摘要：本文旨在解決游泳池及淋浴系統(tǒng)中的難點(diǎn)問題，如游泳池?zé)崴傲茉崴臒嵩础?chǔ)熱水箱的容積大小、游泳池?zé)崴刂屏鞒?、電補(bǔ)熱加熱量大小的確定等。經(jīng)過熱源優(yōu)缺點(diǎn)的對(duì)比，得出游泳池應(yīng)采用購(gòu)買熱水作為熱源供應(yīng)，而淋浴熱水則可利用太陽(yáng)能系統(tǒng)提供。經(jīng)計(jì)算，確定儲(chǔ)熱水箱容積為100 m3，并且需要電補(bǔ)熱加熱量為47 kW。此外，可以將游泳池和儲(chǔ)熱水箱的廢水作為消防車的補(bǔ)給水源使用，在確保滿足需求的同時(shí)將多余的廢水排入市政污水井以實(shí)現(xiàn)節(jié)約用水的目標(biāo)。

關(guān)鍵詞：游泳池?zé)嵩矗粌?chǔ)熱水箱的容積；游泳池?zé)崴刂屏鞒?；淋浴熱水熱源；太?yáng)能系統(tǒng)電補(bǔ)熱加熱量；廢水利用

中圖分類號(hào)：TU822" " 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A" "文章編號(hào)：２０９６-2118（2024）04-0012-04

Design and Utilization of Hot Water System for Multi-Functional Training Hall of Fire Station

ZHANG Liyun1，ZHU Jingjun2，CHU Yi1

（1：Jilin Jianyuan Design Group Co.，Ltd.，Changchun Jilin 130011，China；2：China United Design Co.，Ltd.，Changchun Jilin 130000，China）

Abstract：This paper aims at solve the difficult problems in the swimming pool and shower systems，such as the heat source for swimming pool hot water and shower hot water，the size of the hot water storage tank，the control process of swimming pool hot water，and the determination of the size of electric supplementary heating.After comparing the advantages and disadvantages of heat sources，it is concluded that swimming pools should use purchased hot water as the heat source supply，while shower hot water can be provided by a solar system.After calculating，the size of the hot water storage tank is determined to be 100 m3，and the electric supplementary heating power is determined to be 47 kW.In addition，the wastewater from the swimming pool and the hot water storage tank can be used as a source of water for fire trucks，while ensuring that the demand is met and excess wastewater is discharged into the municipal sewage well to achieve the goal of saving water.

Keywords：swimming pool heat source；volume of heat storage water tank；swimming pool hot water control process；shower hot water heat source；solar energy system electric heating heat；wastewater utilization

0 引言

隨著人們對(duì)生活品質(zhì)追求的不斷提高，對(duì)游泳池及淋浴熱水的要求越來越嚴(yán)格，也越來越受到重視。多功能訓(xùn)練館是為消防戰(zhàn)士提供體能訓(xùn)練的場(chǎng)所，內(nèi)設(shè)游泳池和淋浴熱水系統(tǒng)，因此，游泳池及淋浴熱水系統(tǒng)的合理設(shè)計(jì)至關(guān)重要，如何確保其水溫成為一個(gè)重要的問題。從節(jié)水角度考慮，還需要特別關(guān)注游泳池及儲(chǔ)熱水箱廢水的利用。

1 熱源的選擇

消防站多功能訓(xùn)練館熱水系統(tǒng)包括游泳池?zé)崴土茉崴?。該系統(tǒng)采用多種形式的熱源供應(yīng)，其中常規(guī)的有燃?xì)忮仩t、太陽(yáng)能、空氣源熱泵、電鍋爐以及購(gòu)買熱水，為選擇最適合本項(xiàng)目的熱源形式，表1列舉了不同熱源優(yōu)缺點(diǎn)的對(duì)比。

由表1可知，選用購(gòu)買熱水作為游泳池?zé)嵩?，可同時(shí)滿足國(guó)家《游泳池給水排水工程技術(shù)規(guī)程》CJJ 122—2017[1]中第7.1.1條的規(guī)定。

根據(jù)國(guó)家《建筑節(jié)能與可再生能源利用通用規(guī)范》GB 55015—2021[2]中第5.2.1條的規(guī)定：新建建筑應(yīng)安裝太陽(yáng)能系統(tǒng)。本項(xiàng)目結(jié)合規(guī)范及實(shí)際情況，確定采用太陽(yáng)能作為淋浴熱水熱源，具有運(yùn)行費(fèi)用低，無危險(xiǎn)，無污染、不需要維護(hù)人員，方便易維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)。目前，太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)是在太陽(yáng)能應(yīng)用發(fā)展中具有較高經(jīng)濟(jì)價(jià)值、技術(shù)成熟且已商業(yè)化的一項(xiàng)應(yīng)用產(chǎn)品。

