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为防止冬季池水冻结,需要对池水冬季加热。
池水加热的热源采用中央液态冷热源环境系统,冷热源机组与池水利用末端设备进行热交换,末端设备可采用池壁布喷管,集中设回水点方式,强制池水循环,进行换热。
池水循环周期为(6450m3÷
200m3)32.25小时/次。
第二节池水热负荷确定
一、池水加热负荷计算
原始条件:
1、市冬季大气压1020.4mbar,夏季大气压998.6mbar;
冬季采暖温度-9℃,空调温度-12℃,最低日平均-15.9℃;
夏季空调温度33.2℃,空调日平均28.6℃;
最冷月平均室外计算相对湿度45%;
冬季平均室外风速2.8m/s;
冬季日照率67%;
极端气温最低为-27.4℃,最高为40.6℃;
极端最低平均温度为-17.1℃,最高极端平均温度37.1℃;
以上数据统计年份1951年—1980年,参见《采暖通风与空
气调节设计规范》(GBJ19-87)。
由于水池水的蓄热能力,热损失转化为热负荷过程中,存在着延
迟现象,热负荷的峰值不但低于热损失的峰值,而且在时间上有所滞
后,因此本设计方案室外计算温度采用:
冬季采暖温度-9℃,室外风速2.8m/s。
2、水池面积4300平方米。
3、池水深平均1.5米。
4、水池储水量6450立方米。
要求:
冬季最冷季池水不冻温度ts=1℃;
散热损失分析:
a、水面蒸发损失热量Qz
b、水面传导损失热量Qch
c、池底和池壁传导损失热量Qdb
d、管道和设备散热损失Qsh
e、补充水加热所需热量Qb
1.水面蒸发损失的热量计算:
Qz=1.163r(0.0174Vf+0.0229)(Pb-Pq)×
F×
760/B
式中:
r—水的蒸发汽化的潜热594.4Kcal/Kg
Vf—池水面上的风速Vf=2.8m/s
B—1020.4×
750.1×
10-3=765.4mmHg
Pb—与池水温度相等时饱和空气水蒸汽的分压力Pb=6.56×
0.7501=4.92mmHg
Pq—空气的水蒸汽的分压力Pq=Pqb×
45%=2.83×
0.7501×
0.45=0.96mmHg
水面蒸发损失的热量
F1×
760/B
F1—水池面积4300平方米
Qz=1.163×
594.4×
(0.0174×
2.8+0.0229)×
(4.92-0.96)×
4300×
760/765.4
=837.11kW
2.水面传导损失的热量计算
水面传导损失的热量
Qch=1.163αF(ts-tq)kW
α—水面传热系数,近似采用8Kcal/m2·
h·
℃
tS—池水温度,采用1℃
tq—空气温度,采用–9℃
F—水池面积,4300平方米
Qch=1.163×
8×
(1+9)
=400.01kW
3.池壁、池底传热量
1)池壁传热量
Qb=1.163KF(ts-tq)kW
K—池壁传热系数,近似采用3.5Kcal/m2·
F—池壁面积,471(3.14×
100×
1.5)平方米
Qb=1.163×
3.5×
471×
=19.19kW
2)池底传热量
Qd=1.163αF(ts-tt)Kw
K—土壤传热系数,近似采用1Kcal/m2·
tt—土壤温度,采用-5℃
F—与土壤接触的池底面积,4300平方米
Qd=1.163×
1×
(1+5)
=30.00kW
3)池壁、池底总损失热量
Qdb=Qd+Qb
=19.19+30.00
=49.19kW
4.其它热损失
管道和设备散热损失较小,忽略不计。
5.总热损失:
Q=Qz+Qch+Qdb=837.11+400.01+49.19=1286.31kW
第三节采集装置设计计算
根据×
公园水池的要求,初步确定水池冬季池水温度ts=1℃。
地下水温度为tx=12℃,地下水回灌温度tg=7℃,流量为100m3/h。
相比之下,地下水为高温热源。
将地下为12℃的水抽取上来通过水-水换热方式将地下水的热量传给池水,池水温度升高。
单个采集装置的能力:
Qs=1.163×
G×
Δt×
C
=1.163×
103×
5
=581.5kW
室外计算采用-9℃时,采集装置数量:
N=Q/Qs
=1286.31/581.5
=2.21(口)
选取3口能量采集井。
第四节设备的选择计算及冷热源井布置
1.设备选择原则如下:
a.设备及系统配置应符合北京市能源与环保政策的要求;
b.设备应具有显著的节能环保特点与效果;
c.设备性能先进,有较好的性能价格比;
d.设备运行安全可靠,便于调节,运行费用经济
2.换热器的选择计算
已知:
(1)采集装置流量100t/h,进出换热器井水温度12/7℃。
(2)池水总循环流量300t/h,单台换热器的流量100t/h。
(3)池水最低温度1℃。
1)板式换热器出口温度的计算:
Q=C×
G
t1—换热器池水侧进水温度
t2—换热器池水侧出水温度
G1/G2=Δt2/Δt1Δt2=G1×
Δt1/G2
t2=t2+G1×
Δt1/G2=1+100×
5/100=6℃
2)池水混合绝热温度:
t=(6150×
1+300×
6)/6450=1.23℃
3)算数平均温差:
Δt=(Δtd+Δtx)/2
=6℃
根据板式换热器传热特性曲线(介质水-水),传热系数确定为K=2000W/m℃
4)换热面积计算:
H=1.163×
5×
1000/2000×
6×
0.7
=55。
38m2
选用板式换热器BR65-60,单台换热面积60m2,数量3台。
第四节冷热源辅机设备的选取
1、低位能量采集系统:
采用3口具有单井抽灌功能的冷热源井,单井循环水量为100m3/h。
配3台250QJ100-36/2潜水泵,单台流量100m3/h,扬程36米,功率15kW,井内安装。
对应配置SYS-100S/D旋流除砂器3台,机房内安装。
2.外线方案:
外线指冷热源井至机房的二次水供回水管路部分。
外线采用干管方式,直埋敷设。
3、循环泵系统:
末端循环泵2台,型号为QPG100-315,单台流量100m3/h,扬程32m,功率15kW。
设置于冷热源机房内。
设备清单:
序号
设备名称
设备型号
数量
电功率
(kW)
设备参数
备注
1
板式换热器
BR65-60
3
换热面积60m2㎡㎡㎡
2
循环水泵
QPG100-315
15
流量100m3/h
扬程32m
末端水循环
井用潜水泵
250QJ100-36/2
扬程36m
4
旋流除砂器
SYS-100S/D
机组运行时总用电功率:
N=15×
3+15×
3=90kW
机房装机容量为:
N=90×
1.2=108kVA
第五节冷热源机房的布置
冷热源机房设在公园内一独立建筑物内,机房面积约为60m2。
第六节冷热源单井的布置
采用具有单井抽灌功能的冷热源井来完成池水加热需求。
冷热源井为暗井方式,布置在至少距建筑物外墙10m,两井间距不小于10m,地表井口直径0.8米,与普通市政井盖完全相同,以确保其设置不影响整个公园内的总体布局及与周围环境和谐统一。
北京恒有源科技发展股份有限公司
2003/6/4
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