武漢世茂嘉年華游艇俱樂部游泳池設計

趙 振 華

(中信建筑設計研究總院有限公司,湖北 武漢 430014)

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武漢世茂嘉年華游艇俱樂部游泳池設計

趙 振 華

(中信建筑設計研究總院有限公司,湖北 武漢 430014)

簡述了武漢世茂嘉年華游艇俱樂部的工程概況，介紹了游泳池設計中水處理的工藝流程及自動控制系統，計算分析了池水的加熱量，并探討了循環水處理設備與加熱設備的選型要點，確保了游泳池的正常運行。

游泳池，加熱系統，熱量，循環水泵

1 項目簡介及工程概況

武漢世茂嘉年華游艇俱樂部項目位于武漢市蔡甸區文嶺半島西北角。武漢世茂嘉年華游艇俱樂部標志著華中首個歐洲游艇會誕生，武漢從此步入游艇俱樂部時代。本工程建筑面積：5 435.56 m2(含地下室2 779.99 m2)；地下室層高5.4 m，1層層高6.9 m。

2 游泳池基本工程概述

本項目為俱樂部高檔公共游泳池，游泳池設計面積為300 m2，補充水水溫為5 ℃，環境溫度為28 ℃，空氣相對濕度為70%。設計內容由游泳池的UPVC供回水管道系統，毛發收集器及循環水泵，硅藻土精密過濾器及硅藻土投加系統，臭氧高效消毒除味脫色、pH值調整及余氯長效輔助消毒等水質處理和加熱恒溫控制等組成。

循環流量計算：

(1)

其中，qc為游泳池的循環水流量，m3/h；Vp為游泳池的池水容積，設計為441 m3；αp為游泳池管道和設備的水容積附加系數，αp=1.05～1.10，取1.05；Tp為游泳池的池水循環周期，取4 h。

3 水處理工藝流程及自動控制

3.1 循環方式

采用池底進水，池面溢流回水的逆流式循環，池底設泄空口。泄空時由循環水泵通過反沖洗管道排往室外雨水井。泳池初次進水也由循環水泵進行。

3.2 消毒方式

采用分流量全流程臭氧消毒輔以少量長效氯消毒的消毒方式。

3.3 循環工藝流程及循環自動控制

游泳池水太陽能加熱系統及循環控制示意圖見圖1。

1)集熱循環。太陽能集熱器出水口安裝溫度傳感器T1，低位集熱水箱安裝溫度傳感器T2，太陽光照射集熱器后，集熱器水溫升高，當T1-T2不小于設定的溫差上限時(一般設定為5 ℃～10 ℃)，太陽能集熱器循環泵P1打開，將集熱器收集的熱量儲熱到集熱水箱，當T1-T2不大于設定的溫差下限時(一般設定為2 ℃～5 ℃)，循環泵P1關閉。不斷循環，使儲熱水箱溫度升高。

2)池水加熱。游泳池安裝溫度傳感器T4，當池水溫度不大于設定溫度(正常模式28 ℃)時，游泳池循環泵P2打開，將儲熱水箱的熱水對池水進行加熱，當池水溫度大于設定溫度時，循環泵P2關閉。控制T6溫度必須低于40 ℃。

3)輔助加熱循環。在對池水加熱時，儲熱水箱的水溫下降，當儲熱水箱的水溫不大于設定溫度時，溫度控制系統DGM將熱媒給水管電磁閥打開，利用輔助熱媒給水管熱水通過換熱器HRQ2對循環水進行加熱，當儲熱水箱水溫度大于設定溫度時，電磁閥關閉。

4 循環水處理系統設備選型

4.1 過濾器

過濾器采用燭式可再生硅藻土精密過濾器。硅藻土過濾器特點：過濾精度高，能濾除2 μm及2 μm以上的各類雜質，出水清澈透明，可達到0.1 NTU；能濾除大腸菌、隱孢子蟲、賈第鞭毛蟲等細菌、病毒；設備過濾面積大體形小，反沖洗水量小，安裝簡便。硅藻土過濾機組由循環水泵、過濾器、硅藻土助凝劑混合液罐等組成。濾速按不大于5 m/h設計，型號為PCT-300，過濾面積30 m2，流量為115.5 m3/h，實際濾速3.85 m/h。

