王銘源

（廣東省建筑設(shè)計(jì)研究院 廣東廣州 510010）

某運(yùn)動(dòng)中心集中熱水方案設(shè)計(jì)及其經(jīng)濟(jì)分析

王銘源

（廣東省建筑設(shè)計(jì)研究院 廣東廣州 510010）

本文以實(shí)際工程——某運(yùn)動(dòng)中心為例子，對(duì)其進(jìn)行集中熱水方案設(shè)計(jì)，其中包括太陽(yáng)能、空氣源熱泵、燃?xì)忮仩t這三種加熱方式，在此基礎(chǔ)上對(duì)各個(gè)方案進(jìn)行經(jīng)濟(jì)比較分析，從中得出經(jīng)濟(jì)效益相對(duì)較高的集中熱水方式。

集中熱水；太陽(yáng)能熱水；空氣源熱泵

1 集中熱水方案設(shè)計(jì)

1.1 工程概述

本建筑為運(yùn)動(dòng)中心項(xiàng)目，運(yùn)動(dòng)中心共設(shè)有桑拿、棋牌、健身、西餐等功能。

根據(jù)運(yùn)動(dòng)中心規(guī)模，現(xiàn)桑拿客流量考慮150人/d，健身200人/d，棋牌西餐300人/d。熱水定額桑拿按100L/人，健身按50L/人，棋牌、西餐按5L/人考慮。

運(yùn)動(dòng)中心有1個(gè)25m×12.5m的游泳池，深度平均按1.5m考慮，并對(duì)游泳池進(jìn)行恒溫及初始加溫，初次加溫按48h考慮。

現(xiàn)運(yùn)動(dòng)中心集中供熱設(shè)備擬采用“空氣源熱泵”熱水機(jī)組供應(yīng)各個(gè)系統(tǒng)所需熱量。

1.2 設(shè)計(jì)參數(shù)

（1）室外氣象條件：

冬季室外計(jì)算相對(duì)濕度：60%。

最冷月：冷水計(jì)算溫度：10℃。

冬季室外干球溫度：10℃。

（2）熱水定額：桑拿熱水定額按100L/人。

健身熱水定額按25L/人。

棋牌、西餐熱水定額按5L/人。

游泳池恒溫26℃。

1.3 熱水量計(jì)算

表1 熱水量計(jì)算（60℃計(jì)算熱水溫度）

1.4 熱負(fù)荷計(jì)算

表2 熱負(fù)荷計(jì)算

1.5 選型原則及熱泵機(jī)組小時(shí)熱負(fù)荷計(jì)算

采用熱泵機(jī)組直接供熱水和間接供熱水均應(yīng)配儲(chǔ)熱設(shè)備，熱泵在熱水負(fù)荷較小時(shí)，向熱水罐或熱水箱內(nèi)儲(chǔ)熱，在設(shè)計(jì)小時(shí)負(fù)荷下，熱泵與儲(chǔ)熱罐（箱）同時(shí)向外供水。根據(jù)不同情況，可以相應(yīng)調(diào)整儲(chǔ)熱裝置的大小和制熱機(jī)組的制熱量。根據(jù)用水規(guī)律、熱泵的特性和系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性等因素綜合考慮確定，熱泵機(jī)組設(shè)計(jì)每天工作時(shí)間取12～20h內(nèi)，本項(xiàng)目熱泵機(jī)組在冬季最冷日平均溫度為10℃時(shí)的運(yùn)行時(shí)間為每天14h。

游泳池系統(tǒng)熱泵選型按初始加溫?zé)嶝?fù)荷考慮。

生活熱水采用空氣源熱泵+太陽(yáng)能聯(lián)合供應(yīng)。需由太陽(yáng)能供應(yīng)的最高日生活熱水（60℃）：Qd=21.5×10%=2.15m3，其中清遠(yuǎn)地區(qū)單位采光面積產(chǎn)熱水量（50℃）為K=50L，冷水溫度t=10℃，當(dāng)利用太陽(yáng)能加熱至50℃時(shí)，所需屋面面積：S1=Qd×1000/K=2.15× 1000/50=43m2。

集熱器安裝傾角為40°，運(yùn)動(dòng)中心集熱器安裝方向?yàn)檎?，面積補(bǔ)償比為95%，此時(shí)直接式集熱器面積為：Ar=AJR/95%=43/ 0.95≈46m2。

每塊集熱器集熱面積為2m2，則需要集熱器46/2=23塊。

1.6 設(shè)備選型

表3 設(shè)備選型綜合表

在環(huán)境溫度為10℃時(shí)，RBR-60F型號(hào)空氣源熱泵制熱水工況制熱量為58kW/h。

在環(huán)境溫度為10℃時(shí)，RBR-80F型號(hào)空氣源熱泵泳池工況制熱量為80kW/h。

考慮泳池系統(tǒng)熱泵機(jī)組在屋頂，過(guò)濾機(jī)房在地下室，熱泵循環(huán)泵需安裝于地下室，泳池?zé)岜脵C(jī)組獨(dú)立設(shè)置一套系統(tǒng)。

