李林林

七冶建設集團有限責任公司

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

1 工程概況

織里鎮(zhèn)文體中心項目位于湖州市織里鎮(zhèn)，基地面積65000 m2，總建筑面積為106087 m2，總計容面積：61768 m2。分4 棟樓及地下，其中泳池項目位于4 號樓西側(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，可分為娛樂性室內(nèi)游泳館和體育比賽訓練的室內(nèi)游泳館兩類[1]。本項目室內(nèi)游泳館為娛樂型游泳館，以娛樂為主，但也設置了觀眾席。泳池采用標準水池（50 m×21 m），泳池上空建筑完成面高度為16.38 m，地下一層設有設備用房?；緟?shù)如下表1。

表1 泳池基本參數(shù)

2 設計參數(shù)的確定

2.1 室內(nèi)外設計參數(shù)

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

表2 室外主要計算參數(shù)

室內(nèi)設計參數(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《體育建筑設計規(guī)范》(JGJ-2003)[2]的建議值及《游泳館空調(diào)設計》中對游泳館室內(nèi)設計參數(shù)的建議作為參考[3]。本項目的空調(diào)室內(nèi)設計參數(shù)見表3。

表3 主要區(qū)域室內(nèi)設計參數(shù)

2.2 游泳館濕負荷計算

游泳館的濕負荷很大，主要包括三部分：池水的蒸發(fā)量，池邊濕潤地面的產(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《實用供熱空調(diào)設計手冊（第二版）》中計算時刻敞開水面的蒸發(fā)散濕量[4]：

式中：W1為計算時刻敞開水面的蒸發(fā)散濕量，kg/h；Fτ為計算時刻的蒸發(fā)表面積，m2；g 為水面的單位蒸發(fā)量，kg/(m2·h)，可通過《實用供熱空調(diào)設計手冊（第二版）》表查得；B 為標準大氣壓，101325 Pa；B'為當?shù)貙嶋H大氣壓，Pa。

查表并結(jié)合水溫27 ℃，泳池設計室溫29 ℃，濕度65%通過內(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)設計》（第二版）根據(jù)湖南省建筑設計院的實測，對于池邊濕潤地面的散濕量計算方法進行計算：

式中：W2為池邊濕潤地面產(chǎn)濕量，kg/h；α 為空氣與水表面的對流換熱系數(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?shù)卮髿鈮旱?3.7 ℃；F1為濕潤地面面積，m2，無法確定時可按池邊面積的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)設計人員散濕算。但應注意到，室內(nèi)人數(shù)應是館內(nèi)總?cè)藬?shù)減去池水中的人數(shù)，因為池水中的人員散濕已包括在池水蒸發(fā)量之中[3]。根據(jù)《實用供熱空調(diào)設計手冊（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《實用供熱空調(diào)設計手冊（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《實用供熱空調(diào)設計手冊（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 游泳館的濕負荷

游泳館的濕負荷為池水的蒸發(fā)量和池邊溫潤地面的產(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)設備的總除濕量還應包括新風除濕量W4：

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

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

3 空調(diào)通風及供暖系統(tǒng)設計

3.1 通風量的確定

館內(nèi)通風量的計算需要考慮達到以下幾個目的：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量，達到此目的需分別進行通風量計算并取其中最大值作為設計依據(jù)。通風量經(jīng)計算最終確定數(shù)值不小于12000 m3/h，并且將其考慮在泳池專用空調(diào)設備之中，冬夏季采用新風量不小于該值，過渡季盡可能加大新風量且按照不小于空調(diào)設備自身總風量的50%考慮，并設計相對應的排風量。

3.2 空調(diào)設計

游泳館的空調(diào)冷熱負荷與其他民用建筑類似，由維護結(jié)構(gòu)傳熱，人員，燈管，設備散熱及其他等組成，其計算方法按照《民用建筑供暖通風與空氣調(diào)節(jié)設計規(guī)范》規(guī)定進行。但需注意的是，游泳館內(nèi)熱負荷計算中還需計算池水蒸發(fā)導致潛熱冷負荷。計算結(jié)果如表4：