4.2 循環水泵和毛發過濾器

循環水泵型號100AAB100-30-11，流量為63.53 m3/h，H=25 m，N=15 kW，2臺水泵并聯運行設計，內置于硅藻土過濾機組中，機組是同時工作或停止，不存在設備用泵之說。每臺水泵的吸水管上應裝設可撓曲橡膠接頭、閥門、毛發聚集器和壓力真空表。

4.3 臭氧發生器及配套裝置

此游泳池負荷穩定，臭氧發生器及配套裝置采用分流量全流程臭氧消毒，投加量為0.6 mg/L，C×T>1.6，反應時間T>2 min，混合之后的水與臭氧還應有充分的接觸時間，以達到臭氧與污染雜質充分發生反應。臭氧反應器計算:

V=qfc×t

(2)

其中，V為臭氧反應器容積,m3；qfc為分流量臭氧消毒的流量,m3/h。

注意：分流量臭氧消毒的流量不應小于游泳池循環水流量的25%,取30%，計算得34.65 m3。若采用全流量則直接取游泳池循環水流量，代入式(2)如下：

取容積為2m3。

具體設計選型：臭氧供電為3相5線制。臭氧發生器型號HD-80，發生量80g/h，臭氧濃度80mg/L，冷卻水量3L/min，功率3kW，外形尺寸700mm×780mm×1 450mm。臭氧由水質檢測儀控制自動負壓投加，臭氧發生器與循環水泵連鎖，臭氧投加增壓泵(進口品牌)由臭氧發生器自動控制，投加配套裝置參數：混氣單元(由水射器尾氣處理器增壓泵水封桶等組成)型號為HDH-B2，外形尺寸500mm×480mm×1 170mm，功率為1.1kW，臭氧反應罐(316L不銹鋼罐體)型號HD-ORL-2.0，容積為2.0m3。

5 池水加熱

1)池水加熱所需熱量設計計算。加熱及溫控系統：補充水水溫為5 ℃，環境溫度為28 ℃，空氣相對濕度為70%，池水加熱所需熱量：

Q=Qb+Qs+Qt=Qb+1.2×Qs

(3)

其中，Q為池水加熱所需的熱量，kJ/h；Qs為池水表面蒸發損失的熱量，kJ/h；Qb為補充新鮮水加熱所需要的熱量，kJ/h；Qt為池壁、池底傳導、管道和凈化水設備等損失的熱量，一般按池水表面蒸發損失熱量的20%計算，kJ/h。

池水表面蒸發損失的熱量按照CJJ 122—2008游泳池給水排水工程技術規程(后序簡稱“游規”)第7.2.2計算，此處不做介紹，計算得：262 100 kJ/h。

在三年的實踐過程中，我們開展的初中語文“一課雙師”模式主要以語文教師配合為主，也有一些異科教師的配合。如與生物教師配合的《海燕》，與地理教師配合的《故宮博物院》《大自然的語言》《看云識天氣》，與化學教師配合的《化石吟》，與物理教師配合的《鄧稼先》等。

補充新鮮水加熱所需要的熱量計算：

(4)

其中，Qb為游泳池補充新鮮水加熱所需的熱量,kJ/h；ρ為水的密度,kg/L；Vb為游泳池新鮮水的補充量,L/d；C為水的比熱容,kJ/(kg·℃)；Td為池水設計溫度，取28 ℃；Tf為游泳池補充新鮮水的溫度，取5 ℃；th為加熱時間，h。

游泳池每日的補充水量占游泳池容積的5%～10%，取5%，為22 m3。代入式(4)計算得530 859.3 kJ/h。

池水加熱所需熱量Q=845 379 kJ/h。

2)加熱設備的進水管口與出水管口的水溫差應按式(5)計算。

(5)

其中，ΔTh為加熱設備進水管口與出水管口的水溫差，℃；qr為通過水加熱設備的循環水量，m3/h，按照流量不應小于游泳池循環水流量的25%計算，取30%為34.65 m3。

計算得ΔTh=5.8 ℃。加熱器出口溫度=28 ℃+5.8 ℃=33.8 ℃，符合“游規”7.3.4條被加熱水的出水溫度不宜超過40 ℃。

3)太陽能加熱換熱面積計算。

(6)

其中，Δtj為換熱器計算溫差，℃；tmc，tmz分別為換熱器熱媒的初溫與終溫，在此即太陽能熱水進、出換熱器的溫差(與集熱器的性能有關，一般取值5 ℃～10 ℃，集熱器性能高)，分別為60 ℃，55 ℃;tc，tz分別為一游泳池被加熱水在換熱器進、出口的水溫,分別為28 ℃，33.8 ℃;Δtj計算得26.6 ℃。

