新型綠色節(jié)能技術(shù)在游泳館改建工程中的應(yīng)用

李昌武 劉益春 李朗達(dá) 馮健輝

大連某體育館中的游泳館已投入使用多年，因長(zhǎng)期使用和缺乏系統(tǒng)的養(yǎng)護(hù)，導(dǎo)致游泳館在使用過程中出現(xiàn)了外護(hù)層結(jié)露腐蝕、機(jī)電設(shè)備老化、室內(nèi)溫濕度指標(biāo)超標(biāo)等一系列問題。之后對(duì)該工程進(jìn)行了設(shè)計(jì)和改建，在改建過程中，不僅要解決當(dāng)前所暴露出的有關(guān)問題，還要結(jié)合運(yùn)用近幾年出現(xiàn)的一些新技術(shù)，使其符合節(jié)能環(huán)保的要求。

游泳池的設(shè)計(jì)與普通的民用建筑有很大的不同，在建筑的熱工特性方面，既要滿足節(jié)能的需求，又要結(jié)合室內(nèi)高溫高濕的特點(diǎn)，進(jìn)行防結(jié)露和鄰近房間的防潮設(shè)計(jì)。

游泳館暖通空調(diào)系統(tǒng)的主要特征如下：熱工參數(shù)的確定有別于普通建筑物；場(chǎng)館內(nèi)部長(zhǎng)期處于高溫高濕環(huán)境中，產(chǎn)生的余濕、余熱較多，要耗費(fèi)大量的能源，極易出現(xiàn)結(jié)露問題。游泳池的回用水質(zhì)量直接關(guān)系到使用者的身體健康，對(duì)回用水的處理工藝和設(shè)備有很高的衛(wèi)生要求。本文結(jié)合上述內(nèi)容，分析了該工程的設(shè)計(jì)改建。

1 新型綠色節(jié)能技術(shù)在圍護(hù)結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用分析

在該工程中，冬季采暖的室內(nèi)外設(shè)計(jì)氣溫為-9.8 ℃，空氣干球溫度為28 ℃，相對(duì)濕度為70%，露點(diǎn)溫度為21.8 ℃，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了室內(nèi)試驗(yàn)研究。根據(jù)規(guī)范，為了確保室內(nèi)圍護(hù)結(jié)構(gòu)不結(jié)露，其內(nèi)表面設(shè)計(jì)溫度按照高于露點(diǎn)溫度2 ℃來計(jì)算，在大部分保溫墻體中都能夠滿足設(shè)計(jì)要求。但在外窗方面，主要使用的是Low-E 型中空玻璃，其換熱系數(shù)不能滿足外窗防結(jié)露的要求，還需要通過其他方法解決外窗防結(jié)露問題。

該工程的外墻是幕墻體系，不透明的部分主要使用了石材幕墻和鋁板幕墻，內(nèi)襯100 mm 厚的保溫巖棉，并增加了防潮隔汽膜，可以滿足節(jié)能及防結(jié)露的設(shè)計(jì)要求。外窗為低密度斷橋鋁質(zhì)中空玻璃，需要暖通專業(yè)人員采取適當(dāng)?shù)姆椒▉硖嵘ＡУ膬?nèi)壁溫度[1]。

2 游泳館暖通空調(diào)通風(fēng)除濕防結(jié)露節(jié)能技術(shù)

2.1 空調(diào)除濕防結(jié)露

在游泳館這種特殊建筑物中，濕負(fù)荷占暖通空調(diào)總負(fù)荷比例高達(dá)70%～90%。常見暖通空調(diào)系統(tǒng)大多利用表冷器降溫除濕，此過程難免會(huì)出現(xiàn)能源損耗，且成本較高。另外，水分凝結(jié)會(huì)形成潮濕環(huán)境，容易滋生霉菌，影響環(huán)境衛(wèi)生，因此這種防結(jié)露技術(shù)已經(jīng)基本被淘汰。

2.2 通風(fēng)除濕防結(jié)露

所謂通風(fēng)除濕防結(jié)露，就是通入新鮮空氣，排出舊空氣，完成室內(nèi)空氣循環(huán)。冬季室外空氣干燥，通風(fēng)有助于去除室內(nèi)空氣中多余的水分，但由于室外空氣溫度較低，在通風(fēng)前要將其加熱到室內(nèi)設(shè)計(jì)溫度以上[2]。而夏季室外的空氣濕度較大，通風(fēng)除濕效果不好，此時(shí)需要利用暖通空調(diào)對(duì)室外空氣進(jìn)行除濕處理，處理完成后才能引入室內(nèi)。

本項(xiàng)目采用的是普派克室內(nèi)泳池除濕機(jī)，其工作原理是從室內(nèi)溫濕的空氣中吸收熱量和水分，回收的熱量不僅可以給池水加溫，還可以使水蒸氣凝結(jié)成水，達(dá)到除濕的效果，工作原理如圖1 所示。

