黄山某娱乐性游泳馆暖通空调设计

任立君 祝 健

黄山某娱乐性游泳馆暖通空调设计

任立君 祝 健

合肥工业大学土木与水利工程学院

介绍了黄山某娱乐性游泳馆的特点。该游泳馆在空调系统的设计过程中，针对其室内外参数的确定、湿负荷计算、通风量确定、冬季采暖等问题进行了详细的分析计算，并最终提出了解决方案。

娱乐性游泳馆湿负荷通风量地板辐射采暖地源热泵

1 工程概况

某黄山培训中心的游泳馆项目位于黄山市黄山区黄山北大门耿城镇，紧邻浦溪河。该游泳馆有一个26.3m×20.6m的游泳池及一些辅助用房。室内设计计算参数如下：游泳池水温为27℃，馆内空气温度28℃，相对湿度为70%，池面和池边的风速定为0.25m/s。

2 室内外参数的确定

2.1 设计计算参数选取

1）室外计算参数。夏季空调室外计算干球温度35.4℃，夏季空调室外计算湿球温度27.4℃，夏季空调室外计算日平均温度30.6℃，夏季室外大气压力988.9hPa，冬季室外大气压力1007.6hPa。

2）室内设计计算参数。池水温度26～28℃，相对湿度50%～75%，空气速度0.2m/s左右，室内空气温度为池水温度加上1～2℃。

2.2 参数的选取依据

1）池水温度的确定

池水温度的确定跟人们的年龄、体质及游泳馆的性质有关。国际游泳池设计标准提出26～28℃，《游泳池和水上游乐池给水排水设计规程》（CECS 14:2002）中给出的公共游泳池及宾馆内游泳池的池水设计温度为26～28℃，儿童池池水设计温度为28～30℃。因该工程为娱乐性游泳馆，考虑到偶尔会有儿童的因素，所以本工程池水温度选取27℃。

2）室内设计温度的确定

室内设计温度与池水温度有关，也与馆内供暖通风空调的形式有关。如果空气温度低于水温，那么在室内相对湿度一定的情况下，会加剧池水面的蒸发，造成除湿所需要的通风量、池水的蓄水量及池水的加热量增大，并且会容易造成室内“雾化”现象；当室内温度过低时，会使游泳者出水面后产生“寒冷”的感觉,反之会使人产生闷热感，并且使得建筑物的耗热量增大。室内空气温度至少要大于或等于1℃，国际游泳池设计标准提出高于2℃，所以取1～3℃为宜。

该工程采用地面辐射供暖系统，室内设计温度可适当降低，所以该工程的室内设计温度选取28℃。

3）池区的空气相对湿度的选取

池区空气的相对湿度一般为50%～70%，不允许超过75%。当相对湿度在50%～65%时，在实际工程中采暖通风空调很难满足这一要求，即使达到了，其能耗及运行费用都将成倍增加，在经济上也不合算。当相对湿度为65%～70%，这样既可满足游泳池内人员的舒适性要求，在采暖通风空调及实际运行中能够给予保证，并且设备运行费用相对较低，这是较经济的方式。在实际工程中，许多游泳馆都是如此设计运行的。文献[1]中就某工程不同相对湿度下各种热指标的比较得出相对湿度在70%时热损失量最低。所以本工程相对湿度选取70%。

4）池区空气流速要加以限制，因为池面的空气流速直接影响到池水的蒸发量。当水温和空气温度一定时，池水蒸发量与空气流速成正比。当风速过高时，会使游泳者上岸后有吹风感和寒冷感；当风速过低时，气流组织较困难。因此对于娱乐性游泳馆池区的空气流速一般定为0.2m/s左右。所以本工程取空气流速为0.25m/s。

3 室内游泳池的除湿与通风

3.1 除湿方式选择

对于娱乐性游泳馆等场所含有大量的余湿，用通风方式来消除余湿是一种设备费、运行费及能耗均低的除湿方式。

通过计算得出该工程游泳馆内的含湿量为16.77g/kg。通过黄山市典型年气象参数统计（图1）可知对于过渡季节及冬季可以采用通风除湿方式，但是在夏季，黄山地区夏季的含湿量高于馆内含湿量，且含湿量居高不下，所以夏季采用由空调系统对部分补风进行除湿降温处理，来达到室内设计参数。