(7)

其中，Fjr為采用間接加熱時，換熱器的加熱面面積；Q為游泳池水加熱需熱量，kJ/h;Cr為熱水供應系統的熱損失系數，1.10～1.15，取1.10；ε為換熱器熱媒和水垢分布不均勻傳熱效率系數，采用ε=0.6～0.8，取0.7；K為傳熱系數，取900 kJ/(m2·℃·h)。

代入式(7)計算得：Fjr=5.55 m2。

4)太陽能加熱集熱器總面積計算。

a.直接系統。

(8)

其中，Ajz為直接系統集熱器總采光面積,m2；qrd為設計日用熱水量，L/d，游泳池補充的新鮮水，為22 m3；C為水的定壓比熱容,C=4.187 kJ/(kg·℃)；ρ為熱水密度,kg/L；te為貯水箱內水的設計溫度,℃；tl為水的初始溫度,℃；Jt為傾角等于當地緯度時，傾斜表面平均日太陽總輻照量,MJ/(m2·d)，查圖集06SS128武漢地區平均值11.767；η為集水器年平均效率，45%～50%，取45%；ηl為儲水箱和管道熱損失率，15%～30%,取20%。

(9)

其中，Ajj為間接系統集熱器總采光面積，m2；FR為集熱器熱轉移因子，無量綱；UL為集熱器總熱損系數，W/(m2·℃)；Ajz為直接系統集熱器總采光面積，m2。

計算得到Ajz=250 m2，Ajj=276 m2。

b.太陽能集熱系統集熱水箱有效容積可按下式計算:

V集=qrd×Aj。

其中，V集為集熱系統集熱水箱(罐)有效容積，L；Aj為集熱器總面積，計算為276 m2；qrd為太陽集熱器單位面積每天產熱水量，按建筑給水排水設計規范第5.4.2A.4條取50 L/(m2·d)。計算得集熱水箱為13.8 m3,取15 m3。集熱器循環水泵流量和揚程較簡單不做介紹，按照規范計算，結果為Q=5.52 L/s，H=36 m。

5)輔助加熱系統較簡單，按照太陽能陰雨天無加熱最不利點計算，熱媒為鍋爐房提供的85 ℃高溫熱水。計算換熱面積為3.35 m2，取4.0 m2。

6 加熱系統設計選型

熱及溫控系統：補充水水溫為5 ℃，環境溫度為28 ℃，空氣相對濕度為70%，選用一臺MSA-P-1500的立式半容積式換熱器(換熱面積為6 m2)作為太陽能集熱水箱V=15 m3，串聯一臺板式換熱器，板式換熱器(換熱面積為4.0 m2)的熱媒為鍋爐房提供85 ℃高溫熱水，溫控系統由水溫探頭，控制器，執行器，二通閘閥及線路組成，溫度控制系統通過比例控制熱源供熱管上的二通閥開關程度控制熱源流量。設置2套溫控系統，1套系統用于控制主給水管水溫，另1套系統用于控制二次側出水溫度不超過40 ℃。溫控系統帶斷電復位也與循環水泵連鎖。

7 結語

此工程已經驗收并使用3年，運行良好且池水加熱的熱源優先采用太陽能比較節約能量。此文總結游泳池—太陽能相結合設計計算過程及設計主要要點、設備選型供工程設計參考。

[1] CJJ 122—2008，游泳池給水排水工程技術規程[S].

[2] 國家建筑標準設計圖集06SS128太陽能集中熱水系統選用與安裝[J].煤氣與熱力，2008(8)：42.

[3] GB 50015—2003，建筑給水排水設計規范(2009年版)[S].

Design of swimming pool of Shimao Carnival Yacht Club in Wuhan

Zhao Zhenhua

(ZhongxinBuildingDesignAcademyHeadquarterCo.,Ltd,Wuhan430014,China)

The paper briefly describes Shimao Carnival Yacht Club engineering conditions in Wuhan, introduces water processing procedures and automatic control system in the swimming pool design, calculates and analyzes the water heating quantity of the swimming pool, and explores recycling water processing equipment and heating equipment selecting points, so as to guarantee the normal operation of the swimming pool.

swimming pool, heating system, heat quantity, circulating water pump

1009-6825(2016)22-0018-03

2016-05-27

趙振華(1985- )，男，工程師

TU245.3

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