芬尼克兹（PHNIX）地源热泵三联供在商业、工业选型及应用

   地源热泵技术是利用地表浅层水源(地下水、江、河、湖、海)土壤吸收的太阳能和地热能而形成的低温低位热能，采用热泵原理，通过少量的电能输出，实现低位热能向高位热能转移的一种技术。地源热泵可实现制冷和采暖，地源热泵可代替采暖锅炉加空调两套系统，比普通空调和采暖系统要节能50%，而且不会对环境造成污染。芬尼克兹地源三联供是在普通的地源热泵基础上发展起来的一项新技术，采用热回收技术，实现制冷、采暖、生活热水。

一、芬尼克兹地源热泵三联供机组的特点：

⑴．芬尼克兹地源热泵三联供是一种利用地球所储藏的太阳能资源作为冷热源，是清洁的可再生能源，取之不尽、用之不竭。热泵系统进行能量的转换利用，节能环保。

⑵．高效节能地源热泵三联供机组利用土壤或水体温度冬季均为12-22℃，温度比环境空气温度高，热泵循环的蒸发温度提高，能效比也提高。用于驱动热泵机组运行的电量比传统冷水机组和空气源热泵低30%。

⑶．土壤或水体温度夏季均为18-32℃，温度比环境空气温度低，制冷系统冷凝温度降低，使得冷却效果好于风冷式和冷却塔式，机组效率大大提高，可以节约30-40%的供热制冷空调的运行费用，1千瓦的电能可以得到4千瓦以上的热量或5千瓦以上的冷量。 

⑷．环保地源热泵三联供机组运行时，不消耗水也不污染水，不需要锅炉，不需要冷却塔，也不需要堆放燃料废物的场地。

⑸．不需要冷却塔，即节约冷却水的耗水，又防止了因冷却塔的飘水对环境的影响；它也避免了散热和噪声对周围环境的不良影响，环保效果显著。

⑹．一机多用、功能齐全，地源热泵三联供系统可供暖、空调制冷，还可提供生活热水。用一套设备同时满足供热、供冷、供生活用水的要求，减少了设备的初投资。地源热泵可应用于宾馆、居住小区、公寓、厂房、商场、办公楼、学校等建筑，小型的地源热泵更适合于别墅住宅的采暖空调。

⑺．自动运行地源热泵机组由于工况稳定机组运行可靠，维护费用低，自动控制程度高，使用寿命长。

⑻．建筑效果好，室外没有机组不影响建筑物外观。

⑼．热源利用形式多样，有地表水式、地下水式、地埋管式。大大提高能源的综合利用率。

三、应用实例

1.工程概述

本工程是一个游泳馆，游泳池总面积约390平方米，泳池上空高3米，泳池水面积约250平方米，水深1.8米，总的水容积约为450立方米，设计水温为28℃。泳池开营时间是10：00到22：00；营业12个小时，本设计的重点在于冬季情况下能满足泳池所损失的热量，使泳池水温维持在设计水温，泳池水加热设计水温为28℃。

2.设计范围

本工程设计内容为游泳馆泳池恒温除湿。

3.设计依据

 

1）、本工程依据建设单位提供的建施图；

2）、<<暖气与通风工程施工及验收规范>>（GB50243-97）；

3）、<<采暖通风与空气调节设计规范>>（GBJ19-87）；

4）、<<高层民用建筑设计防火规范>>（GB50045-95）；

5）、<<全国民用建筑工程设计技术措施  暖通空调·动力>>(GB19-87)；

6）、<<空气调节设计手册>>（中国建筑工业出版社、第二版）；

7）、<<采暖空调制冷手册>>（机械工业出版社）；

8）、<<建筑设计防火规范>>GBJ16－2001；

9）、PHNIX泳池热泵机组的性能；

10）、国家现行的其他相关规范及措施。

4.设计参数

1）室外计算参数：

夏季干球温度33.2℃，湿球温度26.4℃，相对湿度78％；

过度季节干球温度18℃，湿球温度16℃，相对湿度75％；

冬季干球温度-12℃，相对湿度45％。

2）室内设计参数：

夏季干球温度29℃，湿球温度23.7℃，相对湿度不大于70％；

过度季干球温度29℃，湿球温度23.7℃，相对湿度不大于70％；

冬季干球温度29℃，湿球温度23.7℃，相对湿度不大于70％。

3）泳池水温确定：

　　游泳池的池水温度，可根据游泳池的用途，按下列数值进行设计：
室内游泳池：
　　A．比赛游泳池：24～26℃；
　　B．训练游泳池：25～27℃；
　　C．跳水游泳池：26～28℃；
　　D．儿童游泳池：24～29℃；

