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行業新聞

室內恒溫泳池工程設計優化控制要素

發表時間:2020-07-31

近年來國內建設量激增。室內恒溫泳池的工藝設計,涉及水處理和空氣處理的相關內容,需要給排水專業和暖通空調專業的通力配合。一般情形下,由于經驗不足,國內建筑設計單位多將恒溫泳池做為專項工程交由泳池公司設計,導致專業配合滯后、設備選型冗余過大、系統整合優化不足、冷熱源重復設置等一系列問題。

  本文意在總結筆者多個恒溫泳池設計管理的經驗和體會,提出室內恒溫泳池工藝設計需控制的幾個要點及設計考量,供同行參考。本文所述室內恒溫泳池系指非比賽用池。

  1 各系統設計要點

  一般情形下,室內恒溫泳池由水處理系統、池水加熱系統、空氣加熱(采暖)系統、空氣除濕系統、建筑圍護結構及池體保溫隔熱系統組成。為闡釋方便,本文將池水加熱系統、空氣加熱系統、空氣除濕系統統稱為暖通空調系統,一并論述。

  1.1 水處理系統

  室內恒溫泳池不同于一般室外普通大眾泳池,其水處理系統設計的關鍵控制點為確保水質標準處于高水平,與泳池整體標準匹配。

  1.1.1 循環方式

  采用逆流循環,利于水面漂浮物去除,提高水質觀感。

  1.1.2 循環周期

  4~6h 均可,一般取 5h。

  1.1.3 消毒

  次氯酸鈉消毒結合 25%分流量臭氧消毒。

  1.1.4 過濾

  單層石英砂,粒徑 0.5~0.7mm,濾速35m/h。

  1.1.5 均衡水池

  為防止系統循環停止后因循環水泵前的逆止閥關閉不嚴導致泳池水慢滲回均衡水池而溢流排水,有條件時,均衡水池的最高水位應按泳池最高水位設計。如受限于建筑條件無法實現,則應在循環水泵前設置電動閥門,與循環水泵連鎖控制。

  1.1.6 消毒間

  臭氧系統所包含的發生器、投加器、混合器、反應罐等一切存在泄漏危險的設備及管路,均應集中設置于臭氧消毒間內,并設置良好的通風設施。當泳池機房位于地下而無法實現自然通風時,臭氧消毒間應設置機械通風,按每小時 50 次換氣次數計算風量,設置定時或臭氧濃度探測器控制風機啟停,排風應引至無人員活動的屋面等高處排放。

  1.2 暖通空調系統

  池水恒溫及池廳溫、濕度適宜是恒溫泳池設計成敗的關鍵,熱源應充足但亦必須考慮運營成本的合理。

  1.2.1 設計參數

  池水設計溫度 26℃;池廳空氣設計干球溫度28℃,相對濕度 65%。

  1.2.2 除濕機組

  制冷除濕,采用泳池專用設備,與池水及池廳空氣接觸的蒸發器、冷凝器均采用耐腐蝕的鈦合金制造。要求機組冷凝熱可回收,用于加熱池水或池廳空氣除濕后再熱。除濕機組的選型應依據泳池廳濕負荷確定。

  1.2.3 除濕機房

  除濕機組體量較大,且機組運行噪聲較大,必須設置于專用機房內。由于泳池水消毒使用臭氧和氯制劑,具有較強的腐蝕性,因此,除濕機組不宜與水處理系統合用機房。除濕機房的設置位置應結合建筑設計條件統籌考慮:應首先確定池廳空調(采暖)的氣流組織形式,并做風管水力計算,提出除濕機組的機外余壓要求。比較常用的氣流組織形式是上送上回,此時除濕機房設于池廳側面的夾層空間最為合適,便于送、回風管引接,便于新、排風口預留,詳見圖 1。室內恒溫泳池設計,除濕系統是關鍵。設計節點,而除濕機房的預留又是除濕系統設計 的關鍵節點?! ?/p>

  圖 1 除濕機房位置示意

  1.2.4 熱、濕負荷

  室內恒溫泳池的耗熱主要為泳池初次充水加熱或平時維持設計水溫所需熱量及泳池廳空氣冬季采暖加熱所需熱量。濕負荷主要來自泳池水面蒸發、新風和人體散濕。熱、濕負荷均應經詳細計算確定,不宜采用估算法。文獻[1]將水面傳導、池體傳熱及管網損失部分合計按水面蒸發熱損失的 20%估算,與實際計算結果存在一定的差距,建議按文獻[2]計算確定。

