用于室内泳池冬季除湿热回收的方法

1.本技术涉及热回收技术领域，特别是涉及一种用于室内泳池冬季除湿热回收的方法。


背景技术：

2.室内泳池中池水的热损耗大部分是由于池水表面的水蒸发为水蒸气导致的，池水的热量被水蒸气带到了泳池空气内，使得空气焓值和含湿量均大幅提升，又由于泳池池水中含有氯等有毒气体，泳池需要通风，但是如果直接将泳池内的空气排出，会导致大量的焓值损失(即能量损失)。
3.泳池内的相对湿度一般需保持在65％～85％区间，相对湿度过低会导致泳池表面蒸发的加快以及人体表面蒸发速度加快而使人体感较冷，相对湿度过高也会增加人体不舒适感同时容易使外围护结构结露从而降低围护结构使用寿命及保温性能，因此需要对泳池的湿度进行控制，如果不对除湿热量进行回收，也会造成较大的能量损失。
4.基于泳池以上特征，现有技术对夏季泳池排出空气的热回收有较多的技术方法，比如，热泵冷凝热回收的方法，将室内回风经过蒸发器进行降温除湿后将热量回收到冷凝器端，再通过冷凝器将热量用于除湿再热及泳池水加热。
5.现有技术中，冬季时，很多泳池为了降低热量损失并不通新风，不利于除湿，且不利于室内氯等有毒气体的排出，或者冬季和夏季采用一样的循环回收排风冷凝热达到热量回收，效果不佳。


技术实现要素：

6.基于此，提供一种用于室内泳池冬季除湿热回收的方法，一方面控制室内泳池空气湿度，另一方面提高热回收的效率。
7.一种用于室内泳池冬季除湿热回收的方法，实施所述方法的热交换设备包括：
8.第一热交换循环系统和第二热交换循环系统；
9.第一热交换循环系统包括：第一冷凝器和第一蒸发器；
10.第二热交换循环系统包括：第二冷凝器和第二蒸发器；
11.所述方法包括：
12.室外新风经第一冷凝器升温后与第一室内回风混合，然后经第二冷凝器升温后向室内送风；
13.第一室内回风经过第二蒸发器降温除湿后，一部分作为第二室内回风，另一部分经第一蒸发器回收热量后向室外排风。
14.以下还提供了若干可选方式，但并不作为对上述总体方案的额外限定，仅仅是进一步的增补或优选，在没有技术或逻辑矛盾的前提下，各可选方式可单独针对上述总体方案进行组合，还可以是多个可选方式之间进行组合。
15.可选的，降低室内泳池相对湿度，根据需要采用以下方式中的一种：
16.(1)增大室外新风风量，降低第二室内回风风量；
17.(2)减小室外新风风量，增加第二室内回风风量。
18.可选的，室外新风经第一冷凝器升温至20～30℃后与第一室内回风混合。
19.可选的，室外新风经第一冷凝器升温后与第一室内回风混合，经第二冷凝器升温至35～45℃后向室内送风。
20.可选的，第一室内回风经过第二蒸发器后，降温至20～28℃。
21.可选的，第一室内回风经过第二蒸发器降温除湿后，一部分作为第二室内回风，另一部分经第一蒸发器降温至室外新风等焓温度(如夏热冬冷地区一般-5～10℃)后向室外排风。
22.可选的，所述室外新风的焓值和室外排风焓值相同。
23.可选的，所述第一冷凝器和所述第二蒸发器之间连接有可开关热桥。
24.本技术针对室内泳池冬季工况的冷凝热回收方法进行了改进，一方面提高了冬季蒸发温度，从而提高了整体系统效率，另一方面又可以引入新风改善室内空气质量并可调节室内空气湿负荷。
附图说明
25.图1为室内泳池冬季除湿热回收的气流示意图；
26.图2a为室内泳池冬季除湿热回收的气流中送风的焓湿图放大图；
27.图2b为室内泳池冬季除湿热回收的气流中排风的焓湿图放大图；
28.图3为制冷剂的循环示意图；
29.图4a为用于室内泳池冬季除湿热回收的热交换设备的t-s图；
30.图4b为普通泳池热泵冷凝热回收的t-s图。
具体实施方式
31.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
32.为了更好地描述和说明本技术的实施例，可参考一幅或多幅附图，但用于描述附图的附加细节或示例不应当被认为是对本技术的发明创造、目前所描述的实施例或优选方式中任何一者的范围的限制。
