游泳館泳池濕負(fù)荷計(jì)算方法對(duì)比分析

金五朵，程新紅，周孝清 ，丁普賢

（1.廣州大學(xué)a.土木工程學(xué)院，b.建筑節(jié)能研究院，c.廣東省建筑節(jié)能與應(yīng)用技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東 廣州 510006；2.廣州華森建筑設(shè)計(jì)與工程顧問(wèn)有限公司，廣東廣 州 510180）

近年來(lái)，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展和人們生活水平的提高，多地興建了各類游泳場(chǎng)館，以滿足人們?nèi)找嬖鲩L(zhǎng)的需求。與其他公共場(chǎng)所的空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)相比，游泳館的濕負(fù)荷計(jì)算具有其特殊性，即泳池水蒸發(fā)致使?jié)褙?fù)荷較大，因此對(duì)濕度的控制要求更嚴(yán)格。游泳館內(nèi)空氣濕度的高低，直接影響①人員舒適性。濕度過(guò)低，活動(dòng)人員皮膚表面水分蒸發(fā)速率加快，使人感覺(jué)到寒冷。②圍護(hù)結(jié)構(gòu)安全性。濕度過(guò)高，會(huì)腐蝕圍護(hù)結(jié)構(gòu)。③空調(diào)冷負(fù)荷?？照{(diào)系統(tǒng)常采用降溫除濕方式，此時(shí)，濕負(fù)荷的計(jì)算會(huì)影響冷負(fù)荷的計(jì)算。④泳池水加熱負(fù)荷［1］。為了維持泳池水溫恒定，需要知道水分蒸發(fā)量進(jìn)而計(jì)算熱量損失。由此可見(jiàn)，研究游泳館濕負(fù)荷計(jì)算方法是一個(gè)重要課題。

目前，游泳館的泳池濕負(fù)荷計(jì)算并沒(méi)有公認(rèn)的方法［2－4］。眾多學(xué)者采用理論與實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方法，提出了相應(yīng)的經(jīng)驗(yàn)計(jì)算關(guān)系式：①綜合公式。1968年Carrier［5］提出了水盤水分蒸發(fā)速率計(jì)算關(guān)系式，ASHRAE手冊(cè)采用了該計(jì)算關(guān)系式［6］。其后多位學(xué)者修正了該關(guān)系式［7－8］。②池邊散濕量計(jì)算。游泳館內(nèi)除泳池外，還有相當(dāng)面積池邊濕地，有學(xué)者針對(duì)池邊濕地提出相應(yīng)的計(jì)算關(guān)系式［9］。③人員散濕量計(jì)算。游泳館內(nèi)人員散濕與其他場(chǎng)所不同，目前有3種常用的計(jì)算方法：①依據(jù)實(shí)驗(yàn)，修正綜合公式［6］；②將人體視為圓柱體，建立其表面水分蒸發(fā)模型［10］；③采用一般民用建筑空調(diào)設(shè)計(jì)中人員散濕量公式［11－13］。

我國(guó)游泳館空調(diào)工程設(shè)計(jì)中，通常采用《體育建筑空調(diào)設(shè)計(jì)》［14］或《游泳館空調(diào)設(shè)計(jì)》［11］所提供的計(jì)算方法。其中，《體育建筑空調(diào)設(shè)計(jì)》提供了以壓差傳質(zhì)原理為基礎(chǔ)的游泳館濕負(fù)荷計(jì)算關(guān)系式；《游泳館空調(diào)設(shè)計(jì)》則將濕負(fù)荷分為泳池、池邊、人體3個(gè)部分計(jì)算，即泳池散濕量計(jì)算關(guān)系式基于壓差傳質(zhì)原理，池邊散濕量采用干濕球溫度差作為變量進(jìn)行計(jì)算，人員散濕量的計(jì)算引用了我國(guó)《實(shí)用供熱空調(diào)設(shè)計(jì)手冊(cè)》中人員散濕量計(jì)算關(guān)系式［15］。兩種方法本文均有詳細(xì)說(shuō)明，需要注意的是，上述兩種資料中，并沒(méi)有給出游泳館濕負(fù)荷計(jì)算方法來(lái)源及部分系數(shù)的取值，故我國(guó)在已有游泳館空調(diào)工程設(shè)計(jì)中，濕負(fù)荷計(jì)算方法尚未統(tǒng)一［16－17］。

