湖州市織里鎮(zhèn)文體中心泳池暖通空調(diào)設(shè)計(jì)

李林林

七冶建設(shè)集團(tuán)有限責(zé)任公司

隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，人們的生活品質(zhì)有了很大提升，很多人都會(huì)選擇一些健康的運(yùn)動(dòng)方式來(lái)鍛煉自身體能，游泳作為一種全身的有氧運(yùn)動(dòng)，受到了很多人的喜愛(ài)。但由于室內(nèi)游泳池濕度較大，經(jīng)常會(huì)給人一種悶熱感，降低了游泳者的舒適度，長(zhǎng)期的高濕狀態(tài)也影響室內(nèi)各種設(shè)施的使用壽命。因此必須對(duì)室內(nèi)游泳池進(jìn)行合理有效的暖通空調(diào)設(shè)計(jì)，從而改善上述弊端。筆者通過(guò)對(duì)以往泳池設(shè)計(jì)的案例以及多方有關(guān)資料查詢(xún)，并對(duì)設(shè)計(jì)的織里鎮(zhèn)文體中心項(xiàng)目中泳池的暖通設(shè)計(jì)進(jìn)行了分析，希望能為同行提供一些設(shè)計(jì)參考。

1 工程概況

織里鎮(zhèn)文體中心項(xiàng)目位于湖州市織里鎮(zhèn)，基地面積65000 m2，總建筑面積為106087 m2，總計(jì)容面積：61768 m2。分4 棟樓及地下，其中泳池項(xiàng)目位于4 號(hào)樓西側(cè)一端，圖1 所示。

圖1 游泳館一層平面圖

室內(nèi)游泳館根據(jù)使用功能的不同，可分為娛樂(lè)性室內(nèi)游泳館和體育比賽訓(xùn)練的室內(nèi)游泳館兩類(lèi)[1]。本項(xiàng)目室內(nèi)游泳館為娛樂(lè)型游泳館，以?shī)蕵?lè)為主，但也設(shè)置了觀眾席。泳池采用標(biāo)準(zhǔn)水池（50 m×21 m），泳池上空建筑完成面高度為16.38 m，地下一層設(shè)有設(shè)備用房。基本參數(shù)如下表1。

表1 泳池基本參數(shù)

2 設(shè)計(jì)參數(shù)的確定

2.1 室內(nèi)外設(shè)計(jì)參數(shù)

湖州市處于夏熱冬冷地區(qū)，四季分明，降水充沛。其室外計(jì)算參數(shù)見(jiàn)表2。

表2 室外主要計(jì)算參數(shù)

室內(nèi)設(shè)計(jì)參數(shù)的確定需綜合考慮池水水溫，池水蒸發(fā)，防止結(jié)露及人員的熱舒適等因素，并以《體育建筑設(shè)計(jì)規(guī)范》(JGJ-2003)[2]的建議值及《游泳館空調(diào)設(shè)計(jì)》中對(duì)游泳館室內(nèi)設(shè)計(jì)參數(shù)的建議作為參考[3]。本項(xiàng)目的空調(diào)室內(nèi)設(shè)計(jì)參數(shù)見(jiàn)表3。

表3 主要區(qū)域室內(nèi)設(shè)計(jì)參數(shù)

2.2 游泳館濕負(fù)荷計(jì)算

游泳館的濕負(fù)荷很大，主要包括三部分：池水的蒸發(fā)量，池邊濕潤(rùn)地面的產(chǎn)濕量和游泳館內(nèi)人員散濕量。這三部分中，池水的蒸發(fā)量是池區(qū)濕負(fù)荷的主要組成部分[3]。

2.2.1 池水散濕量

池水的蒸發(fā)量目前可參考《實(shí)用供熱空調(diào)設(shè)計(jì)手冊(cè)（第二版）》中計(jì)算時(shí)刻敞開(kāi)水面的蒸發(fā)散濕量[4]：

式中：W1為計(jì)算時(shí)刻敞開(kāi)水面的蒸發(fā)散濕量，kg/h；Fτ為計(jì)算時(shí)刻的蒸發(fā)表面積，m2；g 為水面的單位蒸發(fā)量，kg/(m2·h)，可通過(guò)《實(shí)用供熱空調(diào)設(shè)計(jì)手冊(cè)（第二版）》表查得；B 為標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，101325 Pa；B'為當(dāng)?shù)貙?shí)際大氣壓，Pa。