33.需要说明的是，当组件被称为与另一个组件“连接”时，它可以直接与另一个组件连接或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。
34.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本技术的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本技术。
35.参见图1所示，一种用于室内泳池冬季除湿热回收的方法，实施方法的热交换设备包括：
36.第一热交换循环系统和第二热交换循环系统；
37.第一热交换循环系统包括：第一冷凝器和第一蒸发器；
38.第二热交换循环系统包括：第二冷凝器和第二蒸发器；
39.方法包括：
40.室外新风经第一冷凝器升温后与第一室内回风混合，然后经第二冷凝器升温后向室内送风；
41.第一室内回风经过第二蒸发器降温除湿后，一部分作为第二室内回风，另一部分经第一蒸发器回收热量后向室外排风。
42.冬季室外新风含湿量较低，室外新风不仅有利于降低泳池的相对湿度，同时也可以降低室内泳池空气中氯等有毒气体的含量。
43.本技术向室外排风时，已通过第二蒸发器和第一蒸发器的梯级热回收将气体焓值降低，并利用第一热交换循环系统和第二热交换循环系统对热量进行了回收，热回收分成两个回收温度(分别对应第一冷凝器和第二冷凝器)，室外新风进入第一冷凝器升温后与第一室内回风混合，相对于新风直接与室内回风混合，再经过第一冷凝器和第二冷凝器减少了高低不同温度气体混合导致的熵增损失。
44.第一蒸发器和第二蒸发器提供不同的蒸发温度进行除湿，相比单一热循环回收系统，蒸发温度得到了提高，提高了系统效率。
45.新风流程的焓湿图参见图2a所示，室外新风(焓湿图2a中c点)经过第一冷凝器后被等湿加热到图2a中c’点，经过与第一室内回风(n)混合后空气状态点变为p，最后经过第二冷凝器加热后作为冬季送风(焓湿图2a中o点)送入泳池。
46.回风流程和排风流程焓湿图参见图2b所示，第一室内回风(n)经过第二蒸发器被处理到第二室内回风(n’)点，由于泳池室内回风的相对湿度较大，在85％相对湿度时，降温1℃就可达到机器露点，因此第二室内回风(n’)点相比第一室内回风(n)是除湿降温过程，第二室内回风(n’)一部分送回泳池，另一部分经过第一蒸发器处理到n”，该点温度时排风焓值和室外新风焓值相等，此时室外排风n”焓值较小，尽可能降低了冬季排风和室外新风的焓差，防止了热能浪费。
47.排出室外的空气状态点为图2b中的n”点，此时温度已处理到不高于室外进风温度，排出气体焓值较低，尽可能减少高焓值气体排出，降低热量损耗。
48.本技术可以采用以下两种方法进行湿度控制：
49.(1)第一室内回风n点到第二室内回风n’的过程，湿度降低，通过控制n’的回风量可以起到除湿的作用；
50.(2)引入室外相对湿度较低新风，新风量越大，则图2a的混风点p越靠左，送风相对湿度减小。
51.上述两种方法可以灵活调节，当需要更多新风对泳池进行通风时，可降低第二室内回风n’回风量，当泳池需要较小通风量时，可增加第二室内回风n’回风量达到降低相对湿度作用。
52.第二室内回风和送风均为向室内送风，二者与第二室内回风在泳池室内形成空气循环，第一室内回风的一部分经第二蒸发器降温后，成为第二室内回风，另一部分第一室内回风与经冷凝器升温的室外新风混合。
53.降低室内泳池相对湿度，可以根据需要采用以下方式中的一种：
54.(1)增大室外新风风量，降低第二室内回风风量；
55.(2)减小室外新风风量，增加第二室内回风风量。
56.参见图3所示，第一热交换循环系统包括：第一冷凝、第一蒸发器、第一压缩机和第一电子膨胀阀；第二热交换循环系统包括：第二冷凝器、第二蒸发器、第二压缩机和第二电子膨胀阀，第一冷凝器和第二蒸发器之间连接有可开关热桥。
