除湿热泵在室内泳池空调设计中的应用

吴 凯

（中亿丰建设集团股份有限公司，江苏 苏州 215131）

0 引言

随着人们的生活质量越来越高，人们的休闲方式也发生一定变化，室内恒温游泳池已经成为诸多健身会所及高端酒店的必备设施。通常室内恒温游泳池始终处在一种高温高湿的环境下，泳池内的水面和池边大量的水蒸气会慢慢扩散到周围环境中，同时会携带一定量的余热和余湿，同时水蒸气和水处理工作中会挥发一部分氯气，然后与室内金属构件及装饰面之间发生化学反应，造成不良的金属腐蚀及饰面霉变问题。要有效解决这一问题，需使用高效的空调系统，对室内游泳池环境中的湿气进行有效处理和平衡，在此过程中，对环境中的热量和湿度的负荷计算是保证空调系统科学设计的重要基础。以下针对江苏省苏州市某会所内部的恒温游泳池的空调设计展开分析和研究，针对除湿热泵系统在游泳池中的使用和计算进行分析。

1 室内游泳池整体工程特点

该会所包含1个25m的游泳训练池和1个儿童戏水池，游泳池占地面积约300m2，属于中小型室内游泳池。通常会所和酒店中以娱乐形式为主的室内恒温泳池也属于中小型游泳池，这种中小型室内娱乐性泳池具有以下特点。

1）通常占地面积相对较小，只有1个小型的游泳池也没有观众席，因此也不具有观众席人员比较密集的不良复合特点。

2）游泳池内部空间玻璃面积相对较大，同时可能存在透光屋顶。由于水池和池边的地面具有大量水蒸气，水蒸气会缓慢扩散到空气环境中，由于室内环境空气湿度相对较高，尤其在冬季环境下室内外温差较大，周围玻璃上会凝结成水，在排除余湿工作中所需要的实际通风量比普通建筑更多，因此整体的热湿负荷量相对较高。

3）由于游泳池场所内部环境温度较高，通常需保持在28～30℃，空调冷负荷量相对较小，但由于泳池环境中余湿量相对较大，夏季环境下空气处理过程热湿比线趋于平坦，甚至会出现不与饱和线相交的情况，造成空调的送风不但需进行制冷和冷冻除湿工作，同时需进行二次加热处理再输送到游泳池环境内部，进而造成冷热抵消，形成大量的能量消耗。因此，游泳池的空调设备必须充分考虑系统热回收的充分使用。

2 除湿热泵在室内中小型泳池空调设计中的应用

2.1 除湿热泵选择

依照该室内游泳池实际设计情况，针对当地夏季环境除湿量选择相应的除湿热泵机组，对除湿热泵机组的选型参数为：主机的实际除湿量为81.5kg/h，制冷量为115kW，对空气环境的最大输出热量为136kW，对泳池池水环境的最大输出热量为148kW，风量范围在20 000～23 000m3/h，以此满足一年四季环境中冷、热、湿负荷的工作要求。在游泳池除湿热泵空调风口设计中，送风口区需设置对应的回风口，并需沿外部墙体进行设置，通过科学系统的气流回转和组织设计，保证该空调系统的送风和回风不会出现对流或短路等问题。空调送风口和回风口之间需形成一定角度，通过这种设置方式可充分保证空调在进行气体输送过程中，气流相互之间的运动具有较高的时效性。为充分满足泳池区域冬季环境下对热负荷的工作要求，室内游泳池的大厅环境区域设置地板辐射采暖系统，该系统内部使用了55℃和45℃的循环供水，通过该系统的有效应用，充分发挥辐射采暖工作的最大优势，提升室内游泳池空间环境的舒适度，为人们营造温度更适宜的室内环境。除此之外，该室内游泳池的外墙玻璃为双层玻璃窗结构，通过在窗边的风机辅助系统内部设置相应的加热环节，以此最大限度降低外窗区域产生水凝结的可能性。

2.2 除湿热泵设计使用

泳池除湿热泵主要由室内和室外2个部分构成，室内机设置在空调机房内部，室外机设置在户外，室内外机使用冷媒管进行连接。该系统设计理念如图1所示。

图1 除湿热泵系统结构

基于能源再生和节能环保理念，将池水表面蒸发到空气中的暖湿气体，直接使用通风管将其输送到除湿热泵中进行处理，经过相应处理后将干热的空气再次输送到游泳池空气中，以此实现游泳池空气环境恒定的温度和湿度。通过除湿热泵处理后，可回收和使用游泳池中蒸发出的水蒸气热量，用于加热游泳池水或空气温度。一部分暖湿空气流通过蒸发器设备处理空气流的温度下降，内部的水蒸气会逐渐凝结，可对游泳池环境中的空气进行相应的除湿处理。通过冷媒管冷却空气中的水蒸气，并在冷却过程中释放一部分热能，通过热交换器对泳池内部的水体进行升温，有效达到水体加热效果。通过再生加热器的处理，可对室内的空气进行二次加热，充分实现空气的二次加热工作效果。在夏季环境当中，由于室外环境温度相对较高，游泳池空气温度加温需求较低，可使用户外冷凝器设备，将热量直接排放至户外环境中，同时可实现为室内环境进行制冷。当室外空气含湿量低于室内含湿量时，热泵压缩机系统完全关闭，通过使用增大送风量的方法进行除湿。

由于该地区夏季室外环境温度相对较高，因室内空气含湿量较大，如果单纯使用通风系统所起到的除湿降温效果并不明显，通过传统空调系统会造成大量能源浪费，同时无法对夏季的空气温度进行二次加热，极易产生实际送风温度低于室内环境温度，进而造成送风口区域出现水蒸气凝结的现象。对于恒温游泳池的热量回收形式，通过除湿热泵系统的有效应用，可直接解决上述相关问题。热泵机组的蒸发器常年冷冻除湿，而内部冷凝器对冷凝热进行高效率回收和使用，并将所收集到的热量输送至游泳池内部进行水体加热，有效实现热量的充分运用，不但降低能源消耗量，同时提高能源整体使用效率，环保效益非常明显。

除湿热泵系统与常规空调系统相比具有较多应用优势，除在除湿工作中可进行热量回收，同时配备相对较完善的内部控制系统，依照不同气候条件和环境温度选择相应的工作形式，相较常见的空调系统，整体节能效果非常明显。系统内部的热湿空气在通过蒸发器后可直接回收冷凝热，实现热送风功能，用于加热水池水体。除湿空调系统的工作优势主要表现在自身具有较完善的自控系统，可实现池水加热、泳池除湿及空调制冷等相关功能。除湿热泵在运行过程中会对池水中的蒸发热量进行回收，并且可对室内空气进行加热，池水加热设备的运行费用有所降低，并可降低不必要的热量损失。

3 结语

由于泳池内部空调整体负荷量相对较大，同时在工作过程中还需兼顾热量湿度及风量等相关参数的平衡，因此在室内游泳池的空调设计工作中，必须通过多专业和多角度综合考虑。由于传统空调通风设备能耗量较大，系统设计相对复杂，通过除湿热泵机组的有效应用，兼备制冷制热除湿及热量回收等功能于一体，不但可实现室内恒温平衡的良好功能，而且可对能源进行最大化循环使用，大大提高能源使用效率，降低不必要的能源消耗，同时整个空调系统控制管理工作非常简便，可有效提高工作人员工作效率。