泳池除湿恒温热泵解决方案

泳池除湿恒温热泵解决方案夕阳王子0引言(本方案由phnix设计，未经同意，禁止转载)0.1结露现象的原因及危害室内游泳馆结露问题是普遍存在的问题，结露问题主要发生在冬季或霉雨季节，当建筑物室内表面（包括屋顶、天棚，内墙、其它结构面及地面等）的温度低于室内空气的露点温度时，就会在其表面产生水蒸气凝结而形成水珠。结露会引起严重的后果。首先，结露会影响建筑物的美观。其次，结露会加速建筑材料的破坏，使装饰材料发霉、变质，加速金属物品的锈蚀老化，对建筑物的使用功能影响很大。所以必须要采取措施，避免结露现象的发生。0.2影响结露的主要因素产生结露现象的表面原因是由于内壁温度低于露点温度，以致墙体内壁、窗内表面等产生结露现象,而其本质影响因素主要有以下几点：（1）相对湿度相对湿度是导致游泳馆结露的一个重要因素，相对湿度高，水蒸气的分压力就大，露点温度就较高，就会使得室内温度与露点温度之间的温差较小，这样如果在相同的空调热负荷下，为了防止内壁结露就要增加围护结构保温层的厚度，大大提高了施工的造价，所以在设计中一般要求相对湿度要低于75%，而对于本工程来说，由于是改造项目，受原设计的制约，室内相对湿度达不到国家规定的设计要求，但也要控制不大于85%。（2）通风量通风量主要是指排风量，理论上说，排风量应该等于向室内提供的新风量，即用含湿量较小的室外新风来降低房间内的相对湿度。但是，当排风量较大时，要求空调的负荷也应该较大，如果空调的负荷不足，势必会造成室内温度较低；反过来说，当排风量较小时，新风量也就较小，就不能有效的降低室内的相对湿度，也会引起房间内的结露。所以说，有效的控制室内的排风量可以控制室内所需要的热负荷，进而在防止房间结露的前提下可以降低日常运行的费用。(3)热负荷由于房间结露的原因是由于壁面温度低于露点温度，所以通过增加空调负荷以及其使用他形式的加热方式，并且与降低相对湿度，增大通风量等措施相结合，可以提高室内温度，进而提高内壁温度，达到防止结露的目的。1工程概况及室内参数1.1工程概况该游泳馆总建筑面积384m2，共有3面外墙，外墙为240mm砖墙，外墙总面积364m2；外窗为单框双玻，总面积48m2；屋顶为混凝土外加5cm苯板保温，屋顶总面积为360m2，室内游泳池面积为140m2。围护结构的传热系数如表1所示。表1围护结构建筑热工特性外墙外窗顶面积（m2）36448360传热系数（W/m2.℃）2.013.260.7174该游泳馆空调系统为全空气系统，新风经处理后与回风混合，由空调机组处理后送入游泳馆内提供所需的热量和风量。空调系统总送风管尺寸为1000×600mm2，在游泳馆内距离墙2m处顶部沿墙四周布置有20个1500×150mm2条缝型送风口，回风口与送风口平行布置，风口尺寸1500×150mm2，共15个。空调系统的总送风量14400m3/h，为有效的降低室内的相对湿度，控制新风量，配合此系统在屋顶安装了一台排风机，排风机的排风量为2700m3/h。由于冬季室内温度较低，为提高室内温度，在游泳池内加装162kw加热器，通过加热池水，使得水温高于室内温度，利用这种办法来提高室内温度。（在后面的分析中可以看出，此种方法会增加墙体结露）1.2冬季原运行空调计算参数该室内游泳馆原运行工况下，冬季室内温度21℃，室内相对湿度90%，室外计算温度与室外计算相对湿度可以查阅文献[1]。排风量为2700m3/h。具体空调计算参数如表2所示。表2原运行工况下空调计算参数空调计算参数Tn（室内温度）Tw（室外温度）Φn（室内相对湿度）Φw（室外相对湿度）Gp（排风量)（m3/h）数值21-990％60％2700根据表1、表2所给的建筑热工特性以及空调计算参数可以计算出在原运行条件下，通过围护结构以及排风机由室内散失的热量，其计算结果见表3。由表3可以看出，虽然屋顶与外墙的面积相差不大，但是由于屋顶加了5cm厚的苯板保温，使得由屋顶散失的热量要大大低于由外墙散失的热量。