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一、概述
1.引言
随着人民生活水平的提高,游泳这项竞技性体育项目,逐渐成为大众的体育活动,游泳馆需要舒适的环境,其暖通设计尤为重要。
2.游泳馆的特点
(1)热湿负荷大
室内游泳馆空间高大常年运行,考虑到舒适度因素,室内温度较其他功能房间高,公共类泳池池水温度一般在26~28度之间,室内环境温度比池水温度高1~2度,对于冬季室外温度较低的地区,加热室外新风的耗热量也会较大。
室内游泳馆水面较大,池面有大量水气蒸发,池区周边地面湿润,也会有相应的水分蒸发,加上正常的人体散湿量,总湿负荷较其他类型空调房间大很多。
(2)围护结构易结露
冬季特别是室外气温较低的地区,室内外温差较大,室内处于高温高湿的环境,围护结构处如:墙面、玻璃、顶棚容易发生结露现象,导致滴水现象,也会对墙体顶棚材料产生不利影响。
(3)室内空气质量差
由于人员卫生要求,游泳馆池水需进行消毒,消毒采用的药剂通常会产生一些刺激性气味,例如:采用液氯消毒,随着水分蒸发,室内氯气含量增加,室内空气质量下降。
二、游泳馆暖通设计
1.室内设计参数
游泳馆按其使用功能可分为比赛性游泳馆、训练性游泳馆、娱乐性游泳馆和治疗性游泳馆等。根据其规模大小以及功能不同,对室内环境参数:水温、空气温度、相对湿度和风速的要求不尽相同。游泳馆的室内环境首先要考虑游泳者的舒适要求。人体对环境的温度要求与人的活动状况有关,游泳者对水温的要求在活动量小的情况下要求水温高,反之活动量大时要求水温低,以保持人体的热平衡,使人感到舒适。
游泳池的水温多采用26~28度,游泳馆池厅的空气温度对游泳者的舒适感也是很重要的,游泳者離开池水,就处在池厅的空气环境中,特别是人体刚出水面时,若温度太低,则会感到寒冷不适,池厅空气的温度比池水温度高才舒适,一般取室内环境温度比池水温度高1~2度,即28~30度之间。
游泳馆池厅空气的相对湿度对人们的舒适感也有影响,相对湿度太低空气中水蒸汽的分压力低,人体表面的水分蒸发快,迅速带走人体的蒸发潜热,使人感到寒冷。若相对湿度太高,汗不易蒸发,闷热。特别是冬季室外温度低,室内空气的露点温度提高,围护结构容易结露,甚至池厅雾气蒙蒙,使人感觉很不舒服。池厅的空气相对湿度一般不超过70%。
游泳馆池厅空气的空气流速太大,会加速游泳者身上的水分蒸发,而感到寒冷。因此对其风速也有所限制,一般为0.2~0.3m/s之间,这指距地2. 4 m以下的范围内。
2.防止围护结构结露
游泳馆由于室内空间大,特别是游泳池的池面有大量的水分不断蒸发,湿负荷很大,游泳馆的相对湿度一般控制在50%?70%,国际泳联要求含湿量<14g/kg即相当于空气露点温度不高于19.5度,对于冬季室外温度较低的地区,必须釆取措施防止围护结构内表面结露产生凝结水,以免墙面和屋顶内表面发霉,若围护结构内部结露,还可能产生冰冻,破坏围护结构的保温性能,影响建筑物的寿命。防止结露的措施如下:对围护结构进行良好的保温,比如增加保温材料厚度,降低传热数值。在冬季,游泳馆内的水蒸汽分压力较大,如果围护结构的内表面温度低于馆内空气露点温度,就会产生结露。我们可根据热量平衡计算出允许的围护结构的传热系数值。
K max (tn -tw) = an(tn- tl) (2-1)
K max = an(tn- tl) / (tn -tw) (2-2)
式中:K max 传热系数,(W / m 2·℃);
an 围护结构内表面放热系数,(W / m 2·℃);
tn 室内温度,(℃);
tw 室外温度,(℃);
tl 围护结构内表面温度,(℃),建议取比室内露点温度高1度;