查表并結(jié)合水溫27 ℃，泳池設(shè)計(jì)室溫29 ℃，濕度65%通過(guò)內(nèi)插和外插法求得水面的單位蒸發(fā)量g=0.147kg/(m2·h)，則W1=1050×0.147×(100530/101325)=153.1 kg/h。

2.2.2 池邊散濕量

《民用建筑空調(diào)設(shè)計(jì)》（第二版）根據(jù)湖南省建筑設(shè)計(jì)院的實(shí)測(cè)，對(duì)于池邊濕潤(rùn)地面的散濕量計(jì)算方法進(jìn)行計(jì)算：

式中：W2為池邊濕潤(rùn)地面產(chǎn)濕量，kg/h；α 為空氣與水表面的對(duì)流換熱系數(shù)，kJ/(m2·℃·h)，建議取41.8 kJ/(m2·℃·h)[3]；tn為室內(nèi)空氣干球溫度℃；ts為室內(nèi)空氣濕球溫度℃,根據(jù)溫濕度及當(dāng)?shù)卮髿鈮旱?3.7 ℃；F1為濕潤(rùn)地面面積，m2，無(wú)法確定時(shí)可按池邊面積的20%～40%確定，次處按30%取，(2360-1050)×30%=393 m2；r為水的汽化潛熱，kJ/kg，可取2330 kJ/kg[3]。

則W2=α(tn-ts)(F1/r)=41.8×(29-23.7)×(393/2330)=37.4 kg/h。

2.2.3 人體散濕量

游泳館內(nèi)人員散濕量，可按照常規(guī)空調(diào)設(shè)計(jì)人員散濕算。但應(yīng)注意到，室內(nèi)人數(shù)應(yīng)是館內(nèi)總?cè)藬?shù)減去池水中的人數(shù)，因?yàn)槌厮械娜藛T散濕已包括在池水蒸發(fā)量之中[3]。根據(jù)《實(shí)用供熱空調(diào)設(shè)計(jì)手冊(cè)（第二版）》知成年男子在29 ℃下的散濕量89 g/h。

式中：W3為人員散濕量，kg/h；φ 為群集系數(shù)，查《實(shí)用供熱空調(diào)設(shè)計(jì)手冊(cè)（第二版）》表取0.92；n 為室內(nèi)人員數(shù)；g 為成年男子散濕量，g/h，查《實(shí)用供熱空調(diào)設(shè)計(jì)手冊(cè)（第二版）》表并用插值法得29 ℃室溫下取89 g/h。

則W3=0.001×0.92×420×89=34.4 kg/h。

2.2.4 游泳館的濕負(fù)荷

游泳館的濕負(fù)荷為池水的蒸發(fā)量和池邊溫潤(rùn)地面的產(chǎn)濕量及游泳館內(nèi)人員的散濕量之和。則W=W1+W2+W3=153.1+37.4+34.4=224.9 kg/h。

考慮到空調(diào)設(shè)備的總除濕量還應(yīng)包括新風(fēng)除濕量W4：

計(jì)算得：W4=12000×(23.8×1.1-16.6×1.13)/1000=89.1 kg/h。

則空調(diào)則設(shè)備總除濕量W總=W+W4=224.9+89.1=314 kg/h。

3 空調(diào)通風(fēng)及供暖系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1 通風(fēng)量的確定

館內(nèi)通風(fēng)量的計(jì)算需要考慮達(dá)到以下幾個(gè)目的：①排除池區(qū)室內(nèi)余濕。②使空氣中氯氣含量小于1×10-6。③保證人員所需的最小新風(fēng)量，達(dá)到此目的需分別進(jìn)行通風(fēng)量計(jì)算并取其中最大值作為設(shè)計(jì)依據(jù)。通風(fēng)量經(jīng)計(jì)算最終確定數(shù)值不小于12000 m3/h，并且將其考慮在泳池專(zhuān)用空調(diào)設(shè)備之中，冬夏季采用新風(fēng)量不小于該值，過(guò)渡季盡可能加大新風(fēng)量且按照不小于空調(diào)設(shè)備自身總風(fēng)量的50%考慮，并設(shè)計(jì)相對(duì)應(yīng)的排風(fēng)量。

3.2 空調(diào)設(shè)計(jì)

