高會玲

由于游泳場館能耗在建筑整體能耗分析中一直都比較突出，針對如何降低游泳館的能耗問題，在中央已經(jīng)提出的“碳達(dá)峰”“碳中和”的指導(dǎo)思想下，本文從方案設(shè)計(jì)階段就重點(diǎn)考慮游泳館節(jié)能相關(guān)的措施，力爭從源頭節(jié)能。

一、工程概況

本項(xiàng)目位于湖北武漢蔡甸區(qū)，總建設(shè)用地面積約為79908㎡，總建筑面積為191590㎡，地上總建筑面積約為122750㎡，分兩期開發(fā)，本文重點(diǎn)介紹一期項(xiàng)目中的康體中心，該單體為體育場館，共三層，屋頂鋼桁架頂標(biāo)高為40m，地上總建筑面積10322㎡，一層主要房間為羽毛球場和游泳池，一層夾層為健身房；二層主要房間為籃球場和乒乓球場；第三層為網(wǎng)球場。由于游泳場館的空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)在該單體中屬于難點(diǎn)，因此本文重點(diǎn)介紹游泳館的恒溫恒濕系統(tǒng)。

二、游泳池設(shè)計(jì)要求

1. 該康體中心游泳池池水面積為220㎡，水深為0.8～1.5m，層高為6.5 m，池水溫度全年恒定在27±2℃，室內(nèi)夏季溫度為30±2℃，冬季溫度為25±2℃，室內(nèi)全年濕度為60±5%；泳池水溫度為28±2℃，空氣速度0.2m/s，換氣次數(shù)4次/小時(shí)。游泳池周邊地面區(qū)域考慮冬季游泳的舒適性，設(shè)置了地面輻射采暖系統(tǒng)，地暖熱水由地下一層換熱站提供，供回水溫為45/35℃。該部分供熱量不計(jì)入冬季空調(diào)計(jì)算負(fù)荷。

2. 室內(nèi)空調(diào)設(shè)計(jì)參數(shù)詳見表1：

表1 室內(nèi)設(shè)計(jì)參數(shù)

三、游泳池負(fù)荷計(jì)算

該康體中心為室內(nèi)恒溫泳池，舒適度方面有著溫度、濕度、氯氣濃度、新風(fēng)等多方面的空氣指標(biāo)要求，其中濕度對游泳場館的舒適度影響非常大，游泳場館的除濕也是設(shè)計(jì)中的重要內(nèi)容之一，詳細(xì)計(jì)算公式和步驟詳見以下章節(jié)。

由于本項(xiàng)目屬于娛樂性的游泳館，室內(nèi)含濕量基本在15g/kg，因此采用冷卻除濕屬于性價(jià)比相對比較高的一種方式，該項(xiàng)目泳池濕負(fù)荷計(jì)算過程如下：

1. 泳池敞開水面散濕量

式中：

Wc—從池面產(chǎn)生的水蒸氣量，kg/h；

Vf—游泳池水面上的風(fēng)速，一般取0.2～0.3m/s；

△P=P2- P1；P2—飽和空氣水蒸氣分壓力（水表面溫度下），Pa；

P1—水蒸氣分壓力（室內(nèi)空氣），Pa；

F—游泳池水面的面積，㎡；

B—當(dāng)?shù)卮髿鈮?，mmHg。

由以上述公式和數(shù)據(jù)計(jì)算，游泳池敞開水表面散濕量為：

表2 泳池表面散濕量

2. 室內(nèi)人員的散濕量

該泳池屬于娛樂性質(zhì)的，因此人均面積按4㎡/人計(jì)算，室內(nèi)人員散濕量按以下公示計(jì)算：

式中：

g—成年男子的小時(shí)散濕量，123g/（h·人）；

n—室內(nèi)人總數(shù)（按112人）；

n'—群體系數(shù)0.92。

計(jì)算可得：

3. 地面散濕量的計(jì)算

式中：

△t=t2-t1；

t2—室內(nèi)空調(diào)計(jì)算干球溫度（取夏季29℃）；

t1—室內(nèi)空調(diào)計(jì)算濕球溫度（取夏季24.6℃）；

F—池邊面積㎡（大廳面積-水池面積）；

n—潤濕系數(shù)，該項(xiàng)目取0.2。

表3 濕負(fù)荷計(jì)算表（無新風(fēng)）

四、新風(fēng)濕負(fù)荷的確定

1. 按人員所需最最小新風(fēng)量

人數(shù)按大廳面積的4人/㎡，即為112人，因新風(fēng)量為112·50=5600m3/h。

2. 按去除氯氣所需最小新風(fēng)量計(jì)算

按美國ASHRAE標(biāo)準(zhǔn)校核：新風(fēng)量=8.5m3/（h·㎡）·450㎡=3825m3/h。

3. 根據(jù)以上兩個(gè)計(jì)算值對比，新風(fēng)量取最大計(jì)算值為5600m3/h；夏季室內(nèi)

表4 濕負(fù)荷計(jì)算表（含新風(fēng)）

4. 排風(fēng)量計(jì)算

為保證室內(nèi)合理的壓差值，游泳館排風(fēng)量應(yīng)與新風(fēng)量相當(dāng)，由于泳池空氣中含氯，因?yàn)橐话銏鲳^為微負(fù)壓，排風(fēng)量可相對新風(fēng)量適當(dāng)增加10%左右，室內(nèi)的壓差可控制在-25Pa以內(nèi)，通過計(jì)算排風(fēng)量約為6160m3/h；