游泳館濕負(fù)荷計(jì)算方法各異，但式中多采用同樣的變量，包括水面氣流速度、水面附近飽和水蒸氣分壓力及室內(nèi)空氣水蒸氣分壓力。由此可知，游泳館泳池濕負(fù)荷主要影響因素為泳池水溫、室內(nèi)空氣溫濕度和水面氣流速度。

本文歸納了游泳館濕負(fù)荷的常用計(jì)算方法，并針對(duì)上述影響因素進(jìn)行了定量計(jì)算，對(duì)比分析了各計(jì)算方法。此外，人員活動(dòng)也對(duì)泳池散濕量的計(jì)算影響較大，本文還分別討論了無(wú)人活動(dòng)泳池（靜態(tài)水泳池）、有人活動(dòng)泳池（非靜態(tài)水泳池）的濕負(fù)荷，再通過(guò)對(duì)比不同工況下濕負(fù)荷實(shí)驗(yàn)結(jié)果與關(guān)系式計(jì)算結(jié)果，選出誤差較小的計(jì)算關(guān)系式，以期為工程設(shè)計(jì)提供參考。

1 游泳館泳池濕負(fù)荷計(jì)算方法歸納

1.1 游泳館泳池濕負(fù)荷經(jīng)典計(jì)算方法

1.1.1 Carrier計(jì)算方法

Carrier采用壓差傳質(zhì)原理，提出含有待定常數(shù)的關(guān)系式。同時(shí)，進(jìn)行了水盤水分蒸發(fā)實(shí)驗(yàn)，用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)擬合出待定常數(shù)取值，得到水盤水分蒸發(fā)速率計(jì)算關(guān)系式：

式中，E為濕負(fù)荷，kg／h；F為水池面積，m2；v為水面氣流速度，m／s；Pw為水溫下飽和水蒸氣分壓力，Pa；Pa為室內(nèi)空氣水蒸氣分壓力，Pa；i為水的氣化潛熱，kJ／kg，（取2 436.8 kJ／kg）。

Carrier關(guān)系式雖然在游泳館濕負(fù)荷計(jì)算的研究中被廣泛使用和探討，但其是基于實(shí)驗(yàn)室內(nèi)水盤表面蒸發(fā)實(shí)驗(yàn)提出的，沒(méi)有考慮實(shí)際游泳館人員活動(dòng)等因素的影響。Smith等［18］及ASHRAE手冊(cè)分析了人員活動(dòng)對(duì)濕負(fù)荷的影響，修正了該式。根據(jù)Smith的研究，Carrier關(guān)系式適用于一定人數(shù)下的游泳館濕負(fù)荷計(jì)算。

1.1.2 Smith計(jì)算方法

Smith等［18］分析了人員活動(dòng)對(duì)游泳館濕負(fù)荷的影響，修正了Carrier的關(guān)系式。提出非靜態(tài)水泳池濕負(fù)荷的計(jì)算關(guān)系式，見(jiàn)式（2）；靜態(tài)水泳池濕負(fù)荷計(jì)算關(guān)系式，見(jiàn)式（3）。同時(shí)，Smith指出，每93 m2泳池超過(guò)15人時(shí)，式（2）不再適用，此時(shí)蒸發(fā)量為Carrier關(guān)系式計(jì)算值的1.26倍，見(jiàn)式（4）。下述各公式中物理量含義及單位與式（1）一致。

式中，ER為Smith關(guān)系式與Carrier關(guān)系式比值；C為每93 m2泳池人數(shù)；E0為Carrier計(jì)算關(guān)系式，見(jiàn)式（1）。

