武汉世茂嘉年华游艇俱乐部游泳池设计

赵 振 华

(中信建筑设计研究总院有限公司,湖北 武汉 430014)



武汉世茂嘉年华游艇俱乐部游泳池设计

赵 振 华

(中信建筑设计研究总院有限公司,湖北 武汉 430014)

简述了武汉世茂嘉年华游艇俱乐部的工程概况，介绍了游泳池设计中水处理的工艺流程及自动控制系统，计算分析了池水的加热量，并探讨了循环水处理设备与加热设备的选型要点，确保了游泳池的正常运行。

游泳池，加热系统，热量，循环水泵

1 项目简介及工程概况

武汉世茂嘉年华游艇俱乐部项目位于武汉市蔡甸区文岭半岛西北角。武汉世茂嘉年华游艇俱乐部标志着华中首个欧洲游艇会诞生，武汉从此步入游艇俱乐部时代。本工程建筑面积：5 435.56 m2(含地下室2 779.99 m2)；地下室层高5.4 m，1层层高6.9 m。

2 游泳池基本工程概述

本项目为俱乐部高档公共游泳池，游泳池设计面积为300 m2，补充水水温为5 ℃，环境温度为28 ℃，空气相对湿度为70%。设计内容由游泳池的UPVC供回水管道系统，毛发收集器及循环水泵，硅藻土精密过滤器及硅藻土投加系统，臭氧高效消毒除味脱色、pH值调整及余氯长效辅助消毒等水质处理和加热恒温控制等组成。

循环流量计算：

(1)

其中，qc为游泳池的循环水流量，m3/h；Vp为游泳池的池水容积，设计为441 m3；αp为游泳池管道和设备的水容积附加系数，αp=1.05～1.10，取1.05；Tp为游泳池的池水循环周期，取4 h。

3 水处理工艺流程及自动控制

3.1 循环方式

采用池底进水，池面溢流回水的逆流式循环，池底设泄空口。泄空时由循环水泵通过反冲洗管道排往室外雨水井。泳池初次进水也由循环水泵进行。

3.2 消毒方式

采用分流量全流程臭氧消毒辅以少量长效氯消毒的消毒方式。

3.3 循环工艺流程及循环自动控制

游泳池水太阳能加热系统及循环控制示意图见图1。

1)集热循环。太阳能集热器出水口安装温度传感器T1，低位集热水箱安装温度传感器T2，太阳光照射集热器后，集热器水温升高，当T1-T2不小于设定的温差上限时(一般设定为5 ℃～10 ℃)，太阳能集热器循环泵P1打开，将集热器收集的热量储热到集热水箱，当T1-T2不大于设定的温差下限时(一般设定为2 ℃～5 ℃)，循环泵P1关闭。不断循环，使储热水箱温度升高。

2)池水加热。游泳池安装温度传感器T4，当池水温度不大于设定温度(正常模式28 ℃)时，游泳池循环泵P2打开，将储热水箱的热水对池水进行加热，当池水温度大于设定温度时，循环泵P2关闭。控制T6温度必须低于40 ℃。

3)辅助加热循环。在对池水加热时，储热水箱的水温下降，当储热水箱的水温不大于设定温度时，温度控制系统DGM将热媒给水管电磁阀打开，利用辅助热媒给水管热水通过换热器HRQ2对循环水进行加热，当储热水箱水温度大于设定温度时，电磁阀关闭。

4 循环水处理系统设备选型

4.1 过滤器

过滤器采用烛式可再生硅藻土精密过滤器。硅藻土过滤器特点：过滤精度高，能滤除2 μm及2 μm以上的各类杂质，出水清澈透明，可达到0.1 NTU；能滤除大肠菌、隐孢子虫、贾第鞭毛虫等细菌、病毒；设备过滤面积大体形小，反冲洗水量小，安装简便。硅藻土过滤机组由循环水泵、过滤器、硅藻土助凝剂混合液罐等组成。滤速按不大于5 m/h设计，型号为PCT-300，过滤面积30 m2，流量为115.5 m3/h，实际滤速3.85 m/h。

