大型场馆中绿色技术的运用

周 楠 刘晶茹 刘 塬 耿德东 杨鑫垚 夏晓洁 郭海娟

(1.大连海洋大学海洋与土木工程学院，辽宁 大连 116023; 2.大连海洋大学机械与动力工程学院,辽宁 大连 116023; 3.河北工程大学能源与环境工程学院,河北 邯郸 056038)

0 引言

在这个科技快速发展的时代背景下，由于生态环境问题日益加剧，促使人们开始关注到可持续及低碳对创造自己渴望的美好生活环境有着多么重大的意义。绿色建筑不止应用于居民住宅中，也可以面向大型场馆，因此，构建友好型的大型建筑对于生态环境来说同样很重要。

对于城市来说，大型场馆已属于这座城市的一个重要标志，其中包括体育馆、博物馆等。无论是对于哪种用途的场所而言，能源的运用是不可缺少的。针对大型场馆能耗大，用水量大的特点，从节能节水技术方面着手，对如何降低能源消耗以及如何提高水资源利用率进行说明分析。

1 供暖及热水系统

太阳能源是一种清洁，无污染，可再生的能源，还是如今世界上可开发的最大能源。目前太阳能的利用主要是在发电、制暖、制冷方面。因为太阳能具有显著的不可预测性及间歇性，利用太阳能作为热水及供暖系统来说辅助热源必不可少。因此采用太阳能+空气源热泵作为供暖及热水系统的能源。

1.1 供暖系统

为实现集热和发电两种效果，选择利用一种能发电的太阳能平板辐射器。产生的电能将由微电网进行管理储存，太阳能板吸收的热能则由热泵直接供给供暖。能将太阳能发电及供暖结合起来，实现太阳能源分阶利用，按电能、机械能、热能由高到低依次降低以实现能量的利用最大化。热风供暖相当于水暖来说，对人体的舒适度更高，且气体循环中所需能耗减少。

当遇到长时间阴天等情况，蓄电池组电能耗尽时，则启动柴油发电机为整个系统提供电能。并在太阳能板上安装光照传感器，实时采集光照强度，当光照强度低于所需供暖强度时，启动电加热器，以电能辅助加热工质，维持供暖系统正常运行，保障采暖效果[1]。

1.2 热水系统

在游泳池场区中同样此系统作为加热系统。此次工程设计中游泳池大小为15 m×50 m即450 m2，平均水深1.5 m。首次补水时间为24 h，放空时间为8 h，循环周期为6 h，加热周期不小于24 h。

1.2.1循环水量计算

根据游泳池给水排水工程设计规程[2]4.5.1计算：

q=V×aρ/T=750×1.5×1.1/6=206 t/h。

1.2.2热负荷计算

游泳池热负荷计算分两个部分：1)泳池初次的热量；2)恒温后的循环加热量。前者依据规程[2]7.2.4计算，后者依据规程[2]7.2.2计算。

1)初次加热功率：

2)游泳池恒温功率计算：

a.游泳池池水表面蒸发损失的热量:

b.游泳池的池底、池壁、水表面、管道及设备等传导所耗损的热量，按照游泳池水表面蒸发损失热量的20%计算确定：

Qt=Qs×0.2=48.4 kW。

c.泳池恒温所需热量：

Q总=Qs+Qt=241.8+48.4=290.2 kW。

为保证全天候供应热水，利用太阳能结合空气源热泵来用于加热泳池池水以及淋浴用水。当太阳能供热不足时采用空气源热泵进行补充，因此首选太阳能作为整个系统的能源。

2 生活用水

2.1 雨水收集

现有城市水系统经过综合整治后行洪能力已基本定型，扩容空间有限。因此，为了缓解水资源危机，回补地下水，以及减轻河道行洪和城市排水压力，在保证城市防洪安全的情况下改善生态环境，需要对雨水进行综合利用，采取措施来减少径流。

大型场馆具有一些自身特点：1)较大的屋面汇水面积，可收集利用的雨水量相对较大[3]；2)场馆屋面雨水排水性能、排水系统的构造、自身荷载等同样是影响场馆结构安全性的重要因素之一；3)体育场馆的雨水能回用于绿化、冲厕、冲洗地面、草坪养护、景观用水、消防及冷却水补水等。

虹吸式雨水收集系统，是按虹吸满管压力流原理设计、管道内雨水的流速、压力等可有效控制和平衡的屋面雨水排水系统[4]。首先通过屋面进行雨水收集，将雨水排到雨水收集管中，利用重力自流进雨水弃流器里，通过弃流器旁侧回用管道将水质较好的雨水流入雨水收集池，让弃流器将初期水质不好的雨水和暴雨期过剩的雨水将其直接排至市政雨水管中进行弃流，最后经过自动过滤器过滤后雨水回用。

2.2 中水处理

选择一体化中水处理装置，减少用水费用，主要作用于处理建筑内日常污水，进一步节约水资源利用，可将处理后的水用于景观、冲厕、冷却用水等作用。利用膜生物反应器，将生物处理和膜分离有效结合，维持生物量，无论是维护还是管理都方便，能耗低且剩余污泥量少，节省占地面积。

2.3 池水循环

在池水循环中，选择逆流式循环系统，即水由底部流进上部溢流的方式。之所以选择此系统，是基于它所具有的一些优点：1)泳池内布水口多，水量均匀。2)为达到有效清除池内上层悬浮物质，池面漂浮物及油膜可通过池岸溢流槽收集后回到水处理系统。3)池底沉积物较少，池底吸污较易。采用硅藻土过滤器，由于硅藻土过滤器具有反冲洗强度小，占地面积小，过滤精度高，出水浊度低，节约占地面积以及初期土建施工成本的优点。该泳池水处理系统中其工艺流程为：泳池回水→投加絮凝剂→毛发聚集器去除毛发→循环水泵→硅藻土过滤器过滤→热水加热系统加热→投药装置加消毒剂→pH调节计量泵→泳池进水,如图1所示。为了保障池水清洁安全，避免游泳人员眼睛不适，防止传播疾病，以及减小或阻止对管道和设备的侵蚀，因而需对pH值进行自动监控调整和对池水消毒杀菌[5]。利用传感器技术，通过监控仪调控泵的投药装置，完成消毒后，再通过pH计量调节泵实现对水质的pH值的监测，令池水的pH值维持在7.5。

2.4 游泳池用作辅助消防水源

设计游泳池容积为450 m3，大于消防储水所需容积。作为对外界开放的泳池，除了保证人们的日常使用外，还可举办比赛。所以在使用方面不会造成影响，正常情况下能保证水源供给。

作为辅助消防水源来说，即使在泳池由于定期清洗、检修或出现紧急救生等情况下需要放空时，也不碍于消防水的来源[6]。设计在泳池底布置一个吸水坑槽，以供消防水泵吸水，消防水池所需的泄水管、溢水管、补水进水管等均利用泳池的原有管道[7]。

3 结语

建设大型场馆面临的不仅仅是初期能耗大，在后期维护方面也得考虑能耗问题。水资源匮乏的如今，有效用水成为大型场馆的诸多难题之一。为缓解此难处，均衡分析和设计合理方案，以致力达到经济与环境和谐统一的目的。