注：旅馆、学校、俱乐部和别墅内附设的游泳池，其池水温度可按训练游泳池池水温度数值设计。

4）露天游泳池的池水温度不宜低于22℃。

5）循环周期
　　游泳池水的循环周期，应根据游泳池的使用性质、游泳人数、池水容 积、水面面积和池水净化设备运行时间等因素确定。一般可按下表3.7采用。
            游泳池水的循环周期   表3.7

游泳池水如采用间歇式循环时，应按游泳池开放前后将全部池水各循环一次计算。

5.水的加热

6.恒温计算

本游泳池总面积约390平方米，泳池上空高3米，泳池水面积约250平方米，水深1.8米，总的水容积约为450立方米，设计水温为28℃。

游泳馆内计算参数：设计室内温度29℃；相对湿度70%；泳池水设计温度28℃；室内水面风速0.3m/s；

1） 冬季在气温最低-12℃情况下泳池表面蒸发损失的热量计算：
Qx ＝ α· у （ 0.0174vf ＋ 0.0229 ） (Pb － Pq) A(760/B)
式中 Qx—— 泳池表面蒸发损失的热量（ kJ/h ）；
α—— 热量换算系数， α ＝ 4.1868 kJ /kcal ；
у—— 与泳池水温相等的饱和蒸汽的蒸发汽化潜热（ kcal/kg ）；
vf ——泳池水面上的风速（ m/s ），一般按下列规定采用：室内水池 vf ＝ 0.2~0.5 m/s ；露天水池 vf ＝ 2~3 m/s ；
Pb—— 与泳池水温相等（28℃）的饱和空气的水蒸汽分压力（ mmHg ）；

Pq——与泳池的环境空气温度（29℃）相等的水蒸汽压力（ mmHg ）；

A——泳池的水表面面积（ m2 ）；
B—— 当地的大气压力（ mmHg ）。  
而泳池的水表面、池底、池壁、管道和设备等传导所损失的热量，占泳池水表面蒸发损失热量的 20% 。      

查相关参数表可计算得：

Qx ＝ α· у （ 0.0174vf ＋ 0.0229 ） (Pb － Pq) A(760/B)

  =4.1868×581.35×（0.0174×0.3+0.0229）（28.3-20.98）×250×（760÷765）

  =2434×0.02812×7.32×250×0.993

  =124376（ kJ/h ）

＝29706.7（ kcal/h ）

2）泳池每小时总损失热量：

Qy= Qx*0.2

加上泳池的水表面、池底、池壁、管道和设备等传导所损失的热量，

泳池每小时总损失热量为：

29706.7×0.2=5941.3（ kJ/h ） =1419.055（ kcal/h ）

3）泳池补水加热所需的热量：

Qb＝αqbу（tr- tb）/t 
　　式中 Qb——游泳池补充水加热所需的热量(kJ/h)；
　　α——热量换算系数，α＝4.1868(kJ /kcal)；
　　qb——游泳池每日的补充水量(L)；按泳池水量的5%确定；
　　у——水的密度（kg/L）；
　　tr——游泳池水的温度（℃）；
　　tb——游泳池补充水水温（℃）；
　　t——加热时间（h）。
查相关参数表可知：

qb=450m3×5%=22.5m3=22500L；

tr=28℃

tb=7℃

则 Qb＝αqbу（tr- tb）/t

     =4.1868×22500×1×(28-7)/12

     =164855.25kJ/h

     =39375kcal/h

4）经计算得泳池平均每小时经水面蒸发和传导损失的热量、池壁和池底传导损失的热量、管道的净化水设备损失的热量、泳池补水所需的加热量合计为29706.7+1419.055+39375= 70500.76（ kcal/h ）=82KW。所于泳池每小时总的热损失量为82KW。

7.除湿计算（已知室内面积390平方米，高3米）

1）根据泳池室内的循环次数为7次/小时计算，循环的风量为8190立方米/小时；取8000立方米/小时.新风取2000立方米/小时

2）根据水温、室温和计算公式可得：

室内散湿量计算

人体散湿量：

W1=0.001×n×n‘×g

g——成年男子的小时散湿量，120g/（h·人）；

n——室内人总数；

n‘——群体系数。

池边散湿量计算

W2=0.0171（t干-t湿）Fn
　　W2——散湿量（Kg/h）；
　　t干——室内空调计算干球温度（℃）；
　　t湿——室内空调计算湿球温度（℃）；
　　F——池边面积（m2）；
　　n——润湿系数。

　值对应不同的使用条件，取0.2～0.4。

敞开水面的散湿量

W3=ω×F

ω——单位水面蒸发量，kg/(㎡·h) ；

F——水面积，㎡。

根据以上公式计算，水面的散湿量为0.202kg/㎡•h,那么散湿量为50.5KG/h;此时人的散湿量为120g/（h·人）,最高峰人数为80人，那么人的散湿量为9.6KG/h;池边散湿量为9.06KG/h，所以室内总散湿量为69.16KG/h。

