嚴(yán)寒區(qū)，寒冷區(qū)泳池區(qū)使用普通空調(diào)箱空調(diào)設(shè)計(jì)討論

趙巖

中國(guó)京冶工程技術(shù)有限公司 北京 100088

1 泳池的室內(nèi)設(shè)計(jì)參數(shù)

1.1 室內(nèi)溫、濕度

1.1.1 根據(jù)《體育建筑設(shè)計(jì)規(guī)范》JGJ31-2003

泳池區(qū)：

夏季：26℃～29℃的室溫，60%～70%相對(duì)濕度。

冬季：26℃～29℃的室溫，60%～70%相對(duì)濕度。

2 空調(diào)季節(jié)池區(qū)空調(diào)的設(shè)計(jì)

由于泳池的使用特點(diǎn)，決定泳池了有嚴(yán)格的溫度和濕度要求，不論冬季和夏季，下面那我們來(lái)研究一下夏季、冬季的空調(diào)使用方式[1]。

2.1 夏季空調(diào)

2.1.1 為了方便闡述，引用《游泳館空調(diào)設(shè)計(jì)》的成熟的數(shù)據(jù)進(jìn)行舉例。

北京地區(qū)泳池，泳池池水面積50m×25m，夏季是室外空調(diào)計(jì)算溫度tw=33.2℃，濕球溫度ts=26.4℃，大氣壓力B=749mmHg，室內(nèi)設(shè)計(jì)參數(shù)tn=28℃，相對(duì)濕度?=70%，露點(diǎn)溫度tl=22℃。新風(fēng)量22500m3/h。室內(nèi)余熱313.2kW，室內(nèi)余濕254.35kg/h。

由此可見：?=313.2/254.35×3600=4433kJ/kg。

由于室內(nèi)的濕負(fù)荷比較大，所熱濕比線比較平坦，室內(nèi)露點(diǎn)是21.9℃，所以送風(fēng)點(diǎn)的干球送風(fēng)溫度為23℃比室內(nèi)露點(diǎn)高1℃，以23℃為基準(zhǔn)，做一條水平的線，交到?線上，從而得出室內(nèi)的送風(fēng)點(diǎn)；再?gòu)氖覂?nèi)送風(fēng)點(diǎn)做一條垂直的線，交在相對(duì)濕度95%的線上，可找出機(jī)器露點(diǎn)溫度。根據(jù)公式：G=Q/（hn-hs）可算出總送風(fēng)量，

G=313.2/（71.4-59.1）×3600/1.2（m3/h）=76390（m3/h）。新風(fēng)量為225100m3/h（新風(fēng)量的取值按18m3/（h.㎡）則可得出混合點(diǎn)。

計(jì)算出機(jī)組盤管冷量Q冷=G（h h-h l）=76390×1.2×（74.7-55.9）÷3600=478.7kW。

其中：hh－混合點(diǎn)的焓值；hl－機(jī)器露點(diǎn)的焓值。

盤管的再熱量亦可通過(guò)焓濕圖上機(jī)器露點(diǎn)的焓值與送風(fēng)點(diǎn)的焓值以及總送風(fēng)量計(jì)算得出。

其中：hs－送風(fēng)點(diǎn)的焓值；hl－機(jī)器露點(diǎn)的焓值。

總結(jié)，由上可見，夏季泳池區(qū)空調(diào)的計(jì)算方法，夏季空調(diào)的計(jì)算方法與普通的空調(diào)系統(tǒng)的計(jì)算方法基本相似，只是由于室內(nèi)的濕負(fù)荷大，?線比較平緩，需要經(jīng)過(guò)再熱才能找到送風(fēng)點(diǎn)。

2.2 冬季空調(diào)

2.2.1 冬季泳池的空調(diào)與常規(guī)的冬季空調(diào)相比有一些較大的區(qū)別，常規(guī)的空調(diào)冬季為了滿足室內(nèi)的舒適度需要加濕，而泳池的冬季空調(diào)為了控制室內(nèi)的濕度是需要除濕的。

2.2.2 下面看一下冬季泳池空調(diào)的計(jì)算過(guò)程，沿用上面例子的基本參數(shù)，泳池池水面積仍為50m×25m，室內(nèi)設(shè)計(jì)參數(shù)tn=28℃，相對(duì)濕度?=70%，露點(diǎn)溫度tl=22℃。冬季是室外空調(diào)計(jì)算溫度tw=-9.9℃，濕球溫度ts=-11.5℃，大氣壓力B=766mmHg，新風(fēng)量22500m3/h。室內(nèi)余熱-400kW，室內(nèi)余濕仍為254.35kg/h。

