上海某大學(xué)游泳館空調(diào)通風(fēng)設(shè)計(jì)

楊勇

中船第九設(shè)計(jì)研究院工程有限公司

近幾年，隨著人們生活水平的提高以及對(duì)健身需求的增長(zhǎng)，室內(nèi)游泳館的建設(shè)得到了巨大的發(fā)展。由于游泳館作為大空間體育建筑且散濕量巨大的特性，其空調(diào)設(shè)計(jì)較其他建筑有一定區(qū)別。同時(shí)，現(xiàn)有室內(nèi)游泳館冬季結(jié)露滴水現(xiàn)象較為普遍，不僅對(duì)人員舒適性有較大影響，長(zhǎng)期而言對(duì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)也會(huì)造成嚴(yán)重破壞[1]。另外，由于池水消毒用氯氣的散發(fā)，空調(diào)通風(fēng)管道材質(zhì)的選擇需要考慮到腐蝕效應(yīng)。

1 工程概況

該項(xiàng)目總建筑面積4160 m2，地上二層，建筑消防高度10.9 m，包括50 m×21 m 標(biāo)準(zhǔn)溫水游泳池及配套功能輔助用房。平面圖如圖1 所示。

圖1 泳池平面圖

1 空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)及熱源的選擇

非比賽型室內(nèi)游泳池主要用于教學(xué)健身或者學(xué)生非正式比賽用途，池邊面積不大，空調(diào)設(shè)計(jì)應(yīng)主要以滿足冬季熱舒適性為主。過(guò)渡季節(jié)及夏季時(shí)，采用直流通風(fēng)方式除濕。

本項(xiàng)目夏季及過(guò)渡季節(jié)不設(shè)空調(diào)，設(shè)置機(jī)械排風(fēng)的直流通風(fēng)方式。冬季采用空調(diào)箱送熱風(fēng)及池邊地暖的制熱方式。

熱源由蒸汽鍋爐提供。鍋爐提供的蒸汽，經(jīng)汽-水板式換熱器產(chǎn)生70～55 ℃的空調(diào)用熱水，供組合式空調(diào)箱使用。同時(shí)，70 ℃的一次水通過(guò)混水泵與地面供暖的35 ℃回水相混合獲得45 ℃供水，供池廳及更衣區(qū)低溫?zé)崴孛孑椛洳膳褂谩?/p>

2 室內(nèi)外設(shè)計(jì)參數(shù)

2.1 池水溫度及室內(nèi)設(shè)計(jì)計(jì)算溫濕度

對(duì)于非比賽型室內(nèi)游泳池，由于沒(méi)有觀眾席，應(yīng)首先考慮游泳者的的舒適性要求。因?yàn)槿梭w對(duì)水的熱轉(zhuǎn)移系數(shù)比對(duì)空氣要大得多，因而對(duì)水溫的要求比對(duì)空氣溫度的要求更加嚴(yán)格。先確定水溫，然后再確定空氣溫度[2]。根據(jù)國(guó)際設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，泳池水溫應(yīng)為26～28 ℃，本項(xiàng)目確定為26 ℃。

為保證游泳者在入水前和出水后的舒適度，一般池廳空氣溫度至少高于水溫1℃，國(guó)際泳池設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)提出高于2 ℃[2]。本項(xiàng)目冬季室內(nèi)空氣溫度取28 ℃。

池廳空氣相對(duì)濕度的確定需要考慮兩個(gè)方面的因素，一是相對(duì)濕度過(guò)高，冬季時(shí)圍護(hù)結(jié)構(gòu)容易結(jié)露。二是過(guò)低時(shí)，出水人員由于體表水分蒸發(fā)加快而產(chǎn)生的不適感[3]。一般，池廳空氣的相對(duì)濕度控制在50%～70%，不允許超過(guò)75%。本項(xiàng)目室內(nèi)空氣相對(duì)濕度取65%。

2.2 上海地區(qū)室外氣象參數(shù)

本項(xiàng)目相關(guān)的室外氣象參數(shù)（上海徐家匯）[4]如表1 所示：

表1 室外參數(shù)

3 池廳區(qū)域散濕量計(jì)算

3.1 泳池水面散濕量

泳池水面散濕量根據(jù)下式[2]計(jì)算：

式中：W1為從泳池水面產(chǎn)生的散濕量，kg/h；Va為游泳池水面上的風(fēng)速，m/s；取0.2 m/s；Pw為游泳池水表面溫度F 的飽和空氣水蒸氣分壓力，Pa；Pi為室內(nèi)空氣的飽和水蒸氣分壓力，Pa；Fw為游泳池水面面積，m2。

