵1台。(见下图) 

2。过滤砂缸选型: 
1. 配置原则要求:在满足处理量的前提下,应选择一台过滤砂缸。
处理量:Q=19 M3/h
1.当V=30m/h则过滤面积为: 
A=Q实/V = 19M3/h / 30m/h = 0.63M2
3.单台过滤面积为:A单 = A/1=0.63 M2/1=0.63M2 

四,泳池消毒系统选型:
1. 紫外线消毒系统:
紫外线消毒系统选型:
 BioassayDose =  (1) 
    其中 Q 是流量(美式百万加仑/天), 
    UTV 为紫外穿透率(%/厘米), 
    P 为灯管功率密度(瓦/厘米)。 
a,b,c,d 为常量,数值由具体试验数据决定。 
根据此泳池的循环流量选择型号为SW-JY的紫外线消毒设备一台。

2. 氯辅助消毒: 
根据此泳池的循环流量选择型号为CL-100自动投药器一台。 

五,泳池加热系统计算和设备选型:
  1. 游泳池的池水加热包括初次升温加热和保温加热两部分。初次升温加热时加热速度不宜过快,以防结构受热不均匀引起瓷砖爆裂。初次升温加热时,所需要热量主要为: 
   •游泳池水表面蒸发损失的热量; 
   •游泳池新鲜水加热所需的热量。 
2. 保温时加热时,所需热量包括以下四个部分: 
1. 游泳池水表面蒸发损失的热量; 
2. 游泳池的池壁和池底传导损失的热量; 
3. 管道和净化水设备传导损失的热量; 
4. 游泳池补充新鲜水加热所需的热量。 
3. 游泳池水表面蒸发损失的热量,可以按照下式计算: 
Qs=β•γ•(0.0174•Vw﹢0.0229)•(Pb- Pq) •As•(760/B)
式中: 
β—热量换算系数,β=4.178[(1/压力换算系数133.32Pa )×水的密度]
γ—与池水温度相等的饱和蒸汽的蒸发汽化潜热(KJ/h)(查表得知)
Vw—游泳池水表面上的风速(m/s);一般按下列规定采用: 
室内泳池:Vw=0.2~0.5 m/s
露天泳池:Vw=2~3 m/s
因是室外池:故取Vw=0.5m/s
Pb—与泳池温度相等时的饱和空气的水蒸气分压力(mmHg); 
Pq—游泳池的环境空气的水蒸气分压力(mmHg); 
As—游泳池的水表面面积(m2); 
B—当地的大气压力(mmHg)。 
Qs= 4.178×582.5×(0.0174×0.5+ 0.0229)×(25.2-19.1)×75×760/751
=35610KJ/h
1. 游泳池水面、池壁、池底、管道和设备等传导损失的热量: 
Qt=0.2•Qs =0.2×35610 = 7122 KJ/h
1. 出初次加热时,游泳池新鲜水生温所需的热量: 
Qf =α•γ•Vp•(Td- Tf) / th
α—热量换算系数,取α=4.178kJ/kcal
γ—水的密度(kg/L) 
Vp—游泳池的池水容积(L) 
Td—游泳池的池水设计温度(℃) 
Tf—游泳池补充新鲜水的水温(℃) 
th—加热时间(h)。 
Qf =α•γ•Vp•(Td- Tf) / th
=4.178×1×113×(28-15)/48
=128 kJ/h
保温加热时,泳池补充新鲜水加热所需要的热量:
Qp =α•γ•Vf•(Td- Tf) / th
α—热量换算系数,α=4.178
γ—水的密度(kg/L) 
Vf—游泳池每天补充的新鲜水量(L) 
Td—游泳池的池水设计温度(℃) 
Tf—游泳池补充新鲜水的水温(℃) 
th—每天设备运行时间(h)。 
Qp =α•γ•Vf•(Td- Tf) / th
=4.178×1×6×(28-15)/16
=20.4 KJ/h
1. 初次升温加热时,池水总耗热量:42732 KJ/h 
2. 保温加热时,池水总耗热量:42880 KJ/h 
根据计算出的加热面积,考虑在最差工况下正常工作,则选择3M2的换热器1台,使泳池水温达到设计要求的温度。