57.每个热交换循环系统各自实现压缩、冷凝、膨胀、蒸发循环，第一冷凝器和第二蒸发器之间连接有可开关热桥，当第一热交换循环系统中的第一冷凝器热量过多时，可打开热桥，将热量传给第二热交换循环系统的第二蒸发器，然后被第二热交换循环系统的第二冷凝器利用。由于第二冷凝器的冷凝温度较高，当第二冷凝器的热量过多时，可将该部分热量用于泳池池水加热。
58.本技术提供的室内泳池冬季除湿热回收方法效率提升的原因如下：
59.参见图4a所示，新风为图4a左下方的t-s循环，理想状态时，新风加热效率为t2/(t2-t3)；新风+回风为图4a右上方的t-s循环，理想状态时，系统新风+回风加热效率为t1/(t1-t2)。
60.参见图4b所示，普通泳池热泵冷凝热回收理想状态时，新风加热效率为t1/(t1-t3)。由于t2/(t2-t3)》1，所以
61.t2/(t2-t3)》(t2+(t1-t2))/((t2-t3)+(t1-t2))＝t1/(t1-t3)因为t2》t3，又有t1/(t1-t2)》t1/(t1-t3)，所以理想状态时，本技术的新风循环效率及新风+回风循环效率均大于普通泳池热泵冷凝热回收效率。
62.在其中一实施例中，室外新风经第一冷凝器升温20℃后与第一室内回风混合，经第二冷凝器升温至40℃后向室内送风；
63.第一室内回风经过第二蒸发器后，降温至20℃后，一部分作为第二室内回风，另一部分经第一蒸发器降温至2℃后向室外排风。
64.室外新风风量通过以下两种标准计算，选择其中较大值作为新风风量：
65.(a)每小时室内气体更换50％～100％；
66.(b)每小时每人(游泳人数)更换30～50m3。
67.该实施例在计算冬季空气调节室外计算温度取3℃，相对湿度80％，焓12.516kj/kg干空气，含湿量3.785g/kg干空气。泳池室内干球温度28℃，相对湿度85％，含湿量20.6g/kg干空气，焓80.921kj/kg干空气。
68.为方便说明，在本次计算过程中干空气密度变化忽略不计均为1.17kg/m3(密度变化对耗能计算影响极小)。泳池面积600m2，其中池水面积500m2，高3.5m，冬季室内热负荷50kw，泳池维持恒温所需补充加热量125kw，室内湿负荷97kg/h。
69.为方便说明系统效能的优越性(理想状态时能达到的极限值)，本次计算比较均为理想状态计算。下面分别计算单循环泳池热泵冷凝热回收工况和发明中最大新风量和最小新风量工况进行对比说明。
70.单循环泳池热泵冷凝热回收处理该实例：考虑泳池排风的热回收，将排风温度经蒸发器处理到室外空气等焓点2℃，95％相对湿度，含湿量(4.189g/kg干空气)，理想状态时，蒸发器蒸发温度t3为275k(2℃)，冷凝器冷凝温度t1为313k(40℃)。新排风的含湿量差
值为20.6-3.785＝16.815g/(kg干空气)，根据湿负荷计算：排风量＝室内湿负荷/(排风含湿量-新风含湿量)/密度＝97*1000/16.815/1.17＝4930，排风热回收焓值为4930*1.17(80.921-12.516)/3600＝109.6kw。此时新风量等于排风量为4930m3/h，新风从室外空气状态点等湿处理到室内干球温度28摄氏度，此时新风状态点为干球温度28℃，焓37.941kj/(kg干空气)，新风热负荷为负荷为4930*1.17*(37.941-12.516)/3600＝40.74kw。若按275k蒸发温度313k卡诺循环效率进行理想计算，此时冷凝器散热量为(t1/t3*热回收量)＝313/275*109.6＝124.76kw，可以满足室内热负荷加新风热负荷要求(50+40.74＝90.74)，多余热量(124.76-90.74＝34.02kw)可共给泳池池水加热。
71.理想工况压缩机功率为(t1-t3)/t1*热回收量＝(313-275)/275*109.6＝15.15kw。按新风机及排风机300pa全压，风机效率0.75，4930m3/h风量选型风排风机总功率1.1kw(0.55*2)，因此总消耗功率为16.25kw(15.15+1.1)并提供了34.02kw的可供泳池池水加热热量，在保证室内温湿度前提下，以供给泳池池水加热热量效能为评价标准，此时供给池水加热能效为34.02/16.25＝2.09。