由表3还可以看出，虽然在冬季只开了一台屋顶风机，但通过排风机散失的热量占总散热量的2/3，所以排风负荷是房间内的主要热负荷。表3运行工况下计算传热量Qwin（通过窗的散热量kw）Qwall（通过墙体的散热量kw）Qc（通过屋顶的散热量kw）Qp（通过排风机排出的热量kw）Q（总散热量kw）4.721.97.862.897.2在表2的室内计算参数下，查焓湿图可以得出游泳馆的露点温度为19.3℃，此时根据表3计算所求出的通过屋顶、窗、墙体的传热量可以计算得到此时游泳馆内的各壁面温度，计算结果如表4。表4游泳馆内壁面温度项目Tbc(窗内壁温度)Tbq（墙体内壁温度）Tbd（屋顶内壁温度）Tl（室内露点温度）温度（℃）9.7814.118.519.3由表4可以看出Tbc与Tbq、Tbd温度都低于露点温度，所以窗、墙以及屋顶都会结露，因此必须采取防结露措施。具体的防止结露的措施可以采用围护结构加保温材料以降低传热量，提高内壁温度；增加室内供热量；减小游泳池水的蒸发量，降低室内湿度；增加排风量，以含湿量小的新风降低室内相对湿度，具体的措施见以下分析。2防结露综合措施的技术方案2.1游泳池水温的控制由于游泳馆水面占的比例很大，而室内的湿度是影响游泳馆结露的一个重要因素，所以控制水面温度进而控制由水面向室内的散湿量是室内防止壁面结露的一个必要措施，下面计算在不同温度下由水面向空气侧散发的水蒸汽量。由蒸发量公式（公式中各参数见参考文献[2]）：（1）在冬季工况下，原运行工况下室内温度Tn＝21℃，水温T水＝29℃，室内相对湿度φn＝90%,由公式（1）计算可得水面向室内的散湿量ω＝43.6kg/h；而如果通过墙体保温以及提高室内热负荷等措施将室内温度提高到Tn＝29℃，φn＝85%,同时降低水温T水＝27℃，此时计算得到水面向室内的散湿量ω＝1.5kg/h，计算结果见表5。由此可以看出，当水温较高时，特别是当池水温度高于室内空气温度时，水面向空气侧的散湿量要大大高于水温较低时的散湿量。散湿量大，必然会导致室内的相对湿度偏高，进而使得在相同的室内温度下，室内的露点温度要高。因此，在做墙体保温时，就需要增加墙体的保温层厚度，这样就必然会提高工程造价。所以，在原运行工况中通过加热游泳池水温来提高室内温度是不可取的。表5不同工况下的游泳池散湿量参数Tn（℃）φnT水（℃）ω（kg/h）原运行工况21902943.6整改后的工况2985271.52.2围护结构的保温为了提高室内的温度，减小室内外的传热量，提高内壁温度，防止结露，必须要对墙体、屋顶、窗等进行保温，根据实际情况，对于墙体与屋顶挑选了2种保温材料：岩棉与挤塑板。对于外窗在原有单框双玻的基础上，再加一层单框双玻。室内主要设计参数及其要求如表6所示表6冬季室内设计工况参数要求主要参数Tn（℃）Tw（℃）ΦnTl（℃）数值29－985%26.32.2.1墙体2.2.1.1挤塑板内保温为了达到较好的防结露效果，内壁温度Tb需要大于露点温度Tl1～2℃（此温度称为富余温度），根据实际情况，计算了富余温度为0℃、0.5℃、1.0℃、1.5℃、2.0℃五种情况下所需的保温层厚度，并加以分析，以得出最佳方案。Tb＝Tl，（Tb为内壁面温度，Tl为露点温度）此种情况是防止内壁结露的最低要求，在此情况下计算出的保温层厚度是防止内壁结露的最小要求厚度，如果保温层厚度低于此值，则内壁会结露。计算过程如下：当未保温时墙体热阻R＝0.356m2·K/W,保温之后R′＝ΔT/[αn·(Tn－Tnb)]＝1.62m2·K/W,所以保温层厚度δ0＝λ（R′－R）＝3.6cm。保温后通过墙体的传热量Qw＝（Tn－Tw）F/R’=8.54KW；同理可以求出其余四种情况下所需保温层厚度与通过墙体的传热量[3]，其计算结果总结如表7所示。保温层厚度与富余温度的变化关系如图1所示。