圖1 室內(nèi)泳池除濕機(jī)的工作原理（來源：網(wǎng)絡(luò)）

2.3 變風(fēng)量通風(fēng)除濕

變風(fēng)量通風(fēng)除濕是指通過改變送風(fēng)量來調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度，使送風(fēng)狀態(tài)和送風(fēng)溫度保持不變的全空氣空調(diào)系統(tǒng)。為保證送風(fēng)口在室內(nèi)不發(fā)生結(jié)露現(xiàn)象，夏季空調(diào)送風(fēng)溫度應(yīng)稍高于室內(nèi)溫度。室外空氣濕度是全年動(dòng)態(tài)變化的，如果設(shè)計(jì)通風(fēng)量大于實(shí)際所需通風(fēng)量，就會(huì)造成能源浪費(fèi)，反之則無法滿足通風(fēng)除濕要求。在具體實(shí)踐中，可以選用單臺(tái)三速風(fēng)機(jī)，根據(jù)夏季、過渡季節(jié)、冬季室外空氣濕度變化來調(diào)控通風(fēng)量；或選用單臺(tái)雙速風(fēng)機(jī)，分別根據(jù)過渡季節(jié)和夏季室外空氣濕度變化來調(diào)控通風(fēng)量。上述方法均比選用單臺(tái)單速風(fēng)機(jī)節(jié)省能源。

3 游泳館暖通空調(diào)排風(fēng)熱回收節(jié)能技術(shù)

3.1 排風(fēng)熱回收節(jié)能技術(shù)

排風(fēng)熱回收節(jié)能技術(shù)是一種利用新風(fēng)與排風(fēng)之間的熱量交換來減少新風(fēng)處理能源消耗的技術(shù)。根據(jù)熱回收方式的不同進(jìn)行分類，可將其分為全熱和顯熱2 類：全熱回收裝置能回收排出空氣中的顯熱和潛熱，并轉(zhuǎn)移濕量；顯熱回收設(shè)備只能回收排出空氣中的顯熱。

3.2 全熱回收裝置

3.2.1 轉(zhuǎn)輪式全熱回收器

轉(zhuǎn)輪式全熱回收器通過新風(fēng)與排風(fēng)交替逆向流過轉(zhuǎn)輪傳遞熱量，能夠在-20 ～40 ℃的環(huán)境中工作，且熱回收效率高達(dá)70%～80%[3]。但轉(zhuǎn)輪式全熱回收器是在2 個(gè)不同介質(zhì)之間進(jìn)行熱交換，不能完全避免交叉污染，所以通過的氣體必須無害。此外，轉(zhuǎn)輪式全熱回收器的體積大，消耗的能源較多。

3.2.2 板翅式全熱回收器

當(dāng)進(jìn)氣、排氣之間存在溫度差和蒸汽壓差時(shí)，在板翅式全熱回收器內(nèi)部會(huì)發(fā)生熱濕交換，從而實(shí)現(xiàn)全熱回收，但其熱回收效率比轉(zhuǎn)輪式全熱回收器低。與常規(guī)板翅式換熱器不同，板翅式全熱回收器的隔板和翅片都是由一種特別加工過的紙或薄膜制成的，具有良好的導(dǎo)熱和透濕性能，缺點(diǎn)是不透氣。

3.2.3 熱泵式全熱回收器

熱泵式全熱回收器是以高溫排風(fēng)為冷熱源來回收多余熱能，熱回收效率極高，但需要配備一系列設(shè)備，包括壓縮機(jī)、蒸發(fā)器、冷凝器等。熱泵式全熱回收器具有體積大、布局分散、占用空間多、造價(jià)成本高等缺點(diǎn)，因此應(yīng)用并不廣泛。

3.3 顯熱回收裝置

3.3.1 熱管式顯熱回收器

熱管式顯熱回收器的熱管殼一般由銅或不銹鋼制成，借助氨、丙酮、甲醇等的相變來實(shí)現(xiàn)熱傳遞，能夠在-40 ～430 ℃的環(huán)境中工作。這種顯熱回收裝置不需要消耗動(dòng)力，且中間隔片能夠?qū)⑿?、舊排風(fēng)完全分開，使二者不發(fā)生混流，適用于存在排風(fēng)污染的場(chǎng)所。因?yàn)榕鋫溆修D(zhuǎn)換裝置，熱管式顯熱回收器四季都能用，在過渡季節(jié)，只需將轉(zhuǎn)換裝置旋轉(zhuǎn)5 ～7°即可。

3.3.2 中間熱媒式顯熱回收器

中間熱媒式顯熱回收器的熱回收過程不會(huì)產(chǎn)生交叉污染，供熱端與得熱端由管道相連，管道長(zhǎng)度可調(diào)整，安裝方便，但必須輔以循環(huán)水泵。缺點(diǎn)是動(dòng)力消耗量大、傳熱損失大且效率不高。

3.3.3 板式顯熱回收器

板式顯熱回收器具有運(yùn)行穩(wěn)定、組成簡(jiǎn)單、不消耗動(dòng)力、不損失傳熱、設(shè)備費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)，但是裝置整體占地面積大、接管位置固定、靈活性差、傳熱效率低，在實(shí)踐中的應(yīng)用較少。