有學(xué)者指出，Smith計(jì)算關(guān)系式在室內(nèi)工況變化時(shí)誤差較大［19］。盡管如此，在游泳館蒸發(fā)量的測(cè)量和人員散濕影響的分析方面，Smith都給出了修正方法［19－20］：①Smith認(rèn)為測(cè)量游泳館濕負(fù)荷時(shí)，不能將空調(diào)冷凝水量視為泳池水蒸發(fā)量，因?yàn)檫@種測(cè)量方式基于一個(gè)假設(shè)，就是認(rèn)為從泳池蒸發(fā)的所有水分都會(huì)在系統(tǒng)的冷凝過(guò)程中析出。但在實(shí)際工程中，圍護(hù)結(jié)構(gòu)表面的凝結(jié)水使得這種測(cè)量方式誤差增大。Smith提出了兩種改進(jìn)測(cè)量方式。對(duì)于靜態(tài)水泳池，直接測(cè)量水位變化；而對(duì)于非靜態(tài)水泳池，則采用能量平衡原理進(jìn)行測(cè)量，對(duì)池水建立能量平衡方程，蒸發(fā)量即為能量平衡方程中熱量損失的一部分，通過(guò)監(jiān)測(cè)水溫，計(jì)算泳池?zé)崃繐p失以確定蒸發(fā)量。②在分析人員活動(dòng)對(duì)蒸發(fā)量的影響時(shí)，Smith將15分鐘內(nèi)泳池的平均人數(shù)作為泳池的計(jì)算平均人數(shù)。依據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，擬合ER隨平均人數(shù)的變化關(guān)系，見(jiàn)式（2）［18］。

1.1.3 Shah計(jì)算方法

Shah［21－22］將傳質(zhì)準(zhǔn)則數(shù)Sh與傳熱準(zhǔn)則數(shù)Nu類比，得到水面?zhèn)髻|(zhì)系數(shù)，同時(shí)分析了人員活動(dòng)對(duì)池面濕負(fù)荷的影響。經(jīng)多年研究，Shah共提出兩種計(jì)算方法：

（1）靜態(tài)水泳池濕負(fù)荷計(jì)算關(guān)系式，見(jiàn)式（5）［21］，下文稱（Shah1）。

式中，ρw為水面飽和空氣的密度，kg／m3；ρa(bǔ)為室內(nèi)空氣密度，kg／m3；dw為水面飽和空氣含濕量，g／kg干空氣；da為室內(nèi)空氣含濕量，g／kg干空氣。

對(duì)于非靜態(tài)水泳池，Shah引入與人數(shù)有關(guān)的變量Fu（池的使用系數(shù)），提出活躍使用時(shí)游泳池濕負(fù)荷的計(jì)算關(guān)系式，見(jiàn)式（6）：

式中，F(xiàn)u為泳池利用率因子為每人最大泳池面積，4.5 m2；Apool為泳池面積，m2；N為泳池人數(shù)。

式（6）只適用于Fu＞0.1；若Fu＜0.1，對(duì)式（5）和式（6）進(jìn)行線性插值。

（2）Shah［22］于2014年修正了“人員活動(dòng)對(duì)泳池蒸發(fā)量的影響只與人數(shù)有關(guān)”的假設(shè)，提出非靜態(tài)水泳池的濕負(fù)荷不僅與人員密度有關(guān)，還與水－氣界面密度差有關(guān)［22］，對(duì)游泳館濕負(fù)荷計(jì)算方法進(jìn)行了調(diào)整，見(jiàn)式（7）～式（9），下文稱（Shah2）［19，23－24］。

（i）靜態(tài)水泳池：自然對(duì)流時(shí)取式（7）和式（8）較大值；受迫對(duì)流時(shí)取式（7）和式（9）較大值。

（ii）非靜態(tài)水泳池見(jiàn)式（10）。

式中，E0為非靜態(tài)水泳池濕負(fù)荷，式（7）～式（9）；N*為泳池內(nèi)單位面積人數(shù)（人／m2），若N*＝0－0.05，使用插值法計(jì)算。