72.本发明最小新风工况：泳池内人员数量33人以下时，最小新风量按0.5次/h换气次数计算，此时新风量为1050m3/h(600*3.5*0.5)，经过第一热交换循环冷凝器等湿加热到了状态点c’(干球温度20℃，焓值29.81kj/kg，含湿量3.785g/kg。第一热交换循环蒸发温度t3为275k(2℃)，第一热交换循环冷凝器温度t2为293k(20℃)，第二热交换循环蒸发器蒸发温度为293k(20℃)，第二热交换循环冷凝器温度为313k(40℃)。新风热负荷为1050*1.17*(37.941-12.516)/3600＝8.67kw，总热负荷为新风热负荷+室内热负荷8.67+50＝58.67kw。排风风量等于新风量为1050m3/h，排风经过第二蒸发器时的状态点为温度20℃，相对湿度95％(机器露点)，含湿量14.1g/(kg干空气)，焓55.99kj/(kg干空气)。因此第一热交换循环除湿负荷为排风含湿量-新风含湿量＝1050*1.17(14.1-3.785)/1000＝12.67kg/h。此时第一热交换循环回收热量为排风质量*(第二蒸发器后排风焓值-第一蒸发器后排风焓值)＝1050*1.17*(55.99-12.516)/3600＝14.84kw。理想状态时第一热交换循环压缩机功率＝(t2-t3)/t3*热回收量＝(293-275)/275*14.84＝0.97kw，第一冷凝器散热量为(t2/t3)*热回收量＝293/275*14.84＝15.81kw，新风经过第一冷凝器后从c到c’所需热量为新风质量*(c’点焓值-c点焓值)＝1050*1.17*(29.81-12.516)/3600＝5.9kw，此时第一冷凝器散热的15.81kw除了给新风进行加热的5.9kw以外，还有9.91kw的热量通过热桥供给到第二热交换循环的第二蒸发器内参与第二热交换循环。
73.第一热交换循环的新排风风机功率约为0.24kw(2*0.12)。第一热交换循环总消耗功率为压缩机功率+风机功率＝0.97+0.24＝1.21kw。下面分析第二热交换循环耗能，第一热交换循环已承担湿负荷12.67kg/h，第二热交换循环还需承担湿负荷为室内湿负荷-第一热交换循环承担湿负荷＝97-12.67＝84.33kg/h。第二热交换循环通过将回风从n点处理到n’点进行除湿，n’状态点工况为温度20℃，焓55.994，含湿量14.1g/(kg干空气)。因此回风风量＝第二热交换循环承担湿负荷/(n含湿量-n’含湿量)/干空气密度＝84.33*1000/(20.6-14.1)/1.17＝11088.8(m3/h)。第二蒸发器吸收回风热量为回风质量*(n焓值-n’焓值)＝11088.8*1.17*(80.921-55.994)/3600＝89.8kw，第二蒸发器总吸收热量为回风热量+通过第一热交换循环热桥供给热量＝89.8+9.91＝99.71kw。第二热交换循环压缩机功率为(t1-t2)/t2*第二蒸发器总吸收热量＝(313-293)/293*99.71＝6.8kw，第二热交换循环
室内热负荷-新风热负荷＝89.15-50-17.34＝21.81kw。在保证室内温湿度前提下，以供给泳池池水加热热量效能为评价标准，此时供给池水加热能效为21.81/9.04＝2.41。相比单循环泳池热泵冷凝热回收，能效提高了15％。
76.经过以上案例分析可以知道同样满足泳池热湿负荷及排风处理到室外等焓点再排出要求时，本技术最小新风工况理论可比单循环泳池热泵冷凝热回收系统效能提高26％，最大新风工况理论可比单循环泳池热泵冷凝热回收系统效能提高15％，效能提升明显。
77.以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
78.以上所述实施例仅表达了本技术的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本技术的保护范围。因此，本技术专利的保护范围应以所附权利要求为准。