  1.2.5 初次充水加熱時間

  泳池初次充水的加熱時間直接關系到加熱設備功率的確定,無特別要求時,應避免選用較短的加熱時間,以 48h 為宜。

  1.2.6 熱源

  恒溫泳池應配置穩定可靠的加熱熱源,應與建筑采暖(空調)、衛生熱水用熱統籌考量。北方寒冷地區可采用燃油燃氣鍋爐集中熱源,亦可在冬季采用市政集中供熱系統為主熱源,另外再配置小型燃氣爐或空氣源熱泵在過渡季及夏季為泳池供熱。條件允許時,太陽能可以做為輔助熱源使用,但應經儲熱水箱調節水溫。太陽能系統自身的運行控制應完整,與其它熱源的協同邏輯應合理。熱源組合方案應基于當地氣候條件及能源政策,利用市政集中供熱時應經熱力公司允許并商定計量方式及單價?!?/p>

  全年最低氣溫不低于 5℃的地區,應優先選擇空氣源熱泵為泳池熱源,當選擇泳池水與衛生用熱水分別加熱時,則泳池水可直接流經熱泵冷凝器,但應選擇泳池專用熱泵。泳池熱源方案的確定應做運行成本測算,應盡可能避免直接使用電加熱器,以降低配電成本和運行成本。以下為筆者在實際工程上采用的熱源方案,供參考?!?/p>

  圖 2 結合太陽能與空調(采暖)共用集中熱源(風冷熱泵)方案

  熱源方案說明:(1)圖 2 方案應用于南方地區,全年最低氣溫7℃。該方案設計的特點是:將泳池水加熱、池廳采暖、泳池衛生熱水(淋浴)用熱全部納入建筑集中熱源統籌考慮。需要注意的是,中央空調風冷熱泵主機選型時,應校核夏季空調部分負荷運行時(本方案按 30%)的全熱回收量是否滿足泳池水加熱及衛生熱水熱負荷的需求,此時太陽能系統的貢獻不可計入。太陽能系統收入的熱量由溫控系統保障其最大化,不足部分再由主機熱回收補充。過渡季及冬季,主機處于全制熱工作模式,應注意負荷的匹配度,主機單臺容量及臺數應適應建筑采暖及泳池用熱需求,并注意運行時間的影響?!?/p>

  圖 3 結合太陽能與市政集中供熱(或燃氣鍋爐)方案

  (2)圖 3 方案應用在北方地區,全年最低氣溫- 20℃。該方案的難點是項目不具備燃氣供應條件,故爭取市政集中供熱系統允許負載采暖以外的用熱是方案成立的關鍵。實際操作是以雙方確認的設計用熱量折合成建筑面積,計入總繳費面積。采暖季以外的過渡季及夏季,尚需啟動空氣源熱泵。如具備燃氣引接條件,本方案集中供熱板換可更換為小型燃氣鍋爐組,管理上更靈活,運行成本將略低于市政集中供熱。(3)除濕機組制冷熱回收量有限,由其再熱除濕后的低溫干空氣,加熱量不足。因此,在除濕機組尾部串接一級空氣加熱器,可保證冬季出風具有較高的出口溫度。由于泳池區域可布置地板采暖的走道、休息區面積不足,風系統采暖不可或缺,應盡可能能提高風溫。1.2.7 熱平衡泳池系統用熱,除泳池水加熱和池廳空氣加熱,尚應包括泳池配套淋浴熱水的耗熱。熱源規劃應按冬夏季工況分別計算、設計機組的運行方案。儲熱水箱的容積關系到加熱機組的功率,應充分考慮泳池的開放時間。太陽能系統收納的熱量,難以量化,在熱平衡計算中應不予計入,由溫控系統管理其最大化得以利用。夏季泳池廳空調冷負荷由除濕機組承擔,無需另外再接入冷源。泳池初次充水加熱運行方案決定了熱源的總容量,但應結合平時負荷合理匹配加熱機組的單臺容量和運行臺數。1.2.8 露點檢測泳池池廳空氣除濕系統需外置露點檢測傳感器,應設置于池廳內最易結露之處,如外窗框內側。1.3 池廳建筑圍護結構及池體保溫隔熱

  應加強窗、墻、屋面的保溫隔熱性能,降低建筑能耗。池廳采暖、空調負荷計算應依據實際的熱工參數,不得按指標法估算。恒溫泳池應重視池體保溫,降低池體傳熱損失。池壁可參照建筑外墻保溫做法,采用 EPS 外保溫結構,苯板厚度 30~50mm;泳池整體澆筑前在底板下換填 300mm 厚干爐渣鋪底。

  2 結語

  恒溫泳池屬于高能耗系統,其水處理系統、加熱系統、除濕系統的設計均應基于實際需求和運行方案的合理性。需求標準不宜過高,運行方案應靈活可靠。附建于會所、酒店內的恒溫泳池,其熱源應結合建筑總體的采暖、空調系統設計全面考量,所涉及的建筑、結構、給排水、暖通、電氣專業應密切配合,應在建筑方案階段即開展泳池方案設計。水處理機房、除濕機房、加熱設備機房(平臺)、新風排風井道等重要節點均應在此階段一并落實,以避免后期增建、返工甚至無法解決的現象發生。專業的泳池公司可以配合設計工作,但不能全部甩項交由其完成,必須由建筑主體設計單位控制并優化,直至施工圖設計工作全部結束為止。

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