1.2 工程標(biāo)準(zhǔn)中采用的游泳館泳池濕負(fù)荷計(jì)算方法

1.2.1 ASHRAE手冊(cè)計(jì)算方法

ASHRAE手冊(cè)中游泳館濕負(fù)荷章節(jié)一直使用Carrier的關(guān)系式［6］。1987年，該式表示靜態(tài)水泳池濕負(fù)荷，非靜態(tài)水泳池濕負(fù)荷計(jì)算值增大50%；1991年，該式用于正常活動(dòng)狀態(tài)的游泳館濕負(fù)荷計(jì)算，其他用途的游泳池水分蒸發(fā)量會(huì)減少50%；1995年，ASHRAE手冊(cè)提出活動(dòng)因子Fa修正該式；在2019年的ASHRAE手冊(cè)中，仍然采用Fa修正法，F(xiàn)a取值見(jiàn)表1。

表1 不同種類泳池的活動(dòng)因子FaTable 1 Typical activity factors of various pools

1.2.2 VDI規(guī)范計(jì)算方法

德國(guó)工程師協(xié)會(huì)VDI采用了綜合公式計(jì)算游泳館濕負(fù)荷［25］。

式中，βu，b為水傳遞系數(shù)（u為靜態(tài)水泳池；b為非靜態(tài)水泳池），取值見(jiàn)表2，m／h；RD為水蒸氣的氣體常數(shù)（取461.25），J／kg·K；T為水與空氣的平均溫度，℃。

表2 水傳遞系數(shù)βu、βbTable 2 Values of water transfer coefficients m／h

1.2.3 《體育建筑空調(diào)設(shè)計(jì)》計(jì)算方法

該資料（下文稱“體建空調(diào)”）提供了游泳館空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮的通風(fēng)除濕量，見(jiàn)式（12），但資料中未說(shuō)明其適用范圍［14］。

1.2.4 《游泳館空調(diào)設(shè)計(jì)》計(jì)算方法

該書提出，游泳池濕負(fù)荷主要由3個(gè)部分組成：池水、池邊和人體［11］。

（1）池水蒸發(fā)量計(jì)算關(guān)系式：

式中，C為蒸發(fā)系數(shù)，mmHg·m2·h，取0.032～0.038，但資料中未提供取值依據(jù)（本文計(jì)算中取中值0.035）。

（2）池邊散濕量計(jì)算關(guān)系式：

式中，ε為濕潤(rùn)系數(shù)，取0.2～0.4，取值依據(jù)：國(guó)際比賽類場(chǎng)館，濕潤(rùn)面積小，取小值；娛樂(lè)性場(chǎng)館，人員密集，濕潤(rùn)面積大，取較大值（本文計(jì)算中取0.4）；T干為室內(nèi)空氣溫度，℃；T濕為室內(nèi)空氣濕球溫度，℃（本文計(jì)算中濕球溫度由焓濕圖讀取）；F′為池邊面積，m2，資料中未說(shuō)明其概念（計(jì)算中將泳池周圍1 m寬處視為池邊）。

（3）人體散濕量計(jì)算關(guān)系式：

式中，Φ為群集系數(shù)，體育館取0.92；N為人數(shù)，（不同類別泳池的人員密度見(jiàn)表3）；g為每人單位小時(shí)散濕量，g／h，取值見(jiàn)表4，取室內(nèi)空氣平均溫度下的g值，即123 g／h。

表3 不同泳池類別下的人員密度Table3 Densityofpersonindifferentcategoricalnatatorium m2／人

表4 不同溫度下，游泳館內(nèi)每人每單位小時(shí)散濕量g取值Table 4 Personnel humidity load under different temperature

2 游泳館泳池濕負(fù)荷計(jì)算方法對(duì)比分析

游泳館濕負(fù)荷主要影響因素為泳池水溫、室內(nèi)空氣溫濕度和水面氣流速度?，F(xiàn)以上述因素作為單一變量，分析各計(jì)算方法。

取標(biāo)準(zhǔn)泳池面積21×50＝1 050 m2［26］。有人活動(dòng)泳池人數(shù)按《游泳館空調(diào)設(shè)計(jì)》中訓(xùn)練池均值3.5 m2／人計(jì)算。室內(nèi)設(shè)計(jì)工況見(jiàn)表5，其中，水溫取《游泳池給水排水工程技術(shù)規(guī)程》［27］中訓(xùn)練池水溫，其他工況選取參照《游泳館空調(diào)設(shè)計(jì)》中訓(xùn)練池有關(guān)規(guī)定，各參數(shù)取中值作為標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行分析。