冬季围护结构的内表面温度必须比游泳馆内空气露点高,一般高1?2度。一般情况下游泳馆的围护结构的K值较一般建筑低,在K值确定后,选择保温材料时也应根据游泳馆的特点选择保温性能好、吸水率低、水蒸汽渗透阻小的保温材料。另外要切实解决好围护结构局部如墙角、过梁等处的"冷桥”问题。保温层应在室外侧, 隔气层在室内侧,主体结构设在靠近室内侧等。
3.釆暖、通风、空调措施
(1)采暖
池岸区设置地板辐射采暖,可以解决游泳者的足部寒冷问题,舒适感好。当外围护有窗时,需考虑防止起雾结露的措施,如在窗台下设散热器、向玻璃窗送干热风、落地窗设置地面对流器等方式。
(2)通风与空调
由于室内游泳池的水面很大,水分不断蒸发,产湿量很大,使池厅空气湿度逐渐增加,当游泳池釆用氯气消毒时,氯气与空气中的水分结合产生有腐蚀性的酸性气体。因此通风的主要任务是把池厅水面不断蒸发的水蒸汽和散发的有害气体迅速排走,并使池厅空气露点温度控制在规定的数值内,达到防止建筑围护结构结露。先要计算散湿量,其中包括人体散湿量、池水面散湿量、池边散湿量、新风湿量,CJJ122-2017《游泳池给水排水工程技术规程》中有相关计算公式,再计算把这些湿量带走所需要的通风量。一般仅用通风消除余湿在夏季所需要的通风量最大,所以选择通风设备时应以最大通风量为准。
由于目前大多数游泳池采用化学药剂消毒,这些也会有部分残留在池水中,随着水分蒸发进入空气中,一般通风系统的空气不能循环使用,要采用全新风系统,故游泳池厅内的通风系统应独立设置,并使池厅对建筑物的其他部分形成负压。如采用全新风系统,将造成能量的浪费,因此泳池空调系统应考虑热回收,经济允许的情况下可采用除湿热泵空调机组,进行能量的回收利用,完成空调、除湿、池水加热的功能。即室内热湿空气降温除湿同时回收其释放的热量给池水加热。 三、设计实例
1.河北崇礼某五星级酒店游泳馆
室外气象参数:夏季:空调干球温度27.8℃,空调湿球温度19.3℃,冬季:空调室外干球温度-27.4℃,相对湿度68%。池水温度27℃。室内设计参数:夏季28℃,相对湿度65%;冬季29℃,相对湿度50%。
本项目空调采用除湿热泵机组,幕墙处设置地面对流器冬季提高幕墙内表面温度,泳池周边设置地板辐射采暖。
空调处理机组通常冬季过程为:室外新风经预热后与室内回风混合,加热至L点经加湿或除湿至室内送风状态点O。此项目冬季室外空气湿度比较低,新风具有很好的除湿能力,可以抵消一部分房间湿负荷,冬季室内相对湿度需要根据热湿负荷值,通过焓湿图试算确定。
室内温度29℃情况下,分别按60%、35%、50%进行焓湿图绘制,相对湿度60%时,L点至O点需要进行加湿处理,说明室内湿度设定值偏高;相对湿度35%时 ,L点至O点需要进行除湿处理,说明室内湿度设定值偏低;相对湿度50%时,L点至O点基本重合,说明室内湿度设定值合适。
经计算比较夏季总除湿量大于冬季,除湿热泵机组的参数按照夏季工况选取。另外,除湿热泵机组需要在设备表中标注,除湿用翅片式蒸发器、再热翅片式冷凝式采用铜翅片或铝翅片加防腐处理。
2.北京某中學游泳馆
某普通中学的游泳馆,馆内只设一个35x16.5 m游泳池,无观众席,游泳馆设在教学楼的地下室,仅用于教学,不对外开放,寒暑假不用,业主初投资较紧张。根据本游泳池的用途和初投资情况进行采暖通风设计。
由于游泳池无论什么季节,只要使用就需要通风,因此游泳池的池厅釆暖必须结合通风要求,釆用热风釆暖。但仅用热风釆暖还不能有效地解决池厅的釆暖问题,还要增加辅助采暖。由于游泳池设在地下室,只有几个小窗井,冬季围护结构热损失不大。辅助采暖采用地板辐射采暖,可以解决游泳者的足部寒冷问题,人的舒适感好。设置板式热交换机组,把从学校锅炉房来的80/60°C的一次水转换为45/35°C的二次水作为地板辐射采暖热源,并在二次水侧设膨胀水箱定压。更衣室、浴室和卫生间均设采暖。