六,泳池照明及其他配套设备:
•  池壁灯5盏(见图YP-02) 

2.泳池电控系统: 
电控箱:根据实际用电器的数量、型号按照国家标准制做。 
电线电缆及线管:国标
数量:全套 
4.太阳能泳池系统 
可以实现的主要功能用于满足:泳池水的加温、保温、换热,辅助功能用于在地源热泵系统不运作的季节,废热回收功能不启动的状态下,系统不能提供生活用热水时,太阳能系统自动转换,用于提供生活用热水,其功能与热泵热水系统起到相互补充的作用。
太阳能泳池系统方案包括以下几方面:
一.方案说明
泳池为普通私家泳池,长15米,宽5米,平均水深1.5米,总水量约为113立方米,主要用途为戏水,健身。 
本方案中泳池水的升温系统主要由太阳能集热器的方式完成,为保证在阴雨季节仍然可以满足正常使用,其升温系统设计了两套模式,即:在阴雨季节采用地源热泵热水系统作为升温备用系统,即太阳能系统因天气等因素不能满足其升温要求时,热泵热水系统会自动启动,满足其使用要求及条件。详见热泵机房设计图纸。 
按国家标准,水池水的温度为:25±1°C,本方案设计水池水的温度为:28±1°C,也可以按需要调节,控制方式十分便利,即:温度可以任意升高,方案中设计的水温是建议水温,温度过高可能会导致使用者的疲劳度过高。
二.工作原理 
通过管道泵的作用,不断地使补水调节箱中的水循环通过太阳能集热板,水在太阳能集热板的独立管中吸收太阳能,使水温升高后作为游泳池换热器的热煤不断通过换热器进行换热。当二次换热进水水温达到设定值,达到设定温度后管道泵停止工作。当二次换热进水水温低于设定之后,温度传感器传递信号给自控仪,自控仪发出指令,管道泵又开始工作,如此不断循环达到池水恒温作用。
三.游泳池设备选型及计算
本泳池水处理工艺,采用物理处理和化学处理同时作用相互配合的方式,通过合理选配循环泵,为水合理提供动力,获得最佳流量及水头,达到合理的过滤强度,保证最佳过滤效果,同时控制管道中流速最佳,即考虑到操作费用和材料费用的综合值最低,又要保证水处理药剂浓度分布均匀,有效消毒且不致引起药剂浓度水平超标.
四.系统特点 
•技术成熟---太阳能吸收效率高,系统安全可靠;
•最新材料---经久耐用,吸收板的预计寿命为30-50年,是玻璃状吸收板的五倍;
•节省投资---吸收板可根据具体要求任意裁剪,无浪费;
•安装方便---采用自锁机械型密封接头,快速、牢靠、方便;
•环保、节能---与过滤系统配合使用,太阳能加热系统的运行成本几乎为零;
•适应性广---可用于泳池加热,用于家庭、宾馆、俱乐部等的热水系统的预热和加热。
五。与传统锅炉相比的经济技术优势
①无燃料费用。太阳能加热系统运用自然能源,无需另外花费燃料费用。而传统锅炉需花费大量的燃料。 
②无操作和维护。太阳能加热系统运用自身的添加剂PVC集热板,一次安装成型,除定期检查固定件,无需另外花费维护费用。 
③使用寿命长。太阳能集热板在不受重大外界影响的情况下能使用15年以上。而传统锅炉在有关利人员维护的情况下只能使用5-10年。 
④无污染。太阳能是目前世界上最洁净的能源,在运用过程中无任何污染,而传统燃煤、燃气对环境污染严重。

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