表5 游泳館室內(nèi)環(huán)境設(shè)計(jì)參數(shù)范圍及標(biāo)準(zhǔn)取值Table 5 Range and standard value of natatorium air conditioning system

其他物理量按式（16）～式（21）計(jì)算。

（1）池面附近飽和空氣水蒸氣分壓力（Pw）：

（2）室內(nèi)空氣水蒸氣分壓力（Pa）：

（3）池面附近飽和空氣密度（kg／m3）：

（4）室內(nèi)空氣密度（kg／m3）：

（5）池面附近飽和空氣含濕量（g／kg干空氣）：

（6）室內(nèi)空氣含濕量（g／kg干空氣）：

2.1 游泳館靜態(tài)水泳池濕負(fù)荷計(jì)算分析

用控制變量法分析游泳館靜態(tài)水泳池濕負(fù)荷計(jì)算關(guān)系式，見(jiàn)圖1。

圖1 靜態(tài)水泳池濕負(fù)荷計(jì)算結(jié)果Fig.1 Calculation results of unoccupied pool

由圖1可見(jiàn)，各關(guān)系式計(jì)算結(jié)果差異較大?！队斡攫^空調(diào)設(shè)計(jì)》關(guān)系式計(jì)算結(jié)果最大，文獻(xiàn)中未說(shuō)明關(guān)系式理論依據(jù)。Carrier關(guān)系式在該領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，但其是依據(jù)風(fēng)洞下的蒸發(fā)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)提出的，靜態(tài)水泳池水面氣流速度很小，故計(jì)算結(jié)果存在一定誤差。Smith與ASHRAE手冊(cè)關(guān)系式都是考慮了游泳館的實(shí)際散濕情況，對(duì)Carrier關(guān)系式進(jìn)行了修正。Shah1是基于傳質(zhì)傳熱類比原理，以密度差為變量，當(dāng)水溫較低或室內(nèi)溫度較高時(shí)，室內(nèi)空氣密度高于水面附近空氣密度，使得計(jì)算結(jié)果為負(fù)值。Shah2將傳質(zhì)傳熱類比原理與壓差傳質(zhì)原理結(jié)合，得到的關(guān)系式受水溫及室內(nèi)溫濕度等條件變化影響較大。Shah提出的方法為該領(lǐng)域的研究提供了思路：在不同室內(nèi)工況下采用分段函數(shù)形式進(jìn)行計(jì)算。圖1（a）～圖1（d）反映了靜態(tài)水泳池中，不同因素對(duì)各式計(jì)算結(jié)果的影響。

圖1（a）自變量為池面氣流速度，可見(jiàn)隨池面氣流速度的增大，游泳館濕負(fù)荷增大?！队斡攫^空調(diào)設(shè)計(jì)》、VDI及Shah1中關(guān)系式不隨池面氣流速度變化。Shah2在池面氣流速度小于0.06 m／s時(shí)保持不變，當(dāng)氣流速度大于0.06 m／s，變化率最大，即當(dāng)池面氣流速度達(dá)到一定值以后，池面風(fēng)速對(duì)濕負(fù)荷計(jì)算結(jié)果影響較大。Shah兩種方法與VDI公式均有交點(diǎn)，說(shuō)明該工況下，兩種方法計(jì)算結(jié)果一致。

圖1（b）自變量為泳池水溫，可見(jiàn)隨水溫的升高，濕負(fù)荷增大。其中，Shah1變化率最大，約27.6℃時(shí)，由于室內(nèi)空氣與水面附近飽和空氣密度差增大，計(jì)算系數(shù)改變，變化率減小。Shah2與VDI關(guān)系式在水溫約為27.5℃時(shí)有交點(diǎn)。

圖1（c）自變量為室內(nèi)空氣相對(duì)濕度，可見(jiàn)隨室內(nèi)空氣相對(duì)濕度的增大，濕負(fù)荷減小。體建空調(diào)與Carrier關(guān)系式變化率較大，Shah2變化率最小，濕負(fù)荷計(jì)算結(jié)果穩(wěn)定，變化不敏感。在相對(duì)濕度約為60%時(shí)，Shah兩種計(jì)算方法有交點(diǎn)。

