游泳館暖通空調設計

高會玲

由于游泳場館能耗在建筑整體能耗分析中一直都比較突出，針對如何降低游泳館的能耗問題，在中央已經提出的“碳達峰”“碳中和”的指導思想下，本文從方案設計階段就重點考慮游泳館節能相關的措施，力爭從源頭節能。

一、工程概況

本項目位于湖北武漢蔡甸區，總建設用地面積約為79908㎡，總建筑面積為191590㎡，地上總建筑面積約為122750㎡，分兩期開發，本文重點介紹一期項目中的康體中心，該單體為體育場館，共三層，屋頂鋼桁架頂標高為40m，地上總建筑面積10322㎡，一層主要房間為羽毛球場和游泳池，一層夾層為健身房；二層主要房間為籃球場和乒乓球場；第三層為網球場。由于游泳場館的空調系統設計在該單體中屬于難點，因此本文重點介紹游泳館的恒溫恒濕系統。

二、游泳池設計要求

1. 該康體中心游泳池池水面積為220㎡，水深為0.8～1.5m，層高為6.5 m，池水溫度全年恒定在27±2℃，室內夏季溫度為30±2℃，冬季溫度為25±2℃，室內全年濕度為60±5%；泳池水溫度為28±2℃，空氣速度0.2m/s，換氣次數4次/小時。游泳池周邊地面區域考慮冬季游泳的舒適性，設置了地面輻射采暖系統，地暖熱水由地下一層換熱站提供，供回水溫為45/35℃。該部分供熱量不計入冬季空調計算負荷。

2. 室內空調設計參數詳見表1：

表1 室內設計參數

三、游泳池負荷計算

該康體中心為室內恒溫泳池，舒適度方面有著溫度、濕度、氯氣濃度、新風等多方面的空氣指標要求，其中濕度對游泳場館的舒適度影響非常大，游泳場館的除濕也是設計中的重要內容之一，詳細計算公式和步驟詳見以下章節。

由于本項目屬于娛樂性的游泳館，室內含濕量基本在15g/kg，因此采用冷卻除濕屬于性價比相對比較高的一種方式，該項目泳池濕負荷計算過程如下：

1. 泳池敞開水面散濕量

式中：

Wc—從池面產生的水蒸氣量，kg/h；

Vf—游泳池水面上的風速，一般取0.2～0.3m/s；

△P=P2- P1；P2—飽和空氣水蒸氣分壓力（水表面溫度下），Pa；

P1—水蒸氣分壓力（室內空氣），Pa；

F—游泳池水面的面積，㎡；

B—當地大氣壓，mmHg。

由以上述公式和數據計算，游泳池敞開水表面散濕量為：

表2 泳池表面散濕量

2. 室內人員的散濕量

該泳池屬于娛樂性質的，因此人均面積按4㎡/人計算，室內人員散濕量按以下公示計算：

式中：

g—成年男子的小時散濕量，123g/（h·人）；

n—室內人總數（按112人）；

n'—群體系數0.92。

計算可得：

3. 地面散濕量的計算

式中：

△t=t2-t1；

t2—室內空調計算干球溫度（取夏季29℃）；

t1—室內空調計算濕球溫度（取夏季24.6℃）；

F—池邊面積㎡（大廳面積-水池面積）；

n—潤濕系數，該項目取0.2。

表3 濕負荷計算表（無新風）

四、新風濕負荷的確定

1. 按人員所需最最小新風量

人數按大廳面積的4人/㎡，即為112人，因新風量為112·50=5600m3/h。

2. 按去除氯氣所需最小新風量計算

按美國ASHRAE標準校核：新風量=8.5m3/（h·㎡）·450㎡=3825m3/h。

3. 根據以上兩個計算值對比，新風量取最大計算值為5600m3/h；夏季室內

表4 濕負荷計算表（含新風）

4. 排風量計算

為保證室內合理的壓差值，游泳館排風量應與新風量相當，由于泳池空氣中含氯，因為一般場館為微負壓，排風量可相對新風量適當增加10%左右，室內的壓差可控制在-25Pa以內，通過計算排風量約為6160m3/h；