4.2 循环水泵和毛发过滤器

循环水泵型号100AAB100-30-11，流量为63.53 m3/h，H=25 m，N=15 kW，2台水泵并联运行设计，内置于硅藻土过滤机组中，机组是同时工作或停止，不存在设备用泵之说。每台水泵的吸水管上应装设可挠曲橡胶接头、阀门、毛发聚集器和压力真空表。

4.3 臭氧发生器及配套装置

此游泳池负荷稳定，臭氧发生器及配套装置采用分流量全流程臭氧消毒，投加量为0.6 mg/L，C×T>1.6，反应时间T>2 min，混合之后的水与臭氧还应有充分的接触时间，以达到臭氧与污染杂质充分发生反应。臭氧反应器计算:

V=qfc×t

(2)

其中，V为臭氧反应器容积,m3；qfc为分流量臭氧消毒的流量,m3/h。

注意：分流量臭氧消毒的流量不应小于游泳池循环水流量的25%,取30%，计算得34.65 m3。若采用全流量则直接取游泳池循环水流量，代入式(2)如下：

取容积为2m3。

具体设计选型：臭氧供电为3相5线制。臭氧发生器型号HD-80，发生量80g/h，臭氧浓度80mg/L，冷却水量3L/min，功率3kW，外形尺寸700mm×780mm×1 450mm。臭氧由水质检测仪控制自动负压投加，臭氧发生器与循环水泵连锁，臭氧投加增压泵(进口品牌)由臭氧发生器自动控制，投加配套装置参数：混气单元(由水射器尾气处理器增压泵水封桶等组成)型号为HDH-B2，外形尺寸500mm×480mm×1 170mm，功率为1.1kW，臭氧反应罐(316L不锈钢罐体)型号HD-ORL-2.0，容积为2.0m3。

5 池水加热

1)池水加热所需热量设计计算。加热及温控系统：补充水水温为5 ℃，环境温度为28 ℃，空气相对湿度为70%，池水加热所需热量：

Q=Qb+Qs+Qt=Qb+1.2×Qs

(3)

其中，Q为池水加热所需的热量，kJ/h；Qs为池水表面蒸发损失的热量，kJ/h；Qb为补充新鲜水加热所需要的热量，kJ/h；Qt为池壁、池底传导、管道和净化水设备等损失的热量，一般按池水表面蒸发损失热量的20%计算，kJ/h。

池水表面蒸发损失的热量按照CJJ 122—2008游泳池给水排水工程技术规程(后序简称“游规”)第7.2.2计算，此处不做介绍，计算得：262 100 kJ/h。

在三年的实践过程中，我们开展的初中语文“一课双师”模式主要以语文教师配合为主，也有一些异科教师的配合。如与生物教师配合的《海燕》，与地理教师配合的《故宫博物院》《大自然的语言》《看云识天气》，与化学教师配合的《化石吟》，与物理教师配合的《邓稼先》等。

补充新鲜水加热所需要的热量计算：

(4)

其中，Qb为游泳池补充新鲜水加热所需的热量,kJ/h；ρ为水的密度,kg/L；Vb为游泳池新鲜水的补充量,L/d；C为水的比热容,kJ/(kg·℃)；Td为池水设计温度，取28 ℃；Tf为游泳池补充新鲜水的温度，取5 ℃；th为加热时间，h。

游泳池每日的补充水量占游泳池容积的5%～10%，取5%，为22 m3。代入式(4)计算得530 859.3 kJ/h。

池水加热所需热量Q=845 379 kJ/h。

2)加热设备的进水管口与出水管口的水温差应按式(5)计算。

(5)

其中，ΔTh为加热设备进水管口与出水管口的水温差，℃；qr为通过水加热设备的循环水量，m3/h，按照流量不应小于游泳池循环水流量的25%计算，取30%为34.65 m3。

计算得ΔTh=5.8 ℃。加热器出口温度=28 ℃+5.8 ℃=33.8 ℃，符合“游规”7.3.4条被加热水的出水温度不宜超过40 ℃。

3)太阳能加热换热面积计算。

(6)

其中，Δtj为换热器计算温差，℃；tmc，tmz分别为换热器热媒的初温与终温，在此即太阳能热水进、出换热器的温差(与集热器的性能有关，一般取值5 ℃～10 ℃，集热器性能高)，分别为60 ℃，55 ℃;tc，tz分别为一游泳池被加热水在换热器进、出口的水温,分别为28 ℃，33.8 ℃;Δtj计算得26.6 ℃。