游泳館的空調(diào)冷熱負(fù)荷與其他民用建筑類(lèi)似，由維護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱，人員，燈管，設(shè)備散熱及其他等組成，其計(jì)算方法按照《民用建筑供暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定進(jìn)行。但需注意的是，游泳館內(nèi)熱負(fù)荷計(jì)算中還需計(jì)算池水蒸發(fā)導(dǎo)致潛熱冷負(fù)荷。計(jì)算結(jié)果如表4：

表4 泳池計(jì)算結(jié)果

經(jīng)計(jì)算泳池區(qū)域、看臺(tái)區(qū)域總除濕負(fù)荷為224.9 kg/h，考慮夏季的新風(fēng)濕度較大，總除濕量為314 kg/h，泳池區(qū)域、看臺(tái)區(qū)總熱負(fù)荷1083/kW，總冷負(fù)荷為822 kW。冬季時(shí)采用泳池專(zhuān)用空調(diào)，幕墻低矮風(fēng)盤(pán)及地板輻射采暖，其中泳池專(zhuān)用空調(diào)承擔(dān)熱負(fù)荷797 kW，地板輻射采暖負(fù)荷為157 kW，幕墻低矮風(fēng)機(jī)盤(pán)管采暖負(fù)荷110.8 kW。夏季時(shí)，采用泳池專(zhuān)用空調(diào)、幕墻低矮盤(pán)管制冷，其中泳池專(zhuān)用空調(diào)冷負(fù)荷702 kW，幕墻風(fēng)機(jī)盤(pán)管冷負(fù)荷120 kW。在玻璃幕墻底部設(shè)置低矮型風(fēng)機(jī)盤(pán)管，針對(duì)幕墻進(jìn)行處理，防止其結(jié)露。

合理設(shè)置空調(diào)通風(fēng)氣流組織對(duì)于游泳館室內(nèi)溫度場(chǎng)、風(fēng)速場(chǎng)的合理分布、除濕及防結(jié)露等方面均較為重要。本設(shè)計(jì)采用上部用旋流風(fēng)口送風(fēng)，側(cè)邊回風(fēng)的全空氣系統(tǒng)。使用兩臺(tái)空調(diào)處理設(shè)備，每臺(tái)處理風(fēng)量均為41000 m3/h。夏季對(duì)室內(nèi)空氣及室外引進(jìn)的新風(fēng)進(jìn)行降溫、除濕處理。冬季采用熱風(fēng)供暖、地面輻射供暖及池廳四周設(shè)計(jì)暗裝低矮風(fēng)機(jī)盤(pán)管相結(jié)合的空調(diào)方式。

選用2 臺(tái)泳池專(zhuān)用空調(diào)滿足除濕負(fù)荷，制冷量不足部分（822-205 2=292 kW）由大空調(diào)系統(tǒng)提供，即由本項(xiàng)目選用的離心式冷水機(jī)組提供的7/12 ℃的冷水接入泳池專(zhuān)用空調(diào)機(jī)組內(nèi)增設(shè)的盤(pán)管輔助供冷。冬季該專(zhuān)用空調(diào)室內(nèi)蒸發(fā)器先對(duì)循環(huán)空氣進(jìn)行冷卻除濕，以降低室內(nèi)空氣濕度，并通過(guò)室內(nèi)冷凝器等濕加熱冷卻除濕后的空氣（冷卻除濕時(shí)機(jī)組產(chǎn)生的廢熱，可通過(guò)循環(huán)水加熱泳池池水，若仍有多余熱量可通過(guò)室外冷凝器散掉）。大部分空調(diào)熱負(fù)荷（797 kW），由泳池專(zhuān)用空調(diào)機(jī)組內(nèi)增設(shè)的盤(pán)管提供，熱源由真空燃?xì)鉄崴仩t供給。該泳池空調(diào)工作流程簡(jiǎn)圖如圖2 所示。

圖2 泳池空調(diào)工作流程圖

3.3 地板輻射供暖系統(tǒng)設(shè)計(jì)