图1 黄山市典型年气象参数统计

3.2 冬季及过渡季通风除湿

3.2.1 湿负荷计算

总湿负荷按式（1）计算[2]：

式中：W为游泳馆总湿负荷，kg/h；W1为游泳池池水蒸发量，kg/h；W2为池边湿润地面产湿量，kg/h；W3为游泳馆内人员散湿量，kg/h。

1）池水的蒸发量[3]

式中：va为游泳池水面风速，0.25m/s；Pw为游泳池池水表面温度下的饱和空气的水蒸汽分压力，Pa；Pt为馆内空气的饱和水蒸汽分压力，Pa；Fm为游泳池水面面积，m2。

经计算得：W1=0.0075(0.0152×0.25+0.00178) (3782.2-2759.9)×500=84.33kg/h。

2）池边湿润地面散湿量[3]

式中：tn为馆内空气干球温度，℃；ts为馆内空气湿球温度，℃；F为池边湿润地面面积，m2；ns为湿润系数，ns值对应不同的使用条件，取0.2～0.4为宜，对于娱乐性场馆，人员密集，ns取大值。

经计算得：W2=0.0171(28-23.5)×360×0.4=11.08 kg/h。

3）人体散湿量[2]

式中：φ为群集系数；n为游泳馆内的人数；q为成年男子的散湿量，kg/h。

其中n值应为馆内总人数减去池水中的人数，因为池水中的人员散湿已包括在池水蒸发量中。

经计算得：W3=0.001×0.9×100×134=12.06kg/h。

则散湿量合计：W=W1+W2+W3=107.47kg/h。

3.2.2 通风量计算

游泳馆通风量应计算排除室内余湿所需要的通风量、使馆内空气中含氯量小于1×10-6所需的通风量、人员所需新风量以及夏季空调所需送风量。通过计算取得其中最大值为通风量。

1）排除室内余湿所需的通风量

式中：L1为排除室内余湿所需通风量kg/h；d2为室内空气含湿量，g/kg；d1为室外空气含湿量，g/kg。

经计算得出d2为16.77g/kg。

在冬季和过渡季节，在冬季室外含湿量较小，吸湿能力较强，到了过渡季，室外含湿量增加，如果按照冬季的除湿通风量，不能满足过渡季节的除湿要求。所以对于全年运行的游泳馆，通风量计算应按过渡季节的室外含湿量确定。

其中d1为过渡季节含湿量，取13.0g/kg（根据表1黄山市典型年气象参数统计表分析取13.0g/kg比较合适），则L1=1000×107.47/(16.77-13.0)=28507m3/h。

2）使馆内空气中含氯量小于1×10-6所需通风量

游泳馆面积为873m2，平均高度为5.2m，已知室内换气次数需要达到1～4次/h，换气次数取2次，则L1=873×5.2×2=9079m3/h。

3）人员所需新风量

人均新风量取30m3/h，人员总数为180人，则人员所需新风量为：L3=30×180=5400m3/h。

4）夏季空调所需送风量

经计算得出夏季负荷为为了防止发生雾化现象，送风温度应该不小于室内空气的露点温度，经计算得出室内露点温度为22℃。送风温度为23℃，夏季总负荷为96.9kW，则夏季空调处理的风量为：

经计算可得风量为L4=13209m3/h。

综上可得夏季所需通风量为13209m3/h，过渡季节通风量为28507m3/h，冬季所需通风量为9079m3/h。

3.3 除湿运行控制探讨

夏季采用空调系统对部分补风进行除湿降温处理，来达到馆内除湿。通过计算夏季除湿通风量得出夏季除湿通风量分段所占时间百分比统计图2。

图2 夏季除湿通风量分段所占时间百分比统计

冬季及过渡季所取通风量是按过渡季节设计工况下计算出来的，然而室外空气含湿量是全年动态变化的，通过DeST所提供的黄山市全年室外空气含湿量值计算得出该游泳馆冬季及过渡季、全年除湿通风量分段所占时间百分比统计图（图3、4）。