4 新型綠色節(jié)能技術(shù)在泳池循環(huán)水系統(tǒng)中的應(yīng)用分析

改造前的污水循環(huán)水處理系統(tǒng)為逆流式過濾模式，所有的循環(huán)水都是通過設(shè)置在水槽中的水口流入平衡槽，再通過水池中的水進(jìn)行一系列的凈化并加熱，然后通過池底供水口返回到池子中繼續(xù)利用。目前，我國(guó)城市污水處理廠面臨的最大問題是砂罐腐蝕嚴(yán)重，導(dǎo)致污水渾濁程度增大，感官指標(biāo)降低。消毒系統(tǒng)只使用次氯酸進(jìn)行消毒，因?yàn)槁认揪哂虚L(zhǎng)效性，所以會(huì)對(duì)人的皮膚和呼吸系統(tǒng)產(chǎn)生一定的影響。水溶液中的電解質(zhì)濃度升高，同樣會(huì)導(dǎo)致水的質(zhì)量超標(biāo)。

因此，本文提出以下改進(jìn)措施。因水池面積和機(jī)艙面積的限制，水池的過濾形式將繼續(xù)使用逆流循環(huán)法，布水系統(tǒng)和溢流系統(tǒng)將保持相同。濾芯采用全新的濾芯，并加入臭氧—活性碳處理，以進(jìn)一步除去雜質(zhì)。臭氧殺菌技術(shù)具有殺菌效果好、無二次污染等優(yōu)點(diǎn)，能夠有效地減少水中的氯氣用量，減少對(duì)游泳者的危害。改造后的泳池水循環(huán)處理過程如圖2所示。

圖2 改造后的泳池水循環(huán)處理過程（來源：網(wǎng)絡(luò)）

5 新型綠色節(jié)能技術(shù)在游泳館施工中的注意事項(xiàng)

5.1 根據(jù)游泳館項(xiàng)目的實(shí)際情況選擇合適的節(jié)能施工材料

在節(jié)能減排與綠色環(huán)保的大背景下，建筑企業(yè)應(yīng)充分認(rèn)識(shí)到新型綠色節(jié)能技術(shù)的重要性與價(jià)值，對(duì)游泳館工程進(jìn)行前期的實(shí)地調(diào)研，并針對(duì)游泳館項(xiàng)目的特點(diǎn)與要求，結(jié)合游泳館工程的實(shí)際情況，選用適宜的節(jié)能建筑材料與綠色節(jié)能技術(shù)[4]。

5.2 加大綠色施工材料質(zhì)量控制力度

施工人員在選擇綠色施工材料時(shí)，應(yīng)確保綠色施工材料的質(zhì)量，保證所用的綠色施工材料達(dá)到質(zhì)量要求，并嚴(yán)格進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)。另外，施工人員還要關(guān)注環(huán)保材料在運(yùn)輸和存放過程中存在的問題，并要嚴(yán)格遵守對(duì)材料運(yùn)輸和存放的要求，全面保障環(huán)保建材的質(zhì)量，使環(huán)保建材安全進(jìn)入工地，發(fā)揮其作用。對(duì)未達(dá)到質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的材料，應(yīng)及時(shí)退回，防止未達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的材料流入工地，以免對(duì)游泳館項(xiàng)目整體工程質(zhì)量造成影響。

5.3 積極應(yīng)用新型綠色節(jié)能環(huán)保材料

隨著游泳館項(xiàng)目的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)不斷提高，國(guó)家不斷出臺(tái)相關(guān)的政策，對(duì)建筑市場(chǎng)的發(fā)展進(jìn)行規(guī)范[5]。目前，很多建筑企業(yè)已經(jīng)認(rèn)識(shí)到新型綠色節(jié)能環(huán)保材料的價(jià)值，并積極應(yīng)用新型綠色節(jié)能環(huán)保材料。泳池行業(yè)迎來了蓬勃的發(fā)展期，新材料、新技術(shù)以及新工藝的不斷涌現(xiàn)使整個(gè)產(chǎn)業(yè)出現(xiàn)全新的變革。例如，位于北京奧林匹克公園的水立方，采用的ETFE 膜是一種輕質(zhì)新型材料，這種材料具有良好的熱學(xué)性能和透光性，不僅可以調(diào)節(jié)室內(nèi)環(huán)境，還能避免建筑結(jié)構(gòu)受到游泳中心內(nèi)部環(huán)境的侵蝕。如果ETFE膜有一個(gè)破洞，不必更換，只需打上一塊補(bǔ)丁，過一段時(shí)間就會(huì)恢復(fù)原貌。

6 結(jié)語

傳統(tǒng)的建筑施工工藝已經(jīng)不能滿足人們對(duì)于建筑工程施工的需求，新型、綠色、環(huán)保、安全的節(jié)能技術(shù)逐漸成為人們的追求。本文根據(jù)游泳館項(xiàng)目工程的特點(diǎn)，分析了新型綠色節(jié)能技術(shù)在游泳館中的應(yīng)用，希望能夠?yàn)橄嚓P(guān)研究提供借鑒。