圖1（d）自變量為室內(nèi)空氣溫度，可見(jiàn)隨室內(nèi)空氣溫度的增大，濕負(fù)荷減小。與上述不同的是，Shah2濕負(fù)荷計(jì)算結(jié)果隨室內(nèi)空氣溫度變化敏感，變化率最大。Smith關(guān)系式變化率最小。室內(nèi)空氣溫度較低時(shí)，Shah兩種方法分別與VDI關(guān)系式有交點(diǎn)。

2.2 游泳館非靜態(tài)水泳池濕負(fù)荷計(jì)算分析

采用控制變量法分析有人活動(dòng)的游泳館非靜態(tài)水泳池濕負(fù)荷，計(jì)算關(guān)系式見(jiàn)圖2。

圖2 非靜態(tài)水泳池濕負(fù)荷計(jì)算結(jié)果Fig.2 Calculation results of occupied pool

由圖2可見(jiàn)，各關(guān)系式計(jì)算結(jié)果差異較大。《游泳館空調(diào)設(shè)計(jì)》將濕負(fù)荷分成了池水散濕、池邊散濕、人體散濕3個(gè)部分，計(jì)算結(jié)果較大。Smith對(duì)Carrier關(guān)系式進(jìn)行了人員活動(dòng)的修正，由于本文計(jì)算中，選取的人員密度較大，故其計(jì)算結(jié)果大于Carrier關(guān)系式的。ASHRAE手冊(cè)提供的活動(dòng)因子在公共泳池中取1，故其結(jié)果與Carrier一致。Shah2變化規(guī)律與安靜泳池一致。在本文設(shè)計(jì)工況內(nèi)，Shah2與ASHRAE手冊(cè)、Carrier、體建空調(diào)關(guān)系式有交點(diǎn)。圖2（a）～圖2（d）反映了非靜態(tài)水泳池中，不同室內(nèi)工況對(duì)各關(guān)系式計(jì)算結(jié)果的影響。

圖2（a）自變量為池面氣流速度。與靜態(tài)水泳池不同的是，此時(shí)，體建空調(diào)、Carrier及ASHRAE手冊(cè)關(guān)系式濕負(fù)荷計(jì)算結(jié)果和變化率均較小。

圖2（b）自變量為泳池水溫。此時(shí)，《游泳館空調(diào)設(shè)計(jì)》與VDI關(guān)系式變化率較大，而Shah1變化率最小。Shah2、體建空調(diào)、Carrier、ASHRAE手冊(cè)關(guān)系式的計(jì)算結(jié)果相近，交點(diǎn)多，在溫度較高時(shí)分別與Shah1曲線有交點(diǎn)。溫度較低時(shí)，Smith方法與Shah1曲線有交點(diǎn)。

圖2（c）自變量為室內(nèi)空氣相對(duì)濕度。此時(shí)，Shah2、體建空調(diào)、ASHRAE手冊(cè)、Carrier關(guān)系式在室內(nèi)空氣相對(duì)濕度約為60%時(shí)，分別與Shah1關(guān)系式有交點(diǎn)。

圖2（d）自變量為室內(nèi)空氣溫度。可見(jiàn)，Shah2在室內(nèi)空氣溫度低于27.5℃時(shí)變化率較大，且與Shah1有交點(diǎn)。當(dāng)室內(nèi)空氣溫度升高時(shí)，Shah2變化率降低，與體建空調(diào)、ASHRAE、Carrier關(guān)系式計(jì)算結(jié)果接近且有交點(diǎn)。