游泳馆设在地下室,没有观众席,夏季从围护结构传入的热量很小,照明发热量和水池水分蒸发的汽化潜热带到空气中的热量大一些。但水池的散湿量很大,通风设计主要是把池厅散发的水蒸汽和有害物如氯气带走,达到去湿,防止建筑围护结构结露。由于本游泳馆 仅供普通中学的教学使用,为满足游泳者舒适感的温度和湿度要求不像大型比赛游泳馆那么严格,考虑到建设单位对建设初投资费和运行费用的承受能力及使用情况(寒暑假不使用),根据北京的气象条件,本设计不考虑制冷空调。设计中用一套新风机组,采用直流系统,空气不循环使用,使池厅的相对湿度维持在允许的范围内,给游泳者一个较舒适卫生的环境。机组内有加热设备,可根据需要送热风。
游泳馆池厅的通风系统设计,风管设在池厅一端,用很多小风口向池区比较均匀的送风,风口离地面2.8 m。在池厅的另一端均匀布置5台轴流通风机排风,把湿空气和有害气体排到室外。风机安装在池厅的墙上最高处。通风系统的风管短,不暴露在池厅中,通风的气流组织较顺,没有死角,也没有迂回。
更衣室、淋浴室和卫生间设独立的排风系统,排除湿气和其他有害气体。游泳馆中的办公、管理和其它房间设有单独的送风系统,相对于游泳池为正压。此项目己竣工,使用效果较好。
四、总结
游泳馆的室内环境参数:水温、空气温度、相对湿度和风速,主要根据人体的舒适要求而定。
游泳馆的散湿量大,排除室内余湿是设计的重点。
游泳馆的湿度大、温度高,土建设计和暖通设计,必须通过计算釆取措施防止围护结构结露。
游泳馆的采暖方式为热风采暖与辅助釆暖(散热器采暖,辐射采暖、地面对流器)相结合的方式,有条件者最好设地板辐射采暖,可解决游泳者的足部寒冷问题。
采用何种系统形式,需要结合项目地室外参数、使用要求并结合业主初投资统一考虑。
参考文献:
[1]实用供热空调设计手册;中国建筑工业出版社;2008年5月.
[2]体育建筑空调设计;中国建筑工业出版社;1995年10月.
(作者单位:迈进工程设计咨询(北京)有限公司)
1.引言
随着人民生活水平的提高,游泳这项竞技性体育项目,逐渐成为大众的体育活动,游泳馆需要舒适的环境,其暖通设计尤为重要。
2.游泳馆的特点
(1)热湿负荷大
室内游泳馆空间高大常年运行,考虑到舒适度因素,室内温度较其他功能房间高,公共类泳池池水温度一般在26~28度之间,室内环境温度比池水温度高1~2度,对于冬季室外温度较低的地区,加热室外新风的耗热量也会较大。
室内游泳馆水面较大,池面有大量水气蒸发,池区周边地面湿润,也会有相应的水分蒸发,加上正常的人体散湿量,总湿负荷较其他类型空调房间大很多。
(2)围护结构易结露
冬季特别是室外气温较低的地区,室内外温差较大,室内处于高温高湿的环境,围护结构处如:墙面、玻璃、顶棚容易发生结露现象,导致滴水现象,也会对墙体顶棚材料产生不利影响。
(3)室内空气质量差
由于人员卫生要求,游泳馆池水需进行消毒,消毒采用的药剂通常会产生一些刺激性气味,例如:采用液氯消毒,随着水分蒸发,室内氯气含量增加,室内空气质量下降。
二、游泳馆暖通设计
1.室内设计参数
游泳馆按其使用功能可分为比赛性游泳馆、训练性游泳馆、娱乐性游泳馆和治疗性游泳馆等。根据其规模大小以及功能不同,对室内环境参数:水温、空气温度、相对湿度和风速的要求不尽相同。游泳馆的室内环境首先要考虑游泳者的舒适要求。人体对环境的温度要求与人的活动状况有关,游泳者对水温的要求在活动量小的情况下要求水温高,反之活动量大时要求水温低,以保持人体的热平衡,使人感到舒适。
游泳池的水温多采用26~28度,游泳馆池厅的空气温度对游泳者的舒适感也是很重要的,游泳者離开池水,就处在池厅的空气环境中,特别是人体刚出水面时,若温度太低,则会感到寒冷不适,池厅空气的温度比池水温度高才舒适,一般取室内环境温度比池水温度高1~2度,即28~30度之间。
