多功能泳池热泵机组的应用及改进分析

陈锦标

（广东联盛泳池水疗设备有限公司，广东 中山 528400）

引言

近年来，很多高级会所和私人别墅都配置了高档的室内游泳场所，而选用何种设备以满足泳池有效地运作成为了考虑的首要问题。直接采用电加热和燃料供热来单一加热水体，由于成本较高也不能满足泳池环境湿度和空气温度的需要将逐渐淘汰。随着热泵技术的发展，目前已有各种类型的热泵机组被运用到泳池当中。热泵机高效环保的性能已经得到普遍认可，但室内泳池的封闭性和腐蚀性，使得室内泳池环境波动较大，而很多热泵机组由于功能单一也缺乏自动化调节功能，在运行时很难保持室内泳池环境各项参数始终达到一种理想的平衡状态。本文在分析了室内泳池环境问题和恒温设备运作效益问题的基础上，设计出一种新型的多功能泳池热泵机组，通过实际使用提出了其送回风系统和冷媒管道系统的改进方案，体现了多功能泳池热泵机组的经济和舒适性，自动化调节的优越性。

一、多功能泳池热泵机组的概述

（一）特点

集水加热、除湿、制冷为一体的泳池热泵机组，可称为多功能泳池热泵机组。它不仅实现了泳池水体加热，控制室内湿度，热量回收，提高经济效益多重功能，还对室内空气温度进行控制，并针对其封闭性可引入新风的功能，使室内泳池环境始终保持在一个洁净舒适的理想平衡状态。

（二）运行逻辑

1.模式运行

典型的室内多功能泳池热泵机组，压缩机输出的热量首先通过热交换器满足池水加热的需要，水温达到后进行除湿，除湿过程也是个能量交换的过程：图中机组通过回收泳池区域水蒸发而损失到周边环境空间的热量。热量回收指的是将高湿空气冷凝所得的能量转移到池水，并可以用来维持水温在一个理想的温度，同时湿气也在空气冷凝过程中被分离出来，余热主要用于加热由于除湿被冷却的空气。当水温和湿度要求后，对空气进行控制：夏季通过室外散热器制冷，冬季可选用机组配置的辅助加热或者其它空气加热方式投入运行。当室内游泳池水温，空气温度和湿度三者都满足的情况下压缩机自动停止运行，而为保持泳池大厅良好的通风，送、回风机会继续运行。

2.节能运行

当室内温度和户外的温度点相差不大时，而室内湿度大于户外的湿度并高于标准值时，可打开排风阀和新风阀，让泳池内温湿空气被加风机送到过滤器被排至室外，新鲜空气被送风风机送至室内游泳池，在泳池水体温度满足要求的情况下，可以停止压缩机，实现节能运行。

3.泳池机组工作原理

泳池机组采用的是热泵技术，它是采用电能驱动把热量从低温热源转移到高温热源中的一种装置。根据逆卡诺循环原理，采用少量的电能驱动压缩机运行，高压的液态工质经过膨胀阀后在蒸发器内蒸发为气态，并大量吸收空气中的热能，气态的工质被压缩机压缩成为高温、高压的液态，然后进入冷凝器放热，把水加热。如此不断地循环加热，可以把水加热至50℃～65℃。在运行过程中，消耗了1份的能量，同时从环境空气中吸收转移了4份的能量(热量)到水中，相对于电热水器而言，节约了四分之三的电能。

二、多功能游泳池热泵机组的改进

（一）风系统的改进

由于室内泳池是封闭性的热湿环境，因此保持室内良好的通风非常重要。从图1中看出，该多功能泳池热泵机组的送回风系统都装有风阀，即回风阀、排风阀、新风阀。通过前面的分析知道这些风阀在给室内更换空气时也实现了节能运行。目前很多室内泳池的热泵机组都安装了风阀，但 却很少利用，不能自行开启，需人工自行根据室内外空气的质量进行判断来开启，这样的方式自然有很大的局限性，不能随时对风系统作出调节，也起不到节能运行的良好效果。经过实验发现采用继电器— —接触器控制系统的泳池热泵机组很难实现对风阀的自行调节，而采用具有可编程控制的PLC控制系统能够很好地解决这个问题。本文所分析的泳池热泵机组正是采用PLC控制系统，为了让风阀在对比泳池室内外空气的参数后自动调节开启度，在已装有室内温湿度的基础上，可另增加一个温湿度传感器放在新风口以测量室外空气参数，在原有的风阀上安装三个风阀驱动器，通过对装入新程序的多功能机组运行实验观察得知，该逻辑能够很好地自动调节各风阀的运行，从而达到保持室内泳池洁净舒适的空气环境，同时更提高了泳池热泵的节能性能，同时，降低压缩机的启动时间，减少机组的耗电量，达到节能的最佳效果。

（二）冷媒系统的改进

多功能热泵机组是根据泳池多种需要而设计的，极大程度地满足泳池环境和游泳者的舒适感。通常机组经过现场的安装，初期调试以及后期的保养等过后，有出现机组冷媒系统运行时压力不稳定的风险，出现这种风险后会打破泳池环境的平衡，既给泳池周边结构造成腐蚀，也给游泳的人们带来身体的各种不适。在针对此机组可能会出现的风险问题上，本文经过实验，提出了一种减少风险的参考设计方案。机组将自动检测湿度和空气温度，湿度还在保持舒适范围而空气温度高出设定点时，则系统将转入制冷运行，这时阀V1、V2都得电，制冷蒸气经过室外散热盘管冷却，再经过室内蒸发器吸收从泳池来的热量蒸发，从而使泳池室内温度降低保持在理想的温度范围。

结语

随着国家节能要求的加强，绿色能源的利用将渗透到各个领域。空气源热水热泵节能环保，设计灵活、安装方便及机组能效比高、制热量大，工程安装简便、运行及维护成本低廉，使用安全等优点将更加明显。