2 游泳池儲(chǔ)熱水箱的確定

游泳池?zé)崴捎觅?gòu)買熱水提供熱源。外購(gòu)熱水存儲(chǔ)在地下一層熱水機(jī)房?jī)?nèi)的儲(chǔ)熱水箱，儲(chǔ)熱水箱采用50 mm聚氨酯保溫。圖1為游泳池平面示意圖，圖2為游泳池剖面圖。

游泳池總體積為v1=20 m×50 m×2 m=2 000 m3，假定外購(gòu)熱水溫度為t1=70 ℃，每天水池水溫下降t2=2 ℃。游泳池水溫為t3=28 ℃，根據(jù)熱平衡公式：cv1 Δt1=cv2 Δt2，即cv1t2=cv2［t1-（t3-t2）］，將數(shù)據(jù)代入公式后為2 000×2=v2×［70-（28-2）］，得出v2=90 m3。經(jīng)計(jì)算，儲(chǔ)熱水箱需要儲(chǔ)存熱水容積至少為90 m3。經(jīng)過當(dāng)?shù)貙?shí)際調(diào)查后，運(yùn)輸熱水車輛的儲(chǔ)存容積有4種規(guī)格（見表2）。

根據(jù)運(yùn)輸熱水車輛的儲(chǔ)存容積得出3種方案：①選擇規(guī)格1，購(gòu)買6車熱水量為96 m3；②：選擇規(guī)格2，購(gòu)買5車熱水量為90 m3；③選擇規(guī)格3，購(gòu)買5車熱水量為100 m3。

綜合考慮以上3種方案后，確定儲(chǔ)熱水箱需要儲(chǔ)存熱水容積為100 m3，這樣無論購(gòu)買96 m3，90 m3，100 m3，儲(chǔ)熱水箱均能容納，也能滿足游泳池水溫的要求。

3 游泳池?zé)崴刂屏鞒?/p>

游泳池?zé)崴刂屏鞒蹋孩儆斡境嘏鋫錅囟葌鞲衅鱠，以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)水溫顯示，方便操作人員掌握運(yùn)行數(shù)據(jù)。當(dāng)溫度低于28 ℃時(shí)需加熱，先啟動(dòng)電磁閥R，再啟動(dòng)水泵2#；當(dāng)游泳池溫度達(dá)到28 ℃時(shí)停止加熱，先關(guān)閉水泵2#，再關(guān)閉電磁閥R。平時(shí)電磁閥R處于關(guān)閉狀態(tài)。共有2臺(tái)水泵2#，平時(shí)一用一備，初始加熱時(shí)需同時(shí)工作。②熱水箱配備溫度傳感器e，以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)水溫顯示，方便操作人員掌握運(yùn)行數(shù)據(jù)，且實(shí)時(shí)傳輸至管理終端，當(dāng)水溫低于30 ℃時(shí)，需要重新購(gòu)買熱水進(jìn)行補(bǔ)熱。相關(guān)字母及數(shù)字見圖3～圖4及表3。

4 太陽(yáng)能系統(tǒng)電補(bǔ)熱加熱量的確定

隆基綠能發(fā)布了《2023年氣候行動(dòng)白皮書》，旨在實(shí)現(xiàn)運(yùn)營(yíng)碳排放降低近40%的目標(biāo)，作為可再生能源，太陽(yáng)能集熱器的熱效率為50%，與傳統(tǒng)能源相比，推進(jìn)了能源的清潔、低碳和高效利用。因此，在該項(xiàng)目中，淋浴熱水采用太陽(yáng)能系統(tǒng)提供熱源，并設(shè)置了太陽(yáng)能熱水間進(jìn)行電補(bǔ)熱[3]。根據(jù)淋浴間淋浴噴頭數(shù)確定保溫水箱容積為12 t。冷水經(jīng)過太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)加熱并存儲(chǔ)在保溫水箱中，保溫水箱采用50 mm聚氨酯保溫，而后通過供水泵輸送至各用水點(diǎn)。

在冬季或太陽(yáng)能不足時(shí)，水箱水位不低于保護(hù)水位，當(dāng)水箱溫度低于設(shè)定值時(shí)，電補(bǔ)熱自動(dòng)啟動(dòng)加熱，直至水箱溫度達(dá)到設(shè)定值時(shí)停止[4]。電補(bǔ)熱的計(jì)算：根據(jù)國(guó)家《建筑給水排水設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》GB 50015—2019[5]中表3.2.12的規(guī)定，一個(gè)淋浴頭的額定流量為0.15 L/s，一個(gè)淋浴頭1 h用水量為0.15 L/s×3.6=0.54 t，冷水由10 ℃加熱到40 ℃，根據(jù)公式Q=cmΔt可知，1個(gè)淋浴頭1 h需要的熱量為Q1=4.187 kJ/（kg·℃）×0.54 t×1 000 kg/t×（40-10）℃=67 829.4 kJ，設(shè)計(jì)中淋浴頭22個(gè)，需要總熱量為Q總=67 829.4 kJ×22個(gè)=1492 246.8 kJ。那么，需要的太陽(yáng)能熱水箱容積為V=1 492 246.8 kJ/［4.187 kJ/（kg·℃）×1 000 kg/t×（40-10）℃］=12 t。12 t太陽(yáng)能熱水需要的熱量為Q2=4.187 kJ/（kg·℃）×12 t×1 000 kg/t×（40-10）℃=1 507 320 kJ，考慮12 t水被加熱需要9 h，則太陽(yáng)能電補(bǔ)熱為1 507 320 kJ/（9 h×3 600）=46.5 kW。本設(shè)計(jì)選用太陽(yáng)能電補(bǔ)熱為47 kW。

