泳池热泵与给水排水系统设计综述

泳池热泵系统：

泳池热泵是利用空调制热原理，通过电能驱动，实现热能从低品位转移到游泳池去的机器，即专门用来给泳池加热的热泵。

工作原理：

游泳池池水循环方式的选择：

1、顺流式：顺流式循环由池的端壁或侧壁水面下进水，由池底部回水的循环方式。这种循环方式在早期被普遍采用，它具有管道系统简单，投资少的优点，但在池底容易积泥，清理维护不方便。

2、逆流式：逆流式循环与顺流式相反，再生后的新水从池底进入，由池面溢流回水，池内水流的方向正好与聚集在水面的最大污染负荷的排出方向一致，与沉淀物的沉积方向相反。因此，具有池底沉泥少和水面漂浮物容易排除、消毒剂与水能充分混合、池水水温均匀等优点。是国际泳联推荐的循环方式。

3、混合式：混合式循环是前两种循环方式的结合，再生后的新水全部从池底进入，二分之一以上的循环水量从池面排出回流，其余的循环水量从池底排出。

游泳池循环水处理工艺流程：

泳池回水从主回水格栅先经毛发聚集器，循环泵将水中毛发、大的悬浮物截留住，以免毛发缠绕泵的叶轮，影响后继设备运行。

出水加入混凝剂后，在管道内发生混合反应，将水中微小悬浮物凝聚，经高速过滤器后衬过滤截留。

后经过换热器，池水部分加热后，与另一部分混合。此时加入消毒剂，以杀灭水中细菌，保持一定的余氯量，并加入除藻剂，避免池水发绿，并调节PH值，然后池水重新回到泳池。

系统应用图：

泳池热泵的选型：

1、泳池所需热量计算；

2、根据制热量及泳池条件选择热泵型号；

3、其他配件的选择。

泳池所需热量计算：

泳池所需热量Q=泳池水表面蒸发损失的热量Qs+池壁和池底传导损失的热量，管道和净化水设备损失的热量Qb+补充新鲜水加热需要的热量Qf

其中：池壁和池底传导损失的热量，管道和净化水设备损失的热量Qb和补充新鲜水加热需要的热量Qf是确定的，但泳池水表面蒸发损失的热量Qs影响的因素较多且较为复杂。

池水表面蒸发损失的热量Qs影响因素：

1.泳池表面积；2.泳池位置；3.泳池水温；4.薄膜覆盖。

1.泳池表面积：泳池水量一定时，表面积越大，蒸发热损失越快。

2.泳池表面风速：泳表面积一定时，水表面风速越大，蒸发热损失越快。

3.泳池与环境温差：泳表面积及水温一定时，水表面温度越低，蒸发热损失越快。

4.泳池与环境温差：泳表面积及与环境温差一定时，水表面无覆盖，蒸发热损失越快。

5.泳池水温：泳表面积一定时，泳池水温越高，蒸发热损失越快。

各种游泳池的尺寸

游泳池的水温：

游泳池的池水温度，应符合国家体委颁布的《游泳池规则》的规定，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℃；