表7不同富余温度下保温层厚度与传热量（挤塑板、外墙）富余温度Tb＝TlTb－Tl＝0.5℃Tb－Tl＝1℃Tb－Tl＝1.5℃Tb－Tl＝2℃保温层厚度（cm）3.64.76.49.517.1保温后传热量（kw）8.546.975.383.802.22由图1及表7可以看出，富余温度越大，需要的保温层厚度就越厚，而且随着富余温度的增加，保温层厚度增加的曲线就越陡。比如当Tb－Tl＝0.2℃时，保温层厚度需要4cm，而当Tb－Tl＝1.8℃时，保温层厚度需要13cm。但是，富余温度如果取的过小，则当房间内气温波动时，会很容易结露。所以，合理的选择富余温度，对降低工程造价、保证游泳馆内不结露都是非常重要的。图1富余温度与保温层厚度的变化曲线(挤塑板，墙体）图2富余温度与保温层厚度的变化曲线(岩棉，墙体)2.2.1.2岩棉外保温使用岩棉外保温在不同富余温度下保温层厚度与散热量见表8，富余温度与保温层厚度的曲线关系如图2所示。由图1与图2可以看出，由于岩棉的导热系数λ＝0.0355W/(m·K)，要大于挤塑板的导热系数，所以在相同的富余温度下岩棉所需的保温层厚度要厚一些。比如当Tb－Tl＝0.5℃时，岩棉的保温层厚度需要5.8cm，而在相同的富余温度下，挤塑板的厚度为4.7cm；当Tb－Tl＝2℃时，岩棉的保温层厚度需要20.9cm，而在相同的富余温度下，挤塑板的厚度为17.1cm。表8不同富余温度下保温层厚度与传热量（岩棉）富余温度Tb＝TlTb－Tl＝0.5℃Tb－Tl＝1℃Tb－Tl＝1.5℃Tb－Tl＝2℃保温层厚度（cm）4.55.87.911.720.9保温后传热量（kw）8.546.975.383.802.222.2.2屋顶屋顶的计算方法与墙体计算相似，只是由于原设计屋顶外加了5cm的苯板保温，所以在未加保温时，屋顶的传热系数较小，K＝0.7174W/(m2·℃)，因此屋顶需要的保温层相对于墙体来说要薄些。为了与墙体保温相比较，在计算中也采用富余温度0～2℃分别加以分析。2.2.2.1挤塑板内保温表9为在不同富余温度下为了防止屋顶内壁结露所需要的保温层厚度以及在相应的保温层厚度下的散热量。富余温度与保温层厚度的变化曲线如图3所示。表9不同富余温度下保温层厚度与传热量（挤塑板）富余温度Tb＝TlTb－Tl＝0.5℃Tb－Tl＝1℃Tb－Tl＝1.5℃Tb－Tl＝2℃保温层厚度（cm）0.71.73.46.514.1保温后传热量（kw）8.546.975.383.802.22图3富余温度与保温层厚度的变化曲线（挤塑板，屋顶）图4富余温度与保温层厚度的变化曲线（岩棉，屋顶）2.2.2.2岩棉外保温表10为在不同富余温度下为了防止屋顶内壁结露所需要的保温层厚度以及在相应的保温层厚度下的散热量。富余温度与保温层厚度的变化曲线如图4所示。表10不同富余温度下保温层厚度与传热量（岩棉）富余温度Tb＝TlTb－Tl＝0.5℃Tb－Tl＝1℃Tb－Tl＝1.5℃Tb－Tl＝2℃保温层厚度（cm）0.82.14.28.017.2保温后传热量（kw）8.546.975.383.802.22通过对屋顶在不同富余温度下需要的挤塑板、岩棉保温层厚度以及传热量的分析可以看出，由于屋顶的传热系数较小，所以在相同的富余温度下，需要的保温层厚度要比墙体的薄。又由于墙体与屋顶的面积几乎相等，所以当室内状态到达平衡时，通过外墙的散热量与通过屋顶的散热量也基本相等相等。2.2.3窗窗的保温形式是在原双层玻璃的基础上再加一层单框双玻，这样窗的传热系数K由3.26W/(m2·℃)降为1.75W/(m2·℃)，传热系数降低，就可以减小通过窗的传热量，减小房间热负荷。通过窗的传热量经计算得到Qc＝3.2KW。2.3总负荷分析及其它相关措施2.3.1负荷分析冬季，游泳馆内的失热量主要由四部分组成，即通过外墙传递的热量、通过外窗传递的热量、通过屋顶传递的热量以及由屋顶排风机排出的热量（内墙与内窗可以看作是绝热来处理）。而游泳馆的得热量现存情况下主要是由全空气空调系统以及游泳池散热量取得。由于排风机排风所散失的热量为Qp＝GρΔi＝82KW。