由此可見：?=-400/254.35×3600=-5661kJ/kg。

在暖通空調(diào)中，結(jié)合空調(diào)末端的送風(fēng)風(fēng)速的要求，我們一般控制制熱時(shí)送風(fēng)溫度不大于48℃，因?yàn)槿绻哂?8℃的話，往下送熱風(fēng)就會(huì)比較困難?？梢钥匆幌虏煌瑴囟认碌目諝饷芏龋簶?biāo)準(zhǔn)大氣壓下，46.85℃時(shí)空氣的密度為1.1032kg/m3，標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下26.85℃時(shí)空氣的密度為1.1769kg/m3，空氣密度在小數(shù)點(diǎn)后兩位產(chǎn)生不同。可見送風(fēng)溫度越高，空氣密度越小，空氣密度差越大，越難往下送熱風(fēng)。如果控制送風(fēng)溫度≤48℃時(shí)，要想與?線相交取得較高溫度的送風(fēng)點(diǎn)，則需要等溫加濕來(lái)實(shí)現(xiàn)。

圖1 空氣處理過(guò)程

根據(jù)公式：G=Q/（hn-hs）可算出總送風(fēng)量， G=400/（85.7-74.1）×3600/1.2（m3/h）=103448（m3/h），由此可見此方法所計(jì)算出的送風(fēng)量比夏季送風(fēng)量76390（m3/h）要大，那么這臺(tái)空調(diào)機(jī)組風(fēng)機(jī)的風(fēng)量就需按照滿足冬季的送風(fēng)量來(lái)選擇了，新風(fēng)量仍為22500（m3/h）。

機(jī)組的加熱量：Q=Q1+Q2=G新（hw1-hw2）+G總（hh-hj2）=22500×1.2×[11.9-（-8.3）]÷3600+103448×1.2×（82.6-57.7）÷3600=151.5+858.6=1010.1kW。

其中：Q－機(jī)組加熱量；Q1－預(yù)熱盤管加熱量；Q2－二次加熱盤管加熱量；hw1－室外點(diǎn)1的焓值；hw2－室外點(diǎn)2的焓值；hh－混合點(diǎn)的焓值；hj2－相交點(diǎn)2的焓值。

系統(tǒng)的加濕量：W=G總（d1-d2）=103448×1.2×（14.4-13.2）/1000=99kg/h。

其中：d1—相交點(diǎn)1的含濕量；d2—相交點(diǎn)2的含濕量。

可見，用等溫加濕的方法，系統(tǒng)的送風(fēng)量相比夏季制冷時(shí)要大，且多了一套等溫加濕裝置[2]。

2.2.3 泳池區(qū)域本就需要除去多余的濕量，現(xiàn)在為取得溫度合適的送風(fēng)點(diǎn)則需要加濕，不是很經(jīng)濟(jì)。那么有沒(méi)有更好的辦好呢？既不用加濕，又能在溫度合理的范圍內(nèi)取得送風(fēng)點(diǎn)？

見如下截圖：

圖2 空氣處理過(guò)程

當(dāng)使?線向變得更平坦一些，則有機(jī)會(huì)和混合點(diǎn)的直熱線相交，經(jīng)與熱濕比線刻度圖表比較，?=-1400kj/kg時(shí)可以與48℃等溫線以及混合點(diǎn)的直熱線相交。當(dāng)?=-1400kj/kg時(shí)（?=Q/W）由于室內(nèi)的濕負(fù)荷并沒(méi)有減少，那么變化的只能是由空調(diào)處理的熱負(fù)荷：Q=G（hn-hs）= 76390×1.2×（79.3-71.4）÷3600=201kW，那么剩下的199kW（400kW-201kW=199kW）的室內(nèi)熱負(fù)荷將由散熱器系統(tǒng)提供。

機(jī)組的加熱量：Q=Q1+Q2= G新（hw1-hw2）+G總（hh-hj2）= 22500×1.2×[11.9-（-8.3）] ÷3600+76390×1.2×（79.3-53）÷3600=151.5+670=821.5kW。