五、池水恒溫熱量計算

1. 泳池區水面損失的熱量（蒸發和熱傳導熱損失）

式中：r—水的汽化潛熱（kj/kg）

2. 泳池其他位置損失的熱量（如：池底、池壁、管道和設備等）

3. 補充水加熱需要的熱量

式中：

Cs—水的比熱容（kj/kg·k）4.1868

Qb—游泳池每日的補充水量(L)；16.5m3；

y—水的密度（1000kg/m3）；

tr—游泳池水的溫度（26℃）；

tb—游泳池補充水的溫度（10℃）；

t—加熱時間（12小時）。

4. 泳池熱水維持水溫的熱負荷

5. 泳池初次加熱時間校核

根據游泳池設計規范，泳池的第一次加熱，水從10℃升至26℃，必須在48h內完成，加熱所需熱量：

式中：

Cs—水的比熱容（kJ/kg·k）4.1868

V—泳池內水的總體積m3；

△t—水的溫升K

則初次加熱時，水面散發的熱量：

則池水第一次加熱時需要能源站提供的總熱量為：

則第一次加熱所需要的總熱量為：

通過以上計算可知，在考慮鍋爐房機組的時候，需要額外考慮約155kW的泳池初次加熱熱負荷才能滿足泳池的使用要求。同時設置了過渡季節排風機，換氣次數為4次/h，以達到泳池更好的除氯要求。回收。

4. 泳池空調機組工作原理（見圖1）

圖1 空調系統原理圖

六、泳池除濕熱泵工作原理

1. 泳池恒溫除濕空調設備應該秉承“高效、節能、環保和低碳”的理念，安全可靠，高效節能，機組采用能效比高的壓縮機，全面應用現代控制技術，優化控制模型，全面引入多種熱回收技術，除濕過程回收80%的濕空氣中的“潛熱”。

2. 泳池除濕空調器氣流流向

本項目的泳池恒溫除濕空調器為雙風機，其氣流流向如下：空調器內回風機先從室內吸入溫暖潮濕的空氣，少量回風通過排風管排至室外，大部分回風和新風混合后流經空調器蒸發器，加熱器在冬天接鍋爐房提供熱水(60℃)，表冷器夏季接冷凍站供應冷水（7/12℃）；混風在冬夏季分別經過加熱/冷卻降溫除濕后，由機組送風機送到室內。

3. 節能

夏季：由于夏季室外的溫度和濕度均比較高，恒溫除濕機組回收室外新風和室內回風中的熱量，由于補水水溫低于池水溫度，因此回收的熱量和恒溫除濕機壓縮機產生的熱量合并可用于加熱池水的補水，在機組冷凝器處高溫氣態冷媒和補水進行間接換熱，該回收熱量對于加熱池水雖然總量不大，但是不可忽略的一部分能量

七、空調風系統設計

游泳場館空調風系統的設計主要考慮的是游泳館的氣流組織方式要合理，減少和避免冷熱量的相互抵消。該游泳館室內不吊頂，建筑高度為6.5m，為保證游泳館人員舒適性，送風管道設置在游泳池的兩側墻體側墻安裝，頂標高為3.0m，采用單層百葉風口側送，為保證送風的均勻性，送風口設置盡可能設置的多而小，回風管則布置在泳池正上方，頂標高布置在5.5m，采用單層百葉下回。

八、結論和建議

該康體中心空調系統設置智能化自控系統，對整個體育場館進行監控，對新風和排風隨季節和室外溫度的變化而自動進行調整，在過渡季節最大限度地利用新風，自動控制壓縮機的啟停，避免了由于人工的不專業或管理不到位帶來的能源浪費問題，同時也保證了游泳館的環境條件。