ω的参考数值

室内空气温度（℃）	室内相对湿度（％）	水温（℃）
		26	27	28	29	30
27	55	0.29	0.332	0.378	—	—
	60	0.253	0.295	0.325	—	—
	65	0.216	0.258	0.303	—	—
	70	0.179	0.221	0.266	—	—
28	55	0.266	0.308	0.353	0.399	—
	60	0.226	0.268	0.313	0.36	—
	65	0.187	0.229	0.274	0.32	—
	70	0.147	0.19	0.235	0.281	—
29	55	—	0.282	0.328	0.374	0.423
	60	—	0.24	0.285	0.332	0.381
	65	—	0.199	0.244	0.29	0.339
	70	—	0.157	0.202	0.249	0.298
30	55	—	—	0.299	0.346	0.396
	60	—	—	0.256	0.302	0.351
	65	—	—	0.212	0.258	0.307
	70	—	—	0.168	0.214	0.263
31	55	—	—	—	0.318	0.367
	60	—	—	—	0.271	0.32
	65	—	—	—	0.225	0.274
	70	—	—	—	0.178	0.227

以上数据是在1标准大气压下测试出的结果

3）夏季

整个泳池所需的新风量设计为2000立方米/小时计算，新风的含湿量为：

2000×1.2÷1000×（25.7-18）＝18.48kg/h

那么，夏季的总除湿量为：69.16+18.48=87.64kg/h

根据夏季室外设计参数，室内按照干球温度29℃，相对湿度70％，含湿量18g/kg，新风量为2000m³/ｈ，回风取6000m³/ｈ，混合温度T=30.1℃，混风空气含湿量d=19.9(g/kg)，混风焓值（kj/kg）=81.2。处理后空气含湿量为：

19.9-87.64×1000÷1.2÷8000=10.78g/kg

查得，处理后空气的温度为16.7℃，相对湿度为90％，处理后的焓值（kj/kg）=44.2因此机组的冷量：8000×1.2÷3600×（81.2-44.2）=99KW

为了提高舒适度，空气经过除湿后需要把温度提升到27℃，

那么空气再热量为：

8000×1.2×1.06×（27-16.7）÷3600=29.1KW 

所以空气的再热量为29.1KW。

9.   冬季

   根据室内按照干球温度：29℃，相对湿度70％，含湿量18，室外干球温度：-12℃，相对湿度：45％，含湿量为0.6g/kg。

那么新风的带走的湿量为：

1400×1.2÷1000×（0.6-18）＝-29.232kg/h

因此,冬天可以通过新风把湿量带走29.232kg/,则还需机组除掉的湿量为69.16-29.232=40 kg/h。

室内按照干球温度：29℃，相对湿度70％，含湿量18 g/kg，新风量为2000m³/ｈ，回风取6000 m³/ｈ，混合温度T=19℃，混风空气含湿量d=13.6(g/kg)，混风焓值（kj/kg）=53.7。

处理后空气的含湿量为：

13.6-40×1000÷1.2÷8000=9.43 g/kg

查得，处理后空气的温度为14.6℃，相对湿度为90％，处理后的焓值（kj/kg）=38.5 kj/kg，因此机组的冷量：=8000*1.2/3600*（53.7-38.5）=40.53KW。

为了提高舒适度，空气经过除湿后需要把温度提升到27℃，

那么空气再热量为：

8000×1.2×1.06×（27-14.6）÷3600=35.05KW 

所以空气的再热量为35.05KW。

5）此外，排风量比新风量小10%,取2200m3/h。

8.设计选型

 

二、对地源热泵三联供几种系统在工程应用中的评述 ：

1）直接利用地下水式的地源热泵系统：其最大优点是非常经济，占地面积小，但要注意必须符合下列条件：水质良好；水量丰富；符合标准。

2）地下埋管的地源热泵系统：对于垂直式埋管系统，其优点有：较小的土地占用，管路及水泵用电少，其缺点是钻井费用较高；对于水平式埋管系统，其优点有：安装费用比垂直式埋管系统低，应用广泛，使用者易于掌握，其缺点有：占地面积大，受地面温度影响大，水泵耗电量大。

3）地表水式：其优点有：在10米或更深的湖中，可提供10℃的直接制冷，比地下埋管系统投资要小，水泵能耗较低，可靠性高，低维修要求、低运行费用，在温暖地区，湖水可做热源，其缺点有：在浅水湖中，盘管容易被破坏，由于水温变化较大，会降低机组的效率。