表4 泳池計算結(jié)果

經(jīng)計算泳池區(qū)域、看臺區(qū)域總除濕負荷為224.9 kg/h，考慮夏季的新風濕度較大，總除濕量為314 kg/h，泳池區(qū)域、看臺區(qū)總熱負荷1083/kW，總冷負荷為822 kW。冬季時采用泳池專用空調(diào)，幕墻低矮風盤及地板輻射采暖，其中泳池專用空調(diào)承擔熱負荷797 kW，地板輻射采暖負荷為157 kW，幕墻低矮風機盤管采暖負荷110.8 kW。夏季時，采用泳池專用空調(diào)、幕墻低矮盤管制冷，其中泳池專用空調(diào)冷負荷702 kW，幕墻風機盤管冷負荷120 kW。在玻璃幕墻底部設置低矮型風機盤管，針對幕墻進行處理，防止其結(jié)露。

合理設置空調(diào)通風氣流組織對于游泳館室內(nèi)溫度場、風速場的合理分布、除濕及防結(jié)露等方面均較為重要。本設計采用上部用旋流風口送風，側(cè)邊回風的全空氣系統(tǒng)。使用兩臺空調(diào)處理設備，每臺處理風量均為41000 m3/h。夏季對室內(nèi)空氣及室外引進的新風進行降溫、除濕處理。冬季采用熱風供暖、地面輻射供暖及池廳四周設計暗裝低矮風機盤管相結(jié)合的空調(diào)方式。

選用2 臺泳池專用空調(diào)滿足除濕負荷，制冷量不足部分（822-205 2=292 kW）由大空調(diào)系統(tǒng)提供，即由本項目選用的離心式冷水機組提供的7/12 ℃的冷水接入泳池專用空調(diào)機組內(nèi)增設的盤管輔助供冷。冬季該專用空調(diào)室內(nèi)蒸發(fā)器先對循環(huán)空氣進行冷卻除濕，以降低室內(nèi)空氣濕度，并通過室內(nèi)冷凝器等濕加熱冷卻除濕后的空氣（冷卻除濕時機組產(chǎn)生的廢熱，可通過循環(huán)水加熱泳池池水，若仍有多余熱量可通過室外冷凝器散掉）。大部分空調(diào)熱負荷（797 kW），由泳池專用空調(diào)機組內(nèi)增設的盤管提供，熱源由真空燃氣熱水鍋爐供給。該泳池空調(diào)工作流程簡圖如圖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)設計

泳池周邊的人員活動區(qū)域設計低溫熱水輻射供暖系統(tǒng)，在增加人員舒適度的同時也負擔一部分熱負荷。室內(nèi)地表面平均溫度不高于28 ℃，加熱管內(nèi)供回水溫度設置為40/32 ℃，熱源來自于鍋爐60/50 ℃熱水通過板換產(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，且埋設于填充層內(nèi)的加熱管道不應有接頭。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)設計

該泳池與右側(cè)建筑通過防火墻分割開，并且屬于單獨的防火分區(qū)。根據(jù)當時執(zhí)行的現(xiàn)行版《建筑設計防火規(guī)范》(GB50016-2014)[5]及《浙江省消防技術(shù)規(guī)范難點問題操作技術(shù)指南》（浙公通字[2017]89 號）[6]進行相關(guān)防排煙設計。觀眾席與泳池劃分在同一個防火分區(qū)，觀眾區(qū)人員較多仍然有火災的可能性，在游泳館的屋頂設置可開啟電動排煙窗，滿足自然排煙口距離防煙分區(qū)最遠點的水平距離不大于30 m，面積不小于地面面積5%，并在距離地面高度1.3～1.5 米人員方便開啟的位置設置手動開啟裝置。

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)露會破壞保溫性能，降低材料強度并使表面易發(fā)生霉變導致金屬器件銹蝕。因此游泳館的建筑熱工處理是游泳館建筑設計的關(guān)鍵。暖通設計人員要與建筑設計師密切配合，使建筑設計選用合適的建筑維護結(jié)構(gòu)材料。為了防止圍護結(jié)構(gòu)內(nèi)表面結(jié)露，則需要要求圍護結(jié)構(gòu)內(nèi)表面溫度不低于室內(nèi)空氣露點溫度。本項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，本項目沿圍護結(jié)構(gòu)玻璃幕墻的一周設置一排落地式暗裝風機盤管，沿玻璃幕墻向上送熱風，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

對于室內(nèi)游泳池的暖通空調(diào)工程而言，設計時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#中的泳池項目為實例，介紹了進行游泳館暖通空調(diào)專業(yè)設計的一些思路和方法，并重點介紹了室內(nèi)設計參數(shù)的確定依據(jù)及計算方法，以計算中最為復雜的濕負荷及除濕量為重點，進行了實例計算，以期對暖通設計人員進行同類項目的設計時提供幫助和參考。