泳池周邊的人員活動(dòng)區(qū)域設(shè)計(jì)低溫?zé)崴椛涔┡到y(tǒng)，在增加人員舒適度的同時(shí)也負(fù)擔(dān)一部分熱負(fù)荷。室內(nèi)地表面平均溫度不高于28 ℃，加熱管內(nèi)供回水溫度設(shè)置為40/32 ℃，熱源來(lái)自于鍋爐60/50 ℃熱水通過(guò)板換產(chǎn)生的二次側(cè)熱水。池廳周邊地面地板輻射加熱盤(pán)管采用聚乙烯管（PE-RT），管徑的規(guī)格和厚度為De20 2.0。埋地盤(pán)管采用回折型及雙平行型，管道彎曲半徑不小于管道外徑的8 倍，最大彎曲半徑不大于管道外徑的11 倍，且埋設(shè)于填充層內(nèi)的加熱管道不應(yīng)有接頭。分、集水器及其配件（包括調(diào)節(jié)閥、排氣閥、排污閥、安裝支架、安裝箱體，支路配的溫控手輪）材質(zhì)均為銅質(zhì)。

4 防火及防排煙系統(tǒng)設(shè)計(jì)

該泳池與右側(cè)建筑通過(guò)防火墻分割開(kāi)，并且屬于單獨(dú)的防火分區(qū)。根據(jù)當(dāng)時(shí)執(zhí)行的現(xiàn)行版《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》(GB50016-2014)[5]及《浙江省消防技術(shù)規(guī)范難點(diǎn)問(wèn)題操作技術(shù)指南》（浙公通字[2017]89 號(hào)）[6]進(jìn)行相關(guān)防排煙設(shè)計(jì)。觀眾席與泳池劃分在同一個(gè)防火分區(qū)，觀眾區(qū)人員較多仍然有火災(zāi)的可能性，在游泳館的屋頂設(shè)置可開(kāi)啟電動(dòng)排煙窗，滿足自然排煙口距離防煙分區(qū)最遠(yuǎn)點(diǎn)的水平距離不大于30 m，面積不小于地面面積5%，并在距離地面高度1.3～1.5 米人員方便開(kāi)啟的位置設(shè)置手動(dòng)開(kāi)啟裝置。

5 泳池的防結(jié)露措施

室內(nèi)游泳館的溫度高，濕度大，水蒸氣分壓力也比較高，露點(diǎn)溫度高（查h-d 圖為21.6 ℃），棚面和墻壁面容易出現(xiàn)結(jié)露現(xiàn)象。表面結(jié)露會(huì)破壞保溫性能，降低材料強(qiáng)度并使表面易發(fā)生霉變導(dǎo)致金屬器件銹蝕。因此游泳館的建筑熱工處理是游泳館建筑設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。暖通設(shè)計(jì)人員要與建筑設(shè)計(jì)師密切配合，使建筑設(shè)計(jì)選用合適的建筑維護(hù)結(jié)構(gòu)材料。為了防止圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)表面結(jié)露，則需要要求圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)表面溫度不低于室內(nèi)空氣露點(diǎn)溫度。本項(xiàng)目建筑為保證立面效果，分別在北面和西面采用了落地式玻璃幕墻，由于玻璃的傳熱系數(shù)相對(duì)較高，容易形成結(jié)露現(xiàn)象。為防止玻璃窗內(nèi)表面結(jié)露，本項(xiàng)目沿圍護(hù)結(jié)構(gòu)玻璃幕墻的一周設(shè)置一排落地式暗裝風(fēng)機(jī)盤(pán)管，沿玻璃幕墻向上送熱風(fēng)，以提高玻璃幕墻內(nèi)表面溫度，避免出現(xiàn)結(jié)露現(xiàn)象。

6 結(jié)語(yǔ)

對(duì)于室內(nèi)游泳池的暖通空調(diào)工程而言，設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮多方面的因素，室內(nèi)濕度較大，既要考慮人員在水體內(nèi)及水體外的舒適度，還要考慮其他區(qū)域和房間內(nèi)人員的舒適度，并要保證工程在滿足人員舒適度的前提下，不產(chǎn)生結(jié)露現(xiàn)象，以免影響游泳館室內(nèi)的整體舒適與使用壽命。本文僅結(jié)合湖州市織里鎮(zhèn)文體中心4#中的泳池項(xiàng)目為實(shí)例，介紹了進(jìn)行游泳館暖通空調(diào)專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)的一些思路和方法，并重點(diǎn)介紹了室內(nèi)設(shè)計(jì)參數(shù)的確定依據(jù)及計(jì)算方法，以計(jì)算中最為復(fù)雜的濕負(fù)荷及除濕量為重點(diǎn)，進(jìn)行了實(shí)例計(jì)算，以期對(duì)暖通設(shè)計(jì)人員進(jìn)行同類(lèi)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)時(shí)提供幫助和參考。