笔者发现夏季有高达33%的时间可以通过通风来达到除湿；在冬季及过渡季如果通风量只按照过渡季计算出的结果进行运行，将会造成不必要的浪费。所以除湿可以采用空调除湿、通风除湿分段进行调节，并且送风机如果能够变频调节所需送风量将会更节能。

图3 冬季及过渡季除湿通风量分段所占时间百分比统计

图4 全年除湿通风量分段所占时间百分比统计

4 室内游泳池的冬季采暖

由于人们在娱乐性游泳馆内以赤足活动为主，所以对池区的舒适性要求比较高。有关文献表明，当室温为28℃时，相对舒适的人脚部温度约为32℃，当地板未做加热处理时，地板与足部的温差大于10℃，若采暖系统没有启动，这一温差将大于20℃，脚部与室内温度两者之间的巨大温差会使脚部热量迅速损失而使人感到不适。所以本工程在池岸四周设置了地板辐射采暖，采用了3组分集水器，经计算该工程冬季采暖热负荷为50.4kW，地板辐射采暖满足不了负荷需要，所以采用热风辅助采暖。如设置散热器，其在湿度如此大的游泳馆内必须考虑其防腐蚀性，采用地板辐射采暖正好能避免此问题。

据文献[4]中，地板辐射采暖的设计经验：

1）全面辐射采暖的热负荷，应按有关规范进行。对计算出的热负荷乘以修正系数（0.9～0.95）或将室内计算温度取值降低2℃均可。

2）局部采暖的热负荷，应再乘以附加系数（表1）

表1 局部采暖热负荷附加系数

本工程在供热方式上，采用地表水源热泵系统，因为该工程附近有大量的地表水源这个有利条件。该工程为娱乐性游泳馆，其无观众席，只需布置一套送回风系统。供回水设计温度为50℃/40℃。埋管系统采用“回”型布置埋于地面面层下面，埋管间距为300mm。埋管做法见图5。

图5 地板辐射采暖示意图

5 结语

对于大空间娱乐性游泳馆暖通空调设计，应合理地确定室内设计参数，尤其除湿量的计算以及除湿方式，在建筑外围结构上也要下足工夫，只有这样才能在满足人们舒适性的前提下有效地防止结露与屋顶钢结构腐蚀、降低能耗及运行成本。在冬季采暖时，为保证池区范围的舒适性及节能，在池区周边地面设置地板辐射采暖，并且本项目采用了地源热泵系统，响应国家节能减排、可再生能源的应用，有效节约能源。

[1]杨森.游泳馆空调的热湿负荷计算与节能[J].制冷空调与电力机械,2010,31(1):5-8

[2]张铁辉.娱乐性游泳馆暖通空调设计探讨[J].暖通空调,2005, 35(10):93-97

[3]虞霞,赵磊.娱乐性游泳馆的空调设计[J].制冷空调与电力机械, 2005,26(3):46-52

[4]王崇杰,薛一冰.太阳能建筑设计[M].北京:中国建筑工业出版社,2007

[5]邹月琴,贺绮华.体育建筑空调设计[M].北京:中国建筑工业出版社,1991

[6]魏文宇,丁高,张力.游泳馆空调设计[M].北京:中国建筑工业出版社,2004

[7]廉乐明,谭羽非.工程热力学(第5版)[M].北京:中国建筑工业出版社,2007

The HVAC De s ign for a Re c re a tiona l Na ta toria in Hua ngs ha n

REN Li-jun,ZHU Jian
School of Civil Engineering,Hefei University of Technology

Presents the characteristics of a recreational natatoria of Huangshan.In the HVAC design of the Natatorium, the inter design parameters,moisture load calculation,ventilation rate determination and winter heating were analyzed with solutions.

recreational natatorium,moisture load,ventilation rate,radiant floor heating,ground source heat pump

1003-0344（2014）04-084-4

2013-6-9

任立君（1987～），女，硕士研究生；合肥市屯溪路193号合肥工业大学土木与水利工程学院（230009）；E-mail:1808005784@qq.com