E．专用游泳池：24～26℃；

F．私人游泳池：24～26℃；

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。

露天游泳池的池水温度一般推荐22-24℃进行设计。

泳池所需热量计算：

A、游泳池水加热所需热量，应为下列各项耗热量的总和：

1、游泳池水表面蒸发损失的热量Qs；

2、游泳池池壁和池底传导损失的热量，管道和净化水设备损失的热量Qb；

3、补充新鲜水加热需要的热量Qf。

B、游泳池水表面蒸发损失的热量，可按下式计算：

Qs=1/ßρr(0.0174υw+0.0229)(Pb-Pq)AsB/B′

式中：Qs—游泳池水表面蒸发损失的热量（kJ/h）；

ß—压力换算系数，取133.32Pa；

ρ—水的密度,一般取1Kg/L(Kg/L)；

r—与游泳池水温相等的饱和蒸汽的蒸发汽化潜热(KJ/Kg)；

υw—游泳池水表面上的风速（m/s）,按下列规定采用：

室内游泳池0.2~0.5m/s；室外游泳池2~3m/s；

Pb—与游泳池水温相等的饱和空气的水蒸汽分压力（Pa）；

Pq—游泳池的环境空气的水蒸汽分压力（Pa）；

As—游泳池的水表面面积(m²)；

B—标准大气压(Pa)；

B′—当地的大气压(Pa)；

C、游泳池的水表面、池底、池壁、管道和设备等到传导所损失的热量Qb，应按游泳池水表面蒸发损失热量的20%计算确定。Qb=0.2Qs

D、游泳池补充新鲜水加热所需的热量，应按下式计算：

Qf=aVfρ(Td-Tf)/Th

式中Qf—游泳池补充新鲜水加热所需的热量（kJ/h）；

a—热量换算系数，取4.1868kJ/kcal；

ρ—水的密度,一般取1Kg/L(Kg/L)；

Vf—游泳池新鲜水的补充量（L/d）；

Td—游泳池的池水设计温度（℃）；

Tf—游泳池补充新鲜水加的温度（℃）；

Th—加热时间（h）。

其他配件的选择：

1.过滤砂缸：砂缸的作用是过滤经过混凝后的水中悬浮物，选型方式是根据热泵机组循环水量及安装条件选择。

2.泳池水泵：泳池水泵自带毛发收集器，其特点是水流量大，扬程范围8m~20m，塑料型承压较低(2.5~3bar)。

泳池水泵的选择：

1.泳池水泵流量的确定：

水泵水流量：为所对应的热泵机组的额定水流量，选择水泵流量应附加5%~10%的裕量，或根据如下公式进行计算。

其中：

L为水流量，m3/h；

Q为热泵机组制热量，KW；

△t为进出水温差，℃，一般取2~3。

2.泳池水泵扬程的确定：

1）热泵机组换热器水阻力：一般为2~4mH2O；

2）过滤砂缸的水阻力：一般为2~5mH2O；

3）其他消毒设备水阻力，一般为5mH2O；

4）水管路沿程阻力和局部阻力损失：沿程阻力乘以管道长度，沿程阻力一般为0.04mH2O/m。局部阻力为沿程阻力的50%；

5）若泳池与热泵机组为跨层的，需附加高度差。

综上所述，水泵扬程为上述阻力之和。

泳池除湿：

3.泳池除湿：

泳池除湿量计算有两种方法，一为图表法，二为计算法。

1）图表法简单直观，但其忽略了人体散湿及实际散湿面积，所以计算得出的数值需附加60%~80%的附加量。

2）计算法适用范围广，结果较为准确，但查取的数据较多，需专业计算。

游泳池的除湿量，可按下式计算：

W=ρ×（V1*V2）×(X1-X2)×C

式中：W—游泳池室的除湿量（kg/h）；

ρ—空气密度，取1.3Kg/m3(Kg/m3)；

V1—除湿空间体积,单位：(m3)；

V2—新风体积，一般取1.1Kg/m3(KJ/Kg)；

X1—除湿前的空气含水量（在湿度95%RH温度28℃时的空气含水量查表所得为0.0229kg/kg干空气）

X2—除湿后的空气含水量（在湿度60%RH温度28℃时的空气含水量查表所得为0.0142kg/kg干空气）；

C—保险系数1.2。

大型泳池采用风管集恒温、加热、除湿于一体的新型高效节能设备，具有性能稳定，安全环保，运行效率高等特点。

游泳池给水排水：

1.类型和设计尺寸：

按供用性质分为竞赛、公共、多用途、专用、休闲、医疗用游泳池；

按经费方式分为专用、商业游泳池；

按建造方法分为人工、天然游泳池；

按有无屋盖分为室内、露天、半露天游泳池；

按游泳池构造分为齐沿游泳池：竞赛池；

离沿游泳池：水上游乐池。

池水给水系统：

池水循环方式是为保证游泳池和水上游乐池的进水水流均匀分布，在池内不产生急流、涡流、死水区，且回水水流不产生短流，使池内水温和余氯均匀而设计的水流组织方式。

逆流式循环方式原理图：

逆流式循环：是将游泳池和水上游乐池的全部循环水量，经设在池壁外侧的溢水槽收集至回水管路，送到净化设备处理后，再通过净化水配水管路送到池底的给水口或给水槽进入池内。

