某體育中心游泳館空調通風設計

高 峰， 房艷兵

(安徽省建筑設計研究總院股份有限公司,安徽 合肥 230601)

1 工程概況

本體育中心游泳館項目地址位于安徽省合肥市。體育中心地上4層，地下1層，建筑面積為28 023 m2，設計有各類體育場館。其中游泳館位于一、二層，泳池水處理機房及設備房位于地下負1層，擁有1個標準泳池和1個兒童戲水池，池面表面積1 370 m2，泳池區域面積為3 500 m2(不含更衣、淋浴等輔助用房)，設有休息區但無觀眾看臺。

2 熱濕負荷計算

2.1 空調室內設計參數

(1)室內溫度及風速。泳池水設計溫度為25～28 ℃，室內設計計算溫度取 26～28 ℃[1]。基于舒適性因素，泳池室內溫度和池水溫度不能有太大溫差，并應考慮冬夏季差別。綜合上述因素，冬季池水設計溫度取28 ℃，室內設計溫度取26 ℃；夏季池水設計溫度取26 ℃，室內設計溫度取28 ℃。由于人體在濕潤的情況下對風速格外敏感，應盡量減小室內風速，設計風速取0.15 m/s，減少吹風感[2]。

(2)室內相對濕度。泳池區的相對濕度較高時冬季室內易發生結露、滋生霉菌；反之， 相對濕度較低時出水人員體表蒸發速度快，“寒冷”感明顯。池區空氣的相對濕度一般為50%～70%，不允許超過 75%[3]。考慮到游泳館無觀眾區，泳池散濕量大，相對濕度按65%計算。

2.2 新風量及過渡季通風量取值

由于泳池人員相對較少，按人員新風量取值不能滿足空氣除濕和降低空氣中氯氣濃度(空氣中氯氣含量不超過1×10-6)的設計要求[4]，參考ASHRAE 62.1-2016通風標準，按每平方米泳池及其岸邊濕地面積8.78 m3/h計算，其中公共性泳池，岸邊濕地面積按泳池外擴2m計算[5]。本泳池濕地面積為1 628 m2，新風量為14 294 m3/h。

泳池過渡季不同于一般意義上的過渡季節，應是在室外溫度24～26 ℃，室外相對濕度低于65%時，可利用室外自然風去除室內含氯氣體，降低室內空氣濕度，改善室內環境，并在滿足去除含氯氣體通風量的基礎上，適當加大通風量，設計取換氣次數2次/h，通風量為42 000 m3/h。

2.3 濕負荷計算

泳池濕負荷除新風濕負荷外，主要由泳池及濕地面的散濕負荷和人員濕負荷構成[6]。

(1)人員濕負荷按下式計算:

W1=ωnφ

(1)

式中：W1為人員散濕量，kg/h；ω為單位人員散濕量，kg/(h·人)；n為人數；φ為群集系數，本次取0.9。

(2)泳池濕潤地面散濕量計算:

W2=0.017 1(tn-ts)F1

(2)

式中：W2為濕地面散濕量，kg/h；tn為室內空氣干球溫度，℃；ts為室內空氣濕球溫度，℃；F1為池邊濕潤地面面積，m2；n為潤濕系數，取0.3。

(3)游泳池水面散濕量計算:

W3=0.007 5(0.015 2v+0.017 8)(Pw-Pa)F2

(3)

式中：W3為游泳池水面散濕量，kg/h；F2為泳池水表面積，m2；v為室內風速，m/s ；Pw為水表面溫度下飽和水蒸氣的分壓力，Pa；Pa為空氣中水蒸氣的分壓力，Pa。

2.4 空調負荷計算

由于夏季室內設計溫度高于泳池水溫度2℃，冬季室內設計溫度低于泳池水溫度2℃，泳池散熱僅考慮潛熱負荷不考慮顯熱負荷，顯熱負荷作為負荷附加值，不列入計算負荷。由于考慮外玻璃面的防結露，應增加向外墻玻璃面送熱風的負荷。空調負荷的計算結果見表1。

表1 游泳館的空調負荷計算結果

3 末端系統設計

3.1 泳池除濕熱泵設計

泳池除濕熱泵不僅具有除濕、空調制冷功能，還能加熱室內空氣、處理新風、泳池水輔助加熱等，因此被廣泛利用。除濕熱泵可以將池水蒸發的熱損失進行回收利用，加熱池水或者空氣．暖濕空氣流經蒸發器，溫度下降，水蒸氣凝結，實現對池廳內空氣的除濕作用；冷媒將空氣冷卻、水汽凝結及冷卻過程中釋放的熱能吸收，經熱交換器對池水進行加熱，實現泳池池水的加熱作用；或者經過再熱器，對冷卻的室內空氣進行加熱，實現空氣的加熱作用[7]，如圖1所示。根據除濕熱泵的特點并結合計算得出的濕負荷、通風量以及冷熱負荷，本項目選用兩臺總冷量188 kW、總熱量228 kW、標配風量38 400 m3/h泳池除濕熱泵機組。除濕熱泵主要用于泳池空調系統的除濕，并承擔泳池的部分空調負荷。

圖1 泳池除濕熱泵系統流程圖

3.2 空調系統設計

游泳館為大空間場所，另在休息區域設計有1臺30 000 m3/h組合式空調器，為休息區送風，并可實現在過渡季節全新風運行，節省空調能耗，采用上送下回的氣流組織方式。休息還設有地板供暖系統，提高冬季舒適度，冬季采用地板采暖和組合式空調器聯合供暖方式，既可以滿足人體舒適要求，也可以通過吹向外玻璃面的熱風避免外窗結露的同時減少玻璃面的冷輻射。

3.3 風口設計

為了保證游泳館內的空氣品質， 就必須設計合理的氣流組織和風量分配。 通過抽走池區的潮濕空氣，經過除濕后并混入新鮮空氣后再送入人員活動區域，送風須分布到易結露的地方(如外墻、外窗、鋼架等)并保證泳池區域的新風要求。

設計中回風分布與泳池周邊，最大限度排除潮濕空氣，送風布置于外窗周邊、休息區域，滿足重點區域的空氣質量要求。防結露傳感器安裝在室內防結露最不利點上， 當其感應該點溫度低于室內空氣露點溫度 2.8 ℃時除濕熱泵會自動調低濕度控制，使該點溫度始終高于室內空氣露點溫度，以防止結露。

4 冷熱源選擇

本項目采用風冷熱泵機組作為空調的冷熱源，夏季空調供回水溫度7 ℃/12 ℃，冬季空調供回水溫度為45 ℃/40 ℃。泳池熱水加熱、地板采暖及泳池除濕熱泵采用燃氣熱水鍋爐供熱，保證泳池熱水及供暖的穩定性。設計采用2臺930 kW的真空熱水鍋爐，內置2個換熱器，提供85℃/60℃及60℃/50℃熱水供淋浴、泳池熱水、地板采暖及泳池熱泵使用。淋浴、泳池供回水溫度為85℃/60℃，地板采暖及泳池熱泵供回水溫度為60℃/50℃。其中泳池熱泵供熱量為560 kW，地板采暖供熱量為100 kW。

5 結束語

泳池通風空調系統應注重泳池熱濕負荷的計算和新風量的選取；氣流組織形式也是影響到最終通風效果的關鍵因素；泳池除濕熱泵在除濕的同時回收大量熱量，具有很好的節能性和經濟效益。