游泳馆池厅空气的相对湿度对人们的舒适感也有影响,相对湿度太低空气中水蒸汽的分压力低,人体表面的水分蒸发快,迅速带走人体的蒸发潜热,使人感到寒冷。若相对湿度太高,汗不易蒸发,闷热。特别是冬季室外温度低,室内空气的露点温度提高,围护结构容易结露,甚至池厅雾气蒙蒙,使人感觉很不舒服。池厅的空气相对湿度一般不超过70%。
游泳馆池厅空气的空气流速太大,会加速游泳者身上的水分蒸发,而感到寒冷。因此对其风速也有所限制,一般为0.2~0.3m/s之间,这指距地2. 4 m以下的范围内。
2.防止围护结构结露
游泳馆由于室内空间大,特别是游泳池的池面有大量的水分不断蒸发,湿负荷很大,游泳馆的相对湿度一般控制在50%?70%,国际泳联要求含湿量<14g/kg即相当于空气露点温度不高于19.5度,对于冬季室外温度较低的地区,必须釆取措施防止围护结构内表面结露产生凝结水,以免墙面和屋顶内表面发霉,若围护结构内部结露,还可能产生冰冻,破坏围护结构的保温性能,影响建筑物的寿命。防止结露的措施如下:对围护结构进行良好的保温,比如增加保温材料厚度,降低传热数值。在冬季,游泳馆内的水蒸汽分压力较大,如果围护结构的内表面温度低于馆内空气露点温度,就会产生结露。我们可根据热量平衡计算出允许的围护结构的传热系数值。
K max (tn -tw) = an(tn- tl) (2-1)
K max = an(tn- tl) / (tn -tw) (2-2)
式中:K max 传热系数,(W / m 2·℃);
an 围护结构内表面放热系数,(W / m 2·℃);
tn 室内温度,(℃);
tw 室外温度,(℃);
tl 围护结构内表面温度,(℃),建议取比室内露点温度高1度;
冬季围护结构的内表面温度必须比游泳馆内空气露点高,一般高1?2度。一般情况下游泳馆的围护结构的K值较一般建筑低,在K值确定后,选择保温材料时也应根据游泳馆的特点选择保温性能好、吸水率低、水蒸汽渗透阻小的保温材料。另外要切实解决好围护结构局部如墙角、过梁等处的"冷桥”问题。保温层应在室外侧, 隔气层在室内侧,主体结构设在靠近室内侧等。
3.釆暖、通风、空调措施
(1)采暖
池岸区设置地板辐射采暖,可以解决游泳者的足部寒冷问题,舒适感好。当外围护有窗时,需考虑防止起雾结露的措施,如在窗台下设散热器、向玻璃窗送干热风、落地窗设置地面对流器等方式。
(2)通风与空调
由于室内游泳池的水面很大,水分不断蒸发,产湿量很大,使池厅空气湿度逐渐增加,当游泳池釆用氯气消毒时,氯气与空气中的水分结合产生有腐蚀性的酸性气体。因此通风的主要任务是把池厅水面不断蒸发的水蒸汽和散发的有害气体迅速排走,并使池厅空气露点温度控制在规定的数值内,达到防止建筑围护结构结露。先要计算散湿量,其中包括人体散湿量、池水面散湿量、池边散湿量、新风湿量,CJJ122-2017《游泳池给水排水工程技术规程》中有相关计算公式,再计算把这些湿量带走所需要的通风量。一般仅用通风消除余湿在夏季所需要的通风量最大,所以选择通风设备时应以最大通风量为准。
由于目前大多数游泳池采用化学药剂消毒,这些也会有部分残留在池水中,随着水分蒸发进入空气中,一般通风系统的空气不能循环使用,要采用全新风系统,故游泳池厅内的通风系统应独立设置,并使池厅对建筑物的其他部分形成负压。如采用全新风系统,将造成能量的浪费,因此泳池空调系统应考虑热回收,经济允许的情况下可采用除湿热泵空调机组,进行能量的回收利用,完成空调、除湿、池水加热的功能。即室内热湿空气降温除湿同时回收其释放的热量给池水加热。 三、设计实例
1.河北崇礼某五星级酒店游泳馆
室外气象参数:夏季:空调干球温度27.8℃,空调湿球温度19.3℃,冬季:空调室外干球温度-27.4℃,相对湿度68%。池水温度27℃。室内设计参数:夏季28℃,相对湿度65%;冬季29℃,相对湿度50%。