2 集中熱水方案經(jīng)濟(jì)分析

2.1 設(shè)備造價(jià)分析（見(jiàn)表4～5）

2.2 運(yùn)行費(fèi)用計(jì)算

2.2.1 基礎(chǔ)參數(shù)

（1）運(yùn)動(dòng)中心使用60℃熱水量：21.5L/d；

（2）能源單價(jià)：電費(fèi)1.0元/kWh，燃?xì)獍?.85元/m3；

（3）能源熱值：電能860kcal/kWh，燃?xì)獍?600kcal/m3；

（4）設(shè)備能效比：空氣源熱泵機(jī)組熱水COP4.2，游泳池COP5.0；鍋爐效率按85%。

2.2.2 熱負(fù)荷統(tǒng)計(jì)

表4設(shè)備選型對(duì)比表

表5 初期主設(shè)備投資費(fèi)用差異對(duì)比表

表6 熱負(fù)荷統(tǒng)計(jì)表

運(yùn)行費(fèi)用計(jì)算：

（1）方案一：空氣源熱泵+太陽(yáng)能聯(lián)合加熱系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用：

①熱泵制熱水費(fèi)用：

②熱泵泳池恒溫加熱費(fèi)用：

③熱泵泳池初始加熱加熱費(fèi)用：

④地板采暖費(fèi)用：

⑤空氣源熱泵加熱系統(tǒng)每年費(fèi)用合計(jì)：

13.9萬(wàn)元+1.9萬(wàn)元+0.43萬(wàn)元+1.4萬(wàn)=17.6萬(wàn)元

（2）方案二：燃?xì)忮仩t運(yùn)行費(fèi)用

①燃?xì)忮仩t制熱水費(fèi)用：

②燃?xì)忮仩t泳池恒溫加熱費(fèi)用：

③燃?xì)忮仩t泳池初始加熱費(fèi)用：

④地板采暖費(fèi)用：

⑤燃?xì)忮仩t加熱系統(tǒng)每年制熱水費(fèi)用合計(jì)：31.2+4.9+1.1+3.6=40.8萬(wàn)元/年

（3）方案三：空氣源熱泵+太陽(yáng)能聯(lián)合加熱系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用：

①熱泵制熱水費(fèi)用：

②熱泵泳池恒溫加熱費(fèi)用：

③熱泵泳池初始加熱加熱費(fèi)用：

④地板采暖費(fèi)用：

⑤空氣源熱泵加熱系統(tǒng)每年費(fèi)用合計(jì)：

14.5萬(wàn)元+1.9萬(wàn)元+0.4萬(wàn)元+1.4萬(wàn)=18.2萬(wàn)元

2.2.3 運(yùn)行費(fèi)用對(duì)比

表7 運(yùn)行費(fèi)用對(duì)比表

方案一：空氣源熱泵+太陽(yáng)能加熱系統(tǒng)：17.6萬(wàn)元/年。

方案二：燃?xì)忮仩t加熱系統(tǒng)：40.8萬(wàn)元/年。

方案三：空氣源熱泵加熱系統(tǒng)：19.0萬(wàn)元/年。

空氣源熱泵+太陽(yáng)能系統(tǒng)加熱比燃?xì)忮仩t加熱系統(tǒng)節(jié)省23.2萬(wàn)元/年，比空氣源熱泵系統(tǒng)節(jié)省0.6萬(wàn)元/年。

3 分析結(jié)論

（1）設(shè)備投資方案：方案一“空氣源熱泵加熱+太陽(yáng)能”方案初期投資比方案二“燃?xì)忮仩t加熱”增加44萬(wàn)元，比方案三“空氣源熱泵”節(jié)省6萬(wàn)元。

（2）運(yùn)行費(fèi)用方案：方案一“空氣源熱泵加熱+太陽(yáng)能”方案比方案二“燃?xì)忮仩t”加熱的年運(yùn)行費(fèi)用節(jié)?。?3.2萬(wàn)元/年，比方案三“空氣源熱泵”加熱增加費(fèi)用：0.6萬(wàn)元/年。

（3）通過(guò)以上的數(shù)據(jù)分析，從設(shè)備投資、運(yùn)行費(fèi)用和綠色建筑方面的綜合比較，結(jié)合本項(xiàng)目情況及長(zhǎng)遠(yuǎn)運(yùn)行投資考慮，采用方案一“空氣源熱泵+太陽(yáng)能”的集中熱水加熱方式經(jīng)濟(jì)效益較高。

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TU822

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2015-8-15