(7)

其中，Fjr为采用间接加热时，换热器的加热面面积；Q为游泳池水加热需热量，kJ/h;Cr为热水供应系统的热损失系数，1.10～1.15，取1.10；ε为换热器热媒和水垢分布不均匀传热效率系数，采用ε=0.6～0.8，取0.7；K为传热系数，取900 kJ/(m2·℃·h)。

代入式(7)计算得：Fjr=5.55 m2。

4)太阳能加热集热器总面积计算。

a.直接系统。

(8)

其中，Ajz为直接系统集热器总采光面积,m2；qrd为设计日用热水量，L/d，游泳池补充的新鲜水，为22 m3；C为水的定压比热容,C=4.187 kJ/(kg·℃)；ρ为热水密度,kg/L；te为贮水箱内水的设计温度,℃；tl为水的初始温度,℃；Jt为倾角等于当地纬度时，倾斜表面平均日太阳总辐照量,MJ/(m2·d)，查图集06SS128武汉地区平均值11.767；η为集水器年平均效率，45%～50%，取45%；ηl为储水箱和管道热损失率，15%～30%,取20%。

(9)

其中，Ajj为间接系统集热器总采光面积，m2；FR为集热器热转移因子，无量纲；UL为集热器总热损系数，W/(m2·℃)；Ajz为直接系统集热器总采光面积，m2。

计算得到Ajz=250 m2，Ajj=276 m2。

b.太阳能集热系统集热水箱有效容积可按下式计算:

V集=qrd×Aj。

其中，V集为集热系统集热水箱(罐)有效容积，L；Aj为集热器总面积，计算为276 m2；qrd为太阳集热器单位面积每天产热水量，按建筑给水排水设计规范第5.4.2A.4条取50 L/(m2·d)。计算得集热水箱为13.8 m3,取15 m3。集热器循环水泵流量和扬程较简单不做介绍，按照规范计算，结果为Q=5.52 L/s，H=36 m。

5)辅助加热系统较简单，按照太阳能阴雨天无加热最不利点计算，热媒为锅炉房提供的85 ℃高温热水。计算换热面积为3.35 m2，取4.0 m2。

6 加热系统设计选型

热及温控系统：补充水水温为5 ℃，环境温度为28 ℃，空气相对湿度为70%，选用一台MSA-P-1500的立式半容积式换热器(换热面积为6 m2)作为太阳能集热水箱V=15 m3，串联一台板式换热器，板式换热器(换热面积为4.0 m2)的热媒为锅炉房提供85 ℃高温热水，温控系统由水温探头，控制器，执行器，二通闸阀及线路组成，温度控制系统通过比例控制热源供热管上的二通阀开关程度控制热源流量。设置2套温控系统，1套系统用于控制主给水管水温，另1套系统用于控制二次侧出水温度不超过40 ℃。温控系统带断电复位也与循环水泵连锁。

7 结语

此工程已经验收并使用3年，运行良好且池水加热的热源优先采用太阳能比较节约能量。此文总结游泳池—太阳能相结合设计计算过程及设计主要要点、设备选型供工程设计参考。

[1] CJJ 122—2008，游泳池给水排水工程技术规程[S].

[2] 国家建筑标准设计图集06SS128太阳能集中热水系统选用与安装[J].煤气与热力，2008(8)：42.

[3] GB 50015—2003，建筑给水排水设计规范(2009年版)[S].

Design of swimming pool of Shimao Carnival Yacht Club in Wuhan

Zhao Zhenhua

(ZhongxinBuildingDesignAcademyHeadquarterCo.,Ltd,Wuhan430014,China)

The paper briefly describes Shimao Carnival Yacht Club engineering conditions in Wuhan, introduces water processing procedures and automatic control system in the swimming pool design, calculates and analyzes the water heating quantity of the swimming pool, and explores recycling water processing equipment and heating equipment selecting points, so as to guarantee the normal operation of the swimming pool.

swimming pool, heating system, heat quantity, circulating water pump

1009-6825(2016)22-0018-03

2016-05-27

赵振华(1985- )，男，工程师

TU245.3

A