嚴寒區，寒冷區泳池區使用普通空調箱空調設計討論

趙巖

中國京冶工程技術有限公司 北京 100088

1 泳池的室內設計參數

1.1 室內溫、濕度

1.1.1 根據《體育建筑設計規范》JGJ31-2003

泳池區：

夏季：26℃～29℃的室溫，60%～70%相對濕度。

冬季：26℃～29℃的室溫，60%～70%相對濕度。

2 空調季節池區空調的設計

由于泳池的使用特點，決定泳池了有嚴格的溫度和濕度要求，不論冬季和夏季，下面那我們來研究一下夏季、冬季的空調使用方式[1]。

2.1 夏季空調

2.1.1 為了方便闡述，引用《游泳館空調設計》的成熟的數據進行舉例。

北京地區泳池，泳池池水面積50m×25m，夏季是室外空調計算溫度tw=33.2℃，濕球溫度ts=26.4℃，大氣壓力B=749mmHg，室內設計參數tn=28℃，相對濕度?=70%，露點溫度tl=22℃。新風量22500m3/h。室內余熱313.2kW，室內余濕254.35kg/h。

由此可見：?=313.2/254.35×3600=4433kJ/kg。

由于室內的濕負荷比較大，所熱濕比線比較平坦，室內露點是21.9℃，所以送風點的干球送風溫度為23℃比室內露點高1℃，以23℃為基準，做一條水平的線，交到?線上，從而得出室內的送風點；再從室內送風點做一條垂直的線，交在相對濕度95%的線上，可找出機器露點溫度。根據公式：G=Q/（hn-hs）可算出總送風量，

G=313.2/（71.4-59.1）×3600/1.2（m3/h）=76390（m3/h）。新風量為225100m3/h（新風量的取值按18m3/（h.㎡）則可得出混合點。

計算出機組盤管冷量Q冷=G（h h-h l）=76390×1.2×（74.7-55.9）÷3600=478.7kW。

其中：hh－混合點的焓值；hl－機器露點的焓值。

盤管的再熱量亦可通過焓濕圖上機器露點的焓值與送風點的焓值以及總送風量計算得出。

其中：hs－送風點的焓值；hl－機器露點的焓值。

總結，由上可見，夏季泳池區空調的計算方法，夏季空調的計算方法與普通的空調系統的計算方法基本相似，只是由于室內的濕負荷大，?線比較平緩，需要經過再熱才能找到送風點。

2.2 冬季空調

2.2.1 冬季泳池的空調與常規的冬季空調相比有一些較大的區別，常規的空調冬季為了滿足室內的舒適度需要加濕，而泳池的冬季空調為了控制室內的濕度是需要除濕的。

2.2.2 下面看一下冬季泳池空調的計算過程，沿用上面例子的基本參數，泳池池水面積仍為50m×25m，室內設計參數tn=28℃，相對濕度?=70%，露點溫度tl=22℃。冬季是室外空調計算溫度tw=-9.9℃，濕球溫度ts=-11.5℃，大氣壓力B=766mmHg，新風量22500m3/h。室內余熱-400kW，室內余濕仍為254.35kg/h。

由此可見：?=-400/254.35×3600=-5661kJ/kg。

在暖通空調中，結合空調末端的送風風速的要求，我們一般控制制熱時送風溫度不大于48℃，因為如果高于48℃的話，往下送熱風就會比較困難。可以看一下不同溫度下的空氣密度：標準大氣壓下，46.85℃時空氣的密度為1.1032kg/m3，標準大氣壓下26.85℃時空氣的密度為1.1769kg/m3，空氣密度在小數點后兩位產生不同。可見送風溫度越高，空氣密度越小，空氣密度差越大，越難往下送熱風。如果控制送風溫度≤48℃時，要想與?線相交取得較高溫度的送風點，則需要等溫加濕來實現。

圖1 空氣處理過程

根據公式：G=Q/（hn-hs）可算出總送風量， G=400/（85.7-74.1）×3600/1.2（m3/h）=103448（m3/h），由此可見此方法所計算出的送風量比夏季送風量76390（m3/h）要大，那么這臺空調機組風機的風量就需按照滿足冬季的送風量來選擇了，新風量仍為22500（m3/h）。

機組的加熱量：Q=Q1+Q2=G新（hw1-hw2）+G總（hh-hj2）=22500×1.2×[11.9-（-8.3）]÷3600+103448×1.2×（82.6-57.7）÷3600=151.5+858.6=1010.1kW。

其中：Q－機組加熱量；Q1－預熱盤管加熱量；Q2－二次加熱盤管加熱量；hw1－室外點1的焓值；hw2－室外點2的焓值；hh－混合點的焓值；hj2－相交點2的焓值。