3 游泳館泳池濕負(fù)荷計(jì)算結(jié)果驗(yàn)證

以上海外國(guó)語(yǔ)大學(xué)游泳館實(shí)測(cè)結(jié)果為例，驗(yàn)證各計(jì)算方法［28－29］。游泳館面積1 000 m2，體積5 100 m3，泳池尺寸為25 m×21 m。測(cè)試時(shí)游泳館內(nèi)維持正壓，保證空調(diào)送風(fēng)量即為通風(fēng)量，則室內(nèi)空氣水蒸氣含量與空調(diào)送風(fēng)口送風(fēng)水蒸氣量差值就是該游泳館濕負(fù)荷。通過(guò)熱電偶、溫濕度儀、風(fēng)速計(jì)分別記錄水溫、室內(nèi)溫濕度、池面風(fēng)速及通風(fēng)量并取均值作為工況條件，同時(shí)每隔5分鐘統(tǒng)計(jì)游泳館內(nèi)人數(shù)并記錄。由已有分析得出結(jié)論，《游泳館空調(diào)設(shè)計(jì)》計(jì)算結(jié)果普遍偏大，且個(gè)別系數(shù)取值無(wú)參考依據(jù)，故不予驗(yàn)證。

3.1 游泳館靜態(tài)水泳池濕負(fù)荷對(duì)比

游泳館工況條件如表6所示，濕負(fù)荷實(shí)驗(yàn)及計(jì)算結(jié)果如圖3所示，取10%誤差線。

圖3 靜態(tài)水泳池濕負(fù)荷測(cè)試及計(jì)算結(jié)果Fig.3 Testing and calculation results of unoccupied pool

表6 游泳館靜態(tài)水泳池濕負(fù)荷測(cè)試工況Table 6 Unoccupied pool testing condition

可見(jiàn)，各關(guān)系式計(jì)算結(jié)果與實(shí)測(cè)結(jié)果相差較大，其中，ASHRAE手冊(cè)與Smith提出的關(guān)系式計(jì)算結(jié)果與實(shí)測(cè)較為接近，其提出原理均在Carrier關(guān)系式基礎(chǔ)上考慮了人員活動(dòng)對(duì)濕負(fù)荷的影響，對(duì)靜態(tài)水泳池濕負(fù)荷的計(jì)算增添了系數(shù)。值得注意的是，表6所示兩工況條件除相對(duì)濕度外，其余影響因素均相同，而濕負(fù)荷實(shí)測(cè)結(jié)果與本文2.1節(jié)圖1（c）中濕負(fù)荷計(jì)算結(jié)果隨室內(nèi)空氣相對(duì)濕度變化呈現(xiàn)了相反的趨勢(shì)，工況2室內(nèi)空氣濕度較大，濕負(fù)荷測(cè)試結(jié)果增大?？梢?jiàn)，從傳質(zhì)理論上來(lái)說(shuō)，室內(nèi)空氣濕度增大，蒸發(fā)減弱，游泳館濕負(fù)荷減小，而在實(shí)際環(huán)境中，由于多種因素的作用，會(huì)出現(xiàn)相反的趨勢(shì)。原因如下：①濕負(fù)荷測(cè)試方法的選用。實(shí)驗(yàn)中用室內(nèi)空氣水蒸氣含量作為排風(fēng)水蒸氣含量以計(jì)算濕負(fù)荷，而游泳館空間較大，無(wú)法保證室內(nèi)熱濕環(huán)境的均勻，故室內(nèi)空氣水蒸氣含量的計(jì)算存在誤差。②其他泳池散濕量影響因素，如室內(nèi)溫度、水溫、池面氣流速度不同。由圖1可見(jiàn)，與其他影響因素相比，室內(nèi)空氣相對(duì)濕度對(duì)游泳館濕負(fù)荷影響較弱，從式（17）可以看出，室內(nèi)空氣相對(duì)濕度僅影響室內(nèi)空氣水蒸氣分壓力值，故在實(shí)際條件中，由于多種因素的綜合作用，會(huì)出現(xiàn)室內(nèi)空氣濕度增大，游泳池散濕增大的情況。

除此之外，圖3中工況2與圖1（b）中水溫為28℃時(shí)條件接近，此時(shí)，各關(guān)系式計(jì)算結(jié)果對(duì)比基本一致，僅VDI關(guān)系式計(jì)算結(jié)果有明顯差異。從表達(dá)式上看，VDI關(guān)系式中不含池面氣流速度這一變量，但溫度變量體現(xiàn)在平均溫度、壓差兩個(gè)變量中，故VDI關(guān)系式濕負(fù)荷計(jì)算結(jié)果對(duì)溫濕度工況變化反應(yīng)較敏感。