本项目空调采用除湿热泵机组,幕墙处设置地面对流器冬季提高幕墙内表面温度,泳池周边设置地板辐射采暖。
空调处理机组通常冬季过程为:室外新风经预热后与室内回风混合,加热至L点经加湿或除湿至室内送风状态点O。此项目冬季室外空气湿度比较低,新风具有很好的除湿能力,可以抵消一部分房间湿负荷,冬季室内相对湿度需要根据热湿负荷值,通过焓湿图试算确定。
室内温度29℃情况下,分别按60%、35%、50%进行焓湿图绘制,相对湿度60%时,L点至O点需要进行加湿处理,说明室内湿度设定值偏高;相对湿度35%时 ,L点至O点需要进行除湿处理,说明室内湿度设定值偏低;相对湿度50%时,L点至O点基本重合,说明室内湿度设定值合适。
经计算比较夏季总除湿量大于冬季,除湿热泵机组的参数按照夏季工况选取。另外,除湿热泵机组需要在设备表中标注,除湿用翅片式蒸发器、再热翅片式冷凝式采用铜翅片或铝翅片加防腐处理。
2.北京某中學游泳馆
某普通中学的游泳馆,馆内只设一个35x16.5 m游泳池,无观众席,游泳馆设在教学楼的地下室,仅用于教学,不对外开放,寒暑假不用,业主初投资较紧张。根据本游泳池的用途和初投资情况进行采暖通风设计。
由于游泳池无论什么季节,只要使用就需要通风,因此游泳池的池厅釆暖必须结合通风要求,釆用热风釆暖。但仅用热风釆暖还不能有效地解决池厅的釆暖问题,还要增加辅助采暖。由于游泳池设在地下室,只有几个小窗井,冬季围护结构热损失不大。辅助采暖采用地板辐射采暖,可以解决游泳者的足部寒冷问题,人的舒适感好。设置板式热交换机组,把从学校锅炉房来的80/60°C的一次水转换为45/35°C的二次水作为地板辐射采暖热源,并在二次水侧设膨胀水箱定压。更衣室、浴室和卫生间均设采暖。
游泳馆设在地下室,没有观众席,夏季从围护结构传入的热量很小,照明发热量和水池水分蒸发的汽化潜热带到空气中的热量大一些。但水池的散湿量很大,通风设计主要是把池厅散发的水蒸汽和有害物如氯气带走,达到去湿,防止建筑围护结构结露。由于本游泳馆 仅供普通中学的教学使用,为满足游泳者舒适感的温度和湿度要求不像大型比赛游泳馆那么严格,考虑到建设单位对建设初投资费和运行费用的承受能力及使用情况(寒暑假不使用),根据北京的气象条件,本设计不考虑制冷空调。设计中用一套新风机组,采用直流系统,空气不循环使用,使池厅的相对湿度维持在允许的范围内,给游泳者一个较舒适卫生的环境。机组内有加热设备,可根据需要送热风。
游泳馆池厅的通风系统设计,风管设在池厅一端,用很多小风口向池区比较均匀的送风,风口离地面2.8 m。在池厅的另一端均匀布置5台轴流通风机排风,把湿空气和有害气体排到室外。风机安装在池厅的墙上最高处。通风系统的风管短,不暴露在池厅中,通风的气流组织较顺,没有死角,也没有迂回。
更衣室、淋浴室和卫生间设独立的排风系统,排除湿气和其他有害气体。游泳馆中的办公、管理和其它房间设有单独的送风系统,相对于游泳池为正压。此项目己竣工,使用效果较好。
四、总结
游泳馆的室内环境参数:水温、空气温度、相对湿度和风速,主要根据人体的舒适要求而定。
游泳馆的散湿量大,排除室内余湿是设计的重点。
游泳馆的湿度大、温度高,土建设计和暖通设计,必须通过计算釆取措施防止围护结构结露。
游泳馆的采暖方式为热风采暖与辅助釆暖(散热器采暖,辐射采暖、地面对流器)相结合的方式,有条件者最好设地板辐射采暖,可解决游泳者的足部寒冷问题。
采用何种系统形式,需要结合项目地室外参数、使用要求并结合业主初投资统一考虑。
参考文献:
[1]实用供热空调设计手册;中国建筑工业出版社;2008年5月.
[2]体育建筑空调设计;中国建筑工业出版社;1995年10月.
(作者单位:迈进工程设计咨询(北京)有限公司)