其中：Q－機(jī)組加熱量；Q1－預(yù)熱盤管加熱量；Q2－二次加熱盤管加熱量；hw1－室外點(diǎn)1的焓值；hw2－室外點(diǎn)2的焓值；hh－混合點(diǎn)的焓值；hj2－相交點(diǎn)2的焓值。

關(guān)于散熱器的選擇：

項(xiàng)目的供回水溫度為：75℃/50℃，室內(nèi)設(shè)計(jì)溫度28℃。散熱器△T=（75+50）/2-28=34.5℃

選擇鋼鋁復(fù)合散熱器，當(dāng)△T=34.5℃，中心距為80mm時(shí)，散熱量為64.8W/片，按照一組20片計(jì)算，則需要的組數(shù) n=199000/（64.8×20）=153.5組 ，根據(jù)散熱器樣本，每一片散熱器片的寬度為70mm，那么153.5組散熱器的長(zhǎng)度為：153.5×20×0.07=214.9m，幾乎與泳池區(qū)的周長(zhǎng)[2×(7237)=218]相等。

總結(jié)，由上可見，為了不給機(jī)組加濕，從而分出大量的室內(nèi)負(fù)荷交由散熱器系統(tǒng)承當(dāng)，雖然有利于解決外窗防結(jié)露的問(wèn)題，但是散熱器布置太多，影響了整個(gè)泳池區(qū)的美觀。

2.2.4 上述兩種方法均不能完美的解決冬季泳池區(qū)的供熱，一種是使風(fēng)量變大，增大初投資以及供熱量，另一種雖然減少了風(fēng)量，但散熱器的大量布置又影響了池區(qū)的美觀。那么能否把這兩種方法有效的結(jié)合一下呢？

在風(fēng)機(jī)選用與夏季制冷同樣風(fēng)量時(shí)，空調(diào)機(jī)組所提供的熱量為：

Q = G (hs-hn)= 76390×1.2×(85.7-71.4)÷3600=364kW，

其中：hs－相交點(diǎn)1的焓值；hn－室內(nèi)點(diǎn)焓值。

其余36kW（400kW-364kW=36kW）的熱量由散熱器來(lái)承擔(dān)，散熱器的組數(shù)為：n=36000/(64.8×20)=27.7組

機(jī)組的加熱量：Q=Q 1+Q 2=G新(h w 1-hw2)+G總(hh-hj2)= 22500×1.2×[11.9-(-8.3)]

÷3600+76390×1.2×(79.3-53)÷3600=151.5+670=821.5kW。

其中：Q－機(jī)組加熱量；Q1－預(yù)熱盤管加熱量；Q2－二次加熱盤管加熱量；hw1－室外點(diǎn)1的焓值；hw2－室外點(diǎn)2的焓值；hh－混合點(diǎn)的焓值；hj2－相交點(diǎn)2的焓值。

系統(tǒng)的加濕量：W=G總(d1-d2)=76390×1.2×(14.4-11.9)/1000=229kg/h。

其中：d1－相交點(diǎn)1的含濕量；d2－相交點(diǎn)2的含濕量。

此方法也可以根據(jù)平面先確定可布置的散熱器組數(shù)，帶散熱器組數(shù)布置完畢后，室內(nèi)剩余的熱量由空調(diào)提供，從而反推出機(jī)組的送風(fēng)量和耗熱量[3]。

由上可見，選擇了給機(jī)組加濕以及增設(shè)散熱器系統(tǒng)反而是系統(tǒng)看起來(lái)更合理了一些。

3 結(jié)束語(yǔ)

下面我們比較一下上面兩種冬季制熱系統(tǒng)配置的優(yōu)缺點(diǎn)。

采用等溫加濕方法。優(yōu)點(diǎn)：獲得合理的制熱送風(fēng)溫度。缺點(diǎn)：風(fēng)量較夏季變大，增加了風(fēng)道管路面積；增加了一套加濕設(shè)施；沒(méi)有幫助外維護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行防結(jié)露。

采用等溫加濕方法+散熱器系統(tǒng)。優(yōu)點(diǎn)：獲得合理的制熱送風(fēng)溫度；散熱器系統(tǒng)有助于外窗防結(jié)露；散熱器系統(tǒng)可在夜間值班可采用；風(fēng)機(jī)送風(fēng)量可與夏季相同沒(méi)有增加管路系統(tǒng)用量。缺點(diǎn)：增加了一套加濕設(shè)施，增加一套散熱器系統(tǒng)，增加了初投資。