某运动中心集中热水方案设计及其经济分析

王铭源

（广东省建筑设计研究院 广东广州 510010）

某运动中心集中热水方案设计及其经济分析

王铭源

（广东省建筑设计研究院 广东广州 510010）

本文以实际工程——某运动中心为例子，对其进行集中热水方案设计，其中包括太阳能、空气源热泵、燃气锅炉这三种加热方式，在此基础上对各个方案进行经济比较分析，从中得出经济效益相对较高的集中热水方式。

集中热水；太阳能热水；空气源热泵

1 集中热水方案设计

1.1 工程概述

本建筑为运动中心项目，运动中心共设有桑拿、棋牌、健身、西餐等功能。

根据运动中心规模，现桑拿客流量考虑150人/d，健身200人/d，棋牌西餐300人/d。热水定额桑拿按100L/人，健身按50L/人，棋牌、西餐按5L/人考虑。

运动中心有1个25m×12.5m的游泳池，深度平均按1.5m考虑，并对游泳池进行恒温及初始加温，初次加温按48h考虑。

现运动中心集中供热设备拟采用“空气源热泵”热水机组供应各个系统所需热量。

1.2 设计参数

（1）室外气象条件：

冬季室外计算相对湿度：60%。

最冷月：冷水计算温度：10℃。

冬季室外干球温度：10℃。

（2）热水定额：桑拿热水定额按100L/人。

健身热水定额按25L/人。

棋牌、西餐热水定额按5L/人。

游泳池恒温26℃。

1.3 热水量计算

表1 热水量计算（60℃计算热水温度）

1.4 热负荷计算

表2 热负荷计算

1.5 选型原则及热泵机组小时热负荷计算

采用热泵机组直接供热水和间接供热水均应配储热设备，热泵在热水负荷较小时，向热水罐或热水箱内储热，在设计小时负荷下，热泵与储热罐（箱）同时向外供水。根据不同情况，可以相应调整储热装置的大小和制热机组的制热量。根据用水规律、热泵的特性和系统经济性等因素综合考虑确定，热泵机组设计每天工作时间取12～20h内，本项目热泵机组在冬季最冷日平均温度为10℃时的运行时间为每天14h。

游泳池系统热泵选型按初始加温热负荷考虑。

生活热水采用空气源热泵+太阳能联合供应。需由太阳能供应的最高日生活热水（60℃）：Qd=21.5×10%=2.15m3，其中清远地区单位采光面积产热水量（50℃）为K=50L，冷水温度t=10℃，当利用太阳能加热至50℃时，所需屋面面积：S1=Qd×1000/K=2.15× 1000/50=43m2。

集热器安装倾角为40°，运动中心集热器安装方向为正南，面积补偿比为95%，此时直接式集热器面积为：Ar=AJR/95%=43/ 0.95≈46m2。

每块集热器集热面积为2m2，则需要集热器46/2=23块。

1.6 设备选型

表3 设备选型综合表

在环境温度为10℃时，RBR-60F型号空气源热泵制热水工况制热量为58kW/h。

在环境温度为10℃时，RBR-80F型号空气源热泵泳池工况制热量为80kW/h。

考虑泳池系统热泵机组在屋顶，过滤机房在地下室，热泵循环泵需安装于地下室，泳池热泵机组独立设置一套系统。

2 集中热水方案经济分析

2.1 设备造价分析（见表4～5）

2.2 运行费用计算

2.2.1 基础参数

（1）运动中心使用60℃热水量：21.5L/d；

（2）能源单价：电费1.0元/kWh，燃气按4.85元/m3；

（3）能源热值：电能860kcal/kWh，燃气按9600kcal/m3；

（4）设备能效比：空气源热泵机组热水COP4.2，游泳池COP5.0；锅炉效率按85%。

2.2.2 热负荷统计

表4设备选型对比表

表5 初期主设备投资费用差异对比表

表6 热负荷统计表

运行费用计算：

（1）方案一：空气源热泵+太阳能联合加热系统运行费用：

①热泵制热水费用：

②热泵泳池恒温加热费用：

③热泵泳池初始加热加热费用：

④地板采暖费用：

⑤空气源热泵加热系统每年费用合计：

13.9万元+1.9万元+0.43万元+1.4万=17.6万元

（2）方案二：燃气锅炉运行费用

①燃气锅炉制热水费用：

②燃气锅炉泳池恒温加热费用：

③燃气锅炉泳池初始加热费用：

④地板采暖费用：

⑤燃气锅炉加热系统每年制热水费用合计：31.2+4.9+1.1+3.6=40.8万元/年

（3）方案三：空气源热泵+太阳能联合加热系统运行费用：

①热泵制热水费用：

②热泵泳池恒温加热费用：

③热泵泳池初始加热加热费用：

④地板采暖费用：

⑤空气源热泵加热系统每年费用合计：

14.5万元+1.9万元+0.4万元+1.4万=18.2万元

2.2.3 运行费用对比

表7 运行费用对比表

方案一：空气源热泵+太阳能加热系统：17.6万元/年。

方案二：燃气锅炉加热系统：40.8万元/年。

方案三：空气源热泵加热系统：19.0万元/年。

空气源热泵+太阳能系统加热比燃气锅炉加热系统节省23.2万元/年，比空气源热泵系统节省0.6万元/年。

3 分析结论

（1）设备投资方案：方案一“空气源热泵加热+太阳能”方案初期投资比方案二“燃气锅炉加热”增加44万元，比方案三“空气源热泵”节省6万元。

（2）运行费用方案：方案一“空气源热泵加热+太阳能”方案比方案二“燃气锅炉”加热的年运行费用节省：23.2万元/年，比方案三“空气源热泵”加热增加费用：0.6万元/年。

（3）通过以上的数据分析，从设备投资、运行费用和绿色建筑方面的综合比较，结合本项目情况及长远运行投资考虑，采用方案一“空气源热泵+太阳能”的集中热水加热方式经济效益较高。

[1]施龙，刘刚，扬丰畅.以空气源热泵辅助加热的太阳能热水系统[J].可再生能源，2013（1）：97～101.

[2]叶金伟.太阳能与空气源热泵热水机组联合制热水系统的分析[J].给水排水，2012（38）：409～411.

[3]汤雯雯，谭洪，卫庄智.宾馆建筑太阳能热水系统中辅助热源研究[J].建筑热能通风空调，2013（9）：25～28.

[4]翁东风，何洲汀.太阳能-空气源热泵热水系统在办公建筑中的应用[J].后勤工程学院学报，2011（1）：16～19.

TU822

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1673-0038（2015）35-0007-02

2015-8-15