系統的加濕量：W=G總（d1-d2）=103448×1.2×（14.4-13.2）/1000=99kg/h。

其中：d1—相交點1的含濕量；d2—相交點2的含濕量。

可見，用等溫加濕的方法，系統的送風量相比夏季制冷時要大，且多了一套等溫加濕裝置[2]。

2.2.3 泳池區域本就需要除去多余的濕量，現在為取得溫度合適的送風點則需要加濕，不是很經濟。那么有沒有更好的辦好呢？既不用加濕，又能在溫度合理的范圍內取得送風點？

見如下截圖：

圖2 空氣處理過程

當使?線向變得更平坦一些，則有機會和混合點的直熱線相交，經與熱濕比線刻度圖表比較，?=-1400kj/kg時可以與48℃等溫線以及混合點的直熱線相交。當?=-1400kj/kg時（?=Q/W）由于室內的濕負荷并沒有減少，那么變化的只能是由空調處理的熱負荷：Q=G（hn-hs）= 76390×1.2×（79.3-71.4）÷3600=201kW，那么剩下的199kW（400kW-201kW=199kW）的室內熱負荷將由散熱器系統提供。

機組的加熱量：Q=Q1+Q2= G新（hw1-hw2）+G總（hh-hj2）= 22500×1.2×[11.9-（-8.3）] ÷3600+76390×1.2×（79.3-53）÷3600=151.5+670=821.5kW。

其中：Q－機組加熱量；Q1－預熱盤管加熱量；Q2－二次加熱盤管加熱量；hw1－室外點1的焓值；hw2－室外點2的焓值；hh－混合點的焓值；hj2－相交點2的焓值。

關于散熱器的選擇：

項目的供回水溫度為：75℃/50℃，室內設計溫度28℃。散熱器△T=（75+50）/2-28=34.5℃

選擇鋼鋁復合散熱器，當△T=34.5℃，中心距為80mm時，散熱量為64.8W/片，按照一組20片計算，則需要的組數 n=199000/（64.8×20）=153.5組 ，根據散熱器樣本，每一片散熱器片的寬度為70mm，那么153.5組散熱器的長度為：153.5×20×0.07=214.9m，幾乎與泳池區的周長[2×(7237)=218]相等。

總結，由上可見，為了不給機組加濕，從而分出大量的室內負荷交由散熱器系統承當，雖然有利于解決外窗防結露的問題，但是散熱器布置太多，影響了整個泳池區的美觀。

2.2.4 上述兩種方法均不能完美的解決冬季泳池區的供熱，一種是使風量變大，增大初投資以及供熱量，另一種雖然減少了風量，但散熱器的大量布置又影響了池區的美觀。那么能否把這兩種方法有效的結合一下呢？

在風機選用與夏季制冷同樣風量時，空調機組所提供的熱量為：

Q = G (hs-hn)= 76390×1.2×(85.7-71.4)÷3600=364kW，

其中：hs－相交點1的焓值；hn－室內點焓值。

其余36kW（400kW-364kW=36kW）的熱量由散熱器來承擔，散熱器的組數為：n=36000/(64.8×20)=27.7組

機組的加熱量：Q=Q 1+Q 2=G新(h w 1-hw2)+G總(hh-hj2)= 22500×1.2×[11.9-(-8.3)]

÷3600+76390×1.2×(79.3-53)÷3600=151.5+670=821.5kW。

其中：Q－機組加熱量；Q1－預熱盤管加熱量；Q2－二次加熱盤管加熱量；hw1－室外點1的焓值；hw2－室外點2的焓值；hh－混合點的焓值；hj2－相交點2的焓值。

系統的加濕量：W=G總(d1-d2)=76390×1.2×(14.4-11.9)/1000=229kg/h。

其中：d1－相交點1的含濕量；d2－相交點2的含濕量。

此方法也可以根據平面先確定可布置的散熱器組數，帶散熱器組數布置完畢后，室內剩余的熱量由空調提供，從而反推出機組的送風量和耗熱量[3]。

由上可見，選擇了給機組加濕以及增設散熱器系統反而是系統看起來更合理了一些。

3 結束語

下面我們比較一下上面兩種冬季制熱系統配置的優缺點。

采用等溫加濕方法。優點：獲得合理的制熱送風溫度。缺點：風量較夏季變大，增加了風道管路面積；增加了一套加濕設施；沒有幫助外維護結構進行防結露。

采用等溫加濕方法+散熱器系統。優點：獲得合理的制熱送風溫度；散熱器系統有助于外窗防結露；散熱器系統可在夜間值班可采用；風機送風量可與夏季相同沒有增加管路系統用量。缺點：增加了一套加濕設施，增加一套散熱器系統，增加了初投資。