特点：能够有效地去除池水表面污物和池底沉淀污物，池底均匀布置给水口满足水流均匀、避免涡流的要求，使池水均匀有效地交换更新。

混流式循环方式原理图：

混流式循环：游泳池或水上游乐池全部循环水60%~70%的水量，经设在池壁外侧的溢流回水槽取回，其余30%~40%的循环水量经设在池底的回水口取回。这两部分循环水量汇合后进行净化处理，然后经池底给水口送入池内继续使用。

特点：具有逆流式池水循环方式的优点外，由于池高、池底同时回水使水流能冲刷池底的积污、卫生条件更好。

顺流式循环方式原理图：

顺流式循环：游泳池或水上游乐池的全部循环水量，经设在池子端壁或侧壁水面以下的给水口送入池内，回水则由设在池底的回水口取回，经过净化处理后送回池内继续使用。

优点：配水较为均匀，底部回水口可与排污口、泄水口合用，结构形式简单，建设费用经济；

缺点：不利于池水表面排污、池内局部沉淀产生。

应用：公共游泳池和露天游泳池，一般水深较浅，为节省建设施工费用和方便维护管理，宜采用顺流式循环方式。

2.直流式给水系统：将符合水质标准的水流，按设计流量连续不断地送入游泳池或水上游乐池，同时将使用过的池水按进水流量连续不断地经排水口排出池体。

组成：由进水管路和进水口、排水管路和排水口组成。

特点：保证水质、系统简单、投资省、维护方便、运行费用少，但是受到水源条件的约束。

直流式给水系统进水方式：

直流式给水系统排水方式：

3.直流净化给水系统：将天然的地面水或地下水，经过过滤净化和消毒杀菌处理达到游泳池水质标准后，经给水口连续不断地送入游泳地或水上游乐池，同时将与进水体积相同的、使用过的池水经排水口不断排出池体。

适用：在靠近水质良好、水温适宜、水量充沛的城镇，当技术经济、社会和环境效益比较合理时，仅夏季使用的露天游泳池和水上游乐池可采用。

常用计算公式：

1.循环流量：循环流量是计算净化和消毒设备的重要数据。循环周期计算法是根据已经确定的池水循环周期和池水容积，按下式计算：

式中：qc—游泳池或水上游乐池的循环流量m3/h;

Xad—管道和过滤净化设备的水容积附加系数，取1.05~1.10；

Tp—循环周期，按游泳池和水上游乐池的循环周期 表选用。

2.人数负荷计算法是根据游泳池最大容纳的游泳人数、或根据池深确定的最大人数负荷（即每人在池中占用的面积）来计算循环流量的：

qc=人数负荷×1.7m3/h

平衡水池在以下情况中需要设置：

1）对采用顺流式循环给水系统的游泳池和水上游乐池；

2）当循环水泵受到条件限制必须设置在游泳池水面以上，或是循环水泵直接从泳池吸水时，由于吸水管较长、沿程阻力大，影响水泵吸水高度而无法设计成自灌式开启时；

3）数座游泳池或水上游乐池共用一组净化设备时。

均衡水池对采用逆流式循环给水系统的游泳池和水上游乐池，为保证循环水泵有效工作而设置低于池水水面的供循环水泵吸水的均衡水池。暖通南社

作用：气水分离、调节泳池负荷不均匀时溢流回水量的浮动。

3.池水循环系统：

式中：Vb—均衡水池的有效容积m3；

Vpb—循环系统管道的水容积和过滤器反冲洗水量，m3；

Vs—循环系统设备内的水容积m3；

Vad—溢流回水时附加的水容积，Vad=AS·to，m3；

As—池水表面面积m3；

to—溢流回水时溢流水层厚度m，可取0.005~0.010m。

人工游泳池池水水质卫生标准

室内游泳池和水上游乐他的汕水设计温度

露天游泳池的池水设计温度

游泳池、游乐池的补充水量

采用直流式给水系统或直流净化给水系统的游泳池和水上游乐池，每小时补充水量不得小于池水容积的15%。

游泳池和水上游乐池的循环周期

相关技术要求参数见：CECS14-2002游泳池和水上游乐园给水排水设计规程。