3.2 人體散濕量

人員濕負(fù)荷根據(jù)下列公式計(jì)算：

式中：W2為人員散濕量，kg/h；w 為單位人員散濕量，kg/(h·人)；n 為人數(shù)，人，按照設(shè)計(jì)取250 人；n1為集群系數(shù)，取0.92。

經(jīng)計(jì)算，池廳區(qū)域總散濕量W總=W1+W2=146.7+48.8=195.5 kg/h。

4 池廳區(qū)域通風(fēng)量計(jì)算

1）按照消除室內(nèi)余濕計(jì)算L1

式中：L1為通風(fēng)量，m3/h；W總為池廳區(qū)域總散濕量，kg/h；dn為室內(nèi)空氣含濕量，kg/kg；do為送風(fēng)空氣的含濕量，kg/kg；ρ 為標(biāo)準(zhǔn)空氣密度，kg/m3，取1.2 kg/m3。

本項(xiàng)目冬季時(shí)，L1=195.5/1.2/ (0.0156-0.0024)=12342 m3/h。

2）按照換氣次數(shù)計(jì)算L2

國(guó)內(nèi)的非比賽型游泳館池廳區(qū)域換氣次數(shù)一般按照4～8 次/h。則L2=1834×8.1×4～6=59421.0～118843.2 m3/h。

3）人員所需新風(fēng)量L3

新風(fēng)量滿足人均新風(fēng)量30 m3/(h·人)，則L3=250×30=7500 m3/h。

本項(xiàng)目夏季及過(guò)渡季節(jié)時(shí)通風(fēng)量按照換氣次數(shù)計(jì)算L2。泳池池廳設(shè)全面通風(fēng)，機(jī)械進(jìn)風(fēng)、機(jī)械排風(fēng)。排風(fēng)由6 臺(tái)風(fēng)量為17300 m3/h 的風(fēng)機(jī)側(cè)墻高位排出，進(jìn)風(fēng)由空調(diào)箱經(jīng)空調(diào)送風(fēng)管輸送室外空氣到室內(nèi)。

5 冬季空調(diào)處理過(guò)程

冬季空調(diào)送風(fēng)量需要不小于上述通風(fēng)量計(jì)算中的最大值L2。

冬季利用室外新風(fēng)消除室內(nèi)余濕，新風(fēng)量不小于根據(jù)上述通風(fēng)量計(jì)算結(jié)果L1=12342 m3/h。同時(shí)，為了滿足消除室內(nèi)空氣中的氯氣的要求，新風(fēng)量應(yīng)不小于1 次/h。本項(xiàng)目新風(fēng)量取15000 m3/h。冬季空調(diào)運(yùn)行時(shí)，開(kāi)啟1 臺(tái)風(fēng)量為17300 m3/h 的排風(fēng)風(fēng)機(jī)。

冬季空氣處理過(guò)程如圖2 所示：

圖2 冬季空調(diào)焓濕圖

室內(nèi)外參數(shù)如表2：

表2 室內(nèi)參數(shù)

按設(shè)計(jì)負(fù)荷計(jì)算得熱負(fù)荷590.0 kW，風(fēng)量63874 m3/h，選用4 臺(tái)空調(diào)箱：AHU-1-1、2，風(fēng)量25000 m3/h，熱量161 kW。AHU-1-3、4，風(fēng)量18000 m3/h。熱量136 kW。

6 空調(diào)風(fēng)管選擇與防結(jié)露措施

為了避免池廳空氣中含有的氯氣對(duì)金屬風(fēng)管的腐蝕，本項(xiàng)目空調(diào)送風(fēng)管采用布袋風(fēng)管。為了防止結(jié)露及滴水現(xiàn)象，在布袋風(fēng)管上設(shè)側(cè)吹風(fēng)孔對(duì)鋼結(jié)構(gòu)屋面，外墻與外窗等外圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)表面進(jìn)行吹熱風(fēng)，同時(shí)，池邊區(qū)域設(shè)置地暖，除了滿足人員舒適性要求外，也能緩解外圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)表面結(jié)露。

7 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)以上研究比較，可以知道散濕量與通風(fēng)量的計(jì)算是游泳館空調(diào)通風(fēng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。對(duì)于池邊面積不大的非比賽型室內(nèi)游泳館，夏季及過(guò)渡季節(jié)采用機(jī)械通風(fēng)、冬季采用空調(diào)系統(tǒng)，可以在保證一定舒適性的前提下節(jié)省投資成本。布袋風(fēng)管的使用可以避免氯氣對(duì)風(fēng)管的腐蝕，同時(shí)，布袋風(fēng)管可以相對(duì)更均勻開(kāi)孔送風(fēng)的特點(diǎn)也有利于對(duì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)表面吹熱風(fēng)，以達(dá)到減少結(jié)露的目的。