3.2 游泳館非靜態(tài)水泳池濕負(fù)荷對(duì)比

游泳館工況條件如表7所示，濕負(fù)荷實(shí)驗(yàn)及計(jì)算結(jié)果如圖4所示，取10%誤差線。

圖4 非靜態(tài)水泳池濕負(fù)荷測(cè)試及計(jì)算結(jié)果Fig.4 Testing and calculation results of occupied pool

表7 游泳館非靜態(tài)水泳池濕負(fù)荷測(cè)試工況Table 7 Occupied pool testing condition

可見(jiàn)，有人活動(dòng)時(shí)，ASHRAE手冊(cè)、Carrier、體建空調(diào)與Shah提出的關(guān)系式計(jì)算結(jié)果與實(shí)測(cè)較為接近。其中，體建空調(diào)與Shah關(guān)系式考慮了具體的人數(shù)，故當(dāng)人數(shù)變化時(shí)，計(jì)算結(jié)果差異較大。而ASHRAE手冊(cè)對(duì)Carrier關(guān)系式進(jìn)行了一定的修正，在學(xué)校游泳館內(nèi)，修正系數(shù)取1，因此，計(jì)算結(jié)果一致。

圖2與圖4所分析計(jì)算條件，人員密度取值差異較大，而各關(guān)系式對(duì)人員活動(dòng)因素的修正不同，故其計(jì)算結(jié)果不具有可比性。

3.3 綜合對(duì)比與討論

上述4種條件下，游泳館泳池濕負(fù)荷測(cè)試結(jié)果如圖5所示。

圖5 濕負(fù)荷測(cè)試結(jié)果Fig.5 Humidity load testing results

4 結(jié)論與討論

游泳館泳池濕負(fù)荷影響因素多，測(cè)試實(shí)驗(yàn)復(fù)雜，無(wú)法全面考慮游泳館實(shí)際情況，現(xiàn)有計(jì)算關(guān)系式理論上均有一定的使用條件，如室內(nèi)熱濕工況、游泳場(chǎng)館種類、活動(dòng)人員密度和游泳館空調(diào)運(yùn)行方式等。本文針對(duì)游泳館室內(nèi)流場(chǎng)以及溫濕度場(chǎng)的變化，定量分析了各關(guān)系式計(jì)算結(jié)果，并與實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比分析。

4.1 結(jié)論

（1）已有游泳館濕負(fù)荷計(jì)算方法表明，游泳館濕負(fù)荷與池面氣流速度、水溫變化成正比，與室內(nèi)空氣溫度、室內(nèi)空氣相對(duì)濕度變化成反比。

（2）經(jīng)過(guò)實(shí)測(cè)結(jié)果對(duì)比分析，無(wú)人活動(dòng)的靜態(tài)泳池中，ASHRAE手冊(cè)與Smith關(guān)系式計(jì)算結(jié)果誤差較小；有人活動(dòng)時(shí)，ASHRAE手冊(cè)、Carrier、體建空調(diào)與Shah提出的關(guān)系式誤差較小。

（3）室內(nèi)空氣相對(duì)濕度對(duì)游泳館泳池濕負(fù)荷影響小，人員活動(dòng)對(duì)游泳館濕負(fù)荷影響大。

4.2 討論

根據(jù)計(jì)算結(jié)果發(fā)現(xiàn)，各因素對(duì)游泳館濕負(fù)荷影響不同，并且不同形式游泳館濕負(fù)荷計(jì)算關(guān)系式結(jié)果差異大，隨各類工況變化敏感程度也不同。在接下來(lái)的研究中，應(yīng)綜合考慮各影響因素及設(shè)計(jì)工況變化范圍，選擇合適的關(guān)系式形式進(jìn)行優(yōu)化。

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，有學(xué)者通過(guò)計(jì)算流體力學(xué)軟件模擬了游泳館內(nèi)不同工況。在濕負(fù)荷計(jì)算方法的研究中，可以借鑒此方法，對(duì)實(shí)際工程項(xiàng)目進(jìn)行模擬，結(jié)合上述結(jié)論，提供合理濕負(fù)荷計(jì)算方法。