五、池水恒溫?zé)崃坑?jì)算

1. 泳池區(qū)水面損失的熱量（蒸發(fā)和熱傳導(dǎo)熱損失）

式中：r—水的汽化潛熱（kj/kg）

2. 泳池其他位置損失的熱量（如：池底、池壁、管道和設(shè)備等）

3. 補(bǔ)充水加熱需要的熱量

式中：

Cs—水的比熱容（kj/kg·k）4.1868

Qb—游泳池每日的補(bǔ)充水量(L)；16.5m3；

y—水的密度（1000kg/m3）；

tr—游泳池水的溫度（26℃）；

tb—游泳池補(bǔ)充水的溫度（10℃）；

t—加熱時(shí)間（12小時(shí)）。

4. 泳池?zé)崴S持水溫的熱負(fù)荷

5. 泳池初次加熱時(shí)間校核

根據(jù)游泳池設(shè)計(jì)規(guī)范，泳池的第一次加熱，水從10℃升至26℃，必須在48h內(nèi)完成，加熱所需熱量：

式中：

Cs—水的比熱容（kJ/kg·k）4.1868

V—泳池內(nèi)水的總體積m3；

△t—水的溫升K

則初次加熱時(shí)，水面散發(fā)的熱量：

則池水第一次加熱時(shí)需要能源站提供的總熱量為：

則第一次加熱所需要的總熱量為：

通過以上計(jì)算可知，在考慮鍋爐房機(jī)組的時(shí)候，需要額外考慮約155kW的泳池初次加熱熱負(fù)荷才能滿足泳池的使用要求。同時(shí)設(shè)置了過渡季節(jié)排風(fēng)機(jī)，換氣次數(shù)為4次/h，以達(dá)到泳池更好的除氯要求。回收。

4. 泳池空調(diào)機(jī)組工作原理（見圖1）

圖1 空調(diào)系統(tǒng)原理圖

六、泳池除濕熱泵工作原理

1. 泳池恒溫除濕空調(diào)設(shè)備應(yīng)該秉承“高效、節(jié)能、環(huán)保和低碳”的理念，安全可靠，高效節(jié)能，機(jī)組采用能效比高的壓縮機(jī)，全面應(yīng)用現(xiàn)代控制技術(shù)，優(yōu)化控制模型，全面引入多種熱回收技術(shù)，除濕過程回收80%的濕空氣中的“潛熱”。

2. 泳池除濕空調(diào)器氣流流向

本項(xiàng)目的泳池恒溫除濕空調(diào)器為雙風(fēng)機(jī)，其氣流流向如下：空調(diào)器內(nèi)回風(fēng)機(jī)先從室內(nèi)吸入溫暖潮濕的空氣，少量回風(fēng)通過排風(fēng)管排至室外，大部分回風(fēng)和新風(fēng)混合后流經(jīng)空調(diào)器蒸發(fā)器，加熱器在冬天接鍋爐房提供熱水(60℃)，表冷器夏季接冷凍站供應(yīng)冷水（7/12℃）；混風(fēng)在冬夏季分別經(jīng)過加熱/冷卻降溫除濕后，由機(jī)組送風(fēng)機(jī)送到室內(nèi)。

3. 節(jié)能

夏季：由于夏季室外的溫度和濕度均比較高，恒溫除濕機(jī)組回收室外新風(fēng)和室內(nèi)回風(fēng)中的熱量，由于補(bǔ)水水溫低于池水溫度，因此回收的熱量和恒溫除濕機(jī)壓縮機(jī)產(chǎn)生的熱量合并可用于加熱池水的補(bǔ)水，在機(jī)組冷凝器處高溫氣態(tài)冷媒和補(bǔ)水進(jìn)行間接換熱，該回收熱量對于加熱池水雖然總量不大，但是不可忽略的一部分能量

七、空調(diào)風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

游泳場館空調(diào)風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要考慮的是游泳館的氣流組織方式要合理，減少和避免冷熱量的相互抵消。該游泳館室內(nèi)不吊頂，建筑高度為6.5m，為保證游泳館人員舒適性，送風(fēng)管道設(shè)置在游泳池的兩側(cè)墻體側(cè)墻安裝，頂標(biāo)高為3.0m，采用單層百葉風(fēng)口側(cè)送，為保證送風(fēng)的均勻性，送風(fēng)口設(shè)置盡可能設(shè)置的多而小，回風(fēng)管則布置在泳池正上方，頂標(biāo)高布置在5.5m，采用單層百葉下回。

八、結(jié)論和建議

該康體中心空調(diào)系統(tǒng)設(shè)置智能化自控系統(tǒng)，對整個(gè)體育場館進(jìn)行監(jiān)控，對新風(fēng)和排風(fēng)隨季節(jié)和室外溫度的變化而自動進(jìn)行調(diào)整，在過渡季節(jié)最大限度地利用新風(fēng)，自動控制壓縮機(jī)的啟停，避免了由于人工的不專業(yè)或管理不到位帶來的能源浪費(fèi)問題，同時(shí)也保證了游泳館的環(huán)境條件。