5 廢水利用

游泳池的水容積為2 000 m3，儲(chǔ)熱水箱容積為100 m3，在考慮節(jié)水的前提下，當(dāng)游泳池或儲(chǔ)熱水箱需要排水時(shí)，應(yīng)充分利用這部分廢水。作為消防站項(xiàng)目，園區(qū)內(nèi)設(shè)有訓(xùn)練塔，當(dāng)消防員進(jìn)行訓(xùn)練時(shí)，可以充分利用游泳池及儲(chǔ)熱水箱廢水作為消防車的補(bǔ)給水源。只有多余的廢水才會(huì)排入市政污水井，以實(shí)現(xiàn)節(jié)水的目的。游泳池廢水利用方案見圖5，熱水機(jī)房集水坑排水系統(tǒng)見圖6，儲(chǔ)熱水箱廢水利用設(shè)計(jì)見圖7。

6 結(jié)語(yǔ)

1） 游泳池的熱源為購(gòu)買熱水，經(jīng)運(yùn)輸車貯入儲(chǔ)熱水箱內(nèi)，由于運(yùn)輸車的規(guī)格不同，為了使儲(chǔ)熱水箱能適應(yīng)多種運(yùn)輸車的規(guī)格，在確定其容積時(shí)需綜合考慮相關(guān)因素。通過本文的研討，最終確定儲(chǔ)熱水箱的容積為100 m3，這樣無論運(yùn)輸車規(guī)格是16 m3，18 m3，20 m3，儲(chǔ)熱水箱均能容納，也能滿足游泳池水溫的要求。

2） 要想游泳池水溫保持恒溫，因此必須對(duì)游泳池?zé)崴M(jìn)行自動(dòng)控制。本文詳細(xì)闡述了游泳池?zé)崴刂屏鞒?，以?shí)現(xiàn)系統(tǒng)的高質(zhì)量運(yùn)行和良好的使用效果。

3） 淋浴的熱源為太陽(yáng)能系統(tǒng)，既滿足了規(guī)范要求，又滿足了實(shí)際需求。本文根據(jù)實(shí)際工程情況，全面研究了電補(bǔ)熱的加熱量，從而解決了太陽(yáng)能不足的問題，加快了太陽(yáng)能系統(tǒng)在綠色低碳生活中的應(yīng)用。

4） 游泳池及儲(chǔ)熱水箱的廢水，當(dāng)需要排放時(shí)，常規(guī)設(shè)計(jì)是將廢水排入市政污水井內(nèi)，但從節(jié)水的角度考慮，設(shè)計(jì)時(shí)將此部分廢水用于消防員訓(xùn)練使用，多余廢水才排入市政污水井內(nèi)。

5） 太陽(yáng)能系統(tǒng)越大，其環(huán)境效益及綠色低碳效益就越顯著。然而，這也意味著初投資規(guī)模就越大。因此，需要進(jìn)一步研究如何將太陽(yáng)能與其他可再生能源相結(jié)合利用，以實(shí)現(xiàn)初投資和運(yùn)行費(fèi)用方面的效益最大化。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]中國(guó)建筑設(shè)計(jì)院有限公司，貴州建工集團(tuán)第一建筑工程有限責(zé)任公司.游泳池給水排水工程技術(shù)規(guī)程：CJJ 122—2017[S].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2017.

[2]中華人民共和國(guó)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.建筑節(jié)能與可再生能源利用通用規(guī)范：GB 55015—2021[S].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2021.

[3]劉文龍.太陽(yáng)能輔助電加熱聯(lián)合熱水供給系統(tǒng)節(jié)能控制[J].自動(dòng)化儀表，2020，41（7）：45-47，51.

[4]徐以時(shí).太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)貯熱及輔助加熱設(shè)備優(yōu)化設(shè)計(jì)[J].中國(guó)給水排水，2010，26（14）：59-62.

[5]華東建筑集團(tuán)股份有限公司.建筑給水排水設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)：GB 50015—2019[S].北京：中國(guó)計(jì)劃出版社，2019.

編輯：劉 巖