湖州市织里镇文体中心泳池暖通空调设计

李林林

七冶建设集团有限责任公司

随着国民经济的不断发展，人们的生活品质有了很大提升，很多人都会选择一些健康的运动方式来锻炼自身体能，游泳作为一种全身的有氧运动，受到了很多人的喜爱。但由于室内游泳池湿度较大，经常会给人一种闷热感，降低了游泳者的舒适度，长期的高湿状态也影响室内各种设施的使用寿命。因此必须对室内游泳池进行合理有效的暖通空调设计，从而改善上述弊端。笔者通过对以往泳池设计的案例以及多方有关资料查询，并对设计的织里镇文体中心项目中泳池的暖通设计进行了分析，希望能为同行提供一些设计参考。

1 工程概况

织里镇文体中心项目位于湖州市织里镇，基地面积65000 m2，总建筑面积为106087 m2，总计容面积：61768 m2。分4 栋楼及地下，其中泳池项目位于4 号楼西侧一端，图1 所示。

图1 游泳馆一层平面图

室内游泳馆根据使用功能的不同，可分为娱乐性室内游泳馆和体育比赛训练的室内游泳馆两类[1]。本项目室内游泳馆为娱乐型游泳馆，以娱乐为主，但也设置了观众席。泳池采用标准水池（50 m×21 m），泳池上空建筑完成面高度为16.38 m，地下一层设有设备用房。基本参数如下表1。

表1 泳池基本参数

2 设计参数的确定

2.1 室内外设计参数

湖州市处于夏热冬冷地区，四季分明，降水充沛。其室外计算参数见表2。

表2 室外主要计算参数

室内设计参数的确定需综合考虑池水水温，池水蒸发，防止结露及人员的热舒适等因素，并以《体育建筑设计规范》(JGJ-2003)[2]的建议值及《游泳馆空调设计》中对游泳馆室内设计参数的建议作为参考[3]。本项目的空调室内设计参数见表3。

表3 主要区域室内设计参数

2.2 游泳馆湿负荷计算

游泳馆的湿负荷很大，主要包括三部分：池水的蒸发量，池边湿润地面的产湿量和游泳馆内人员散湿量。这三部分中，池水的蒸发量是池区湿负荷的主要组成部分[3]。

2.2.1 池水散湿量

池水的蒸发量目前可参考《实用供热空调设计手册（第二版）》中计算时刻敞开水面的蒸发散湿量[4]：

式中：W1为计算时刻敞开水面的蒸发散湿量，kg/h；Fτ为计算时刻的蒸发表面积，m2；g 为水面的单位蒸发量，kg/(m2·h)，可通过《实用供热空调设计手册（第二版）》表查得；B 为标准大气压，101325 Pa；B'为当地实际大气压，Pa。

查表并结合水温27 ℃，泳池设计室温29 ℃，湿度65%通过内插和外插法求得水面的单位蒸发量g=0.147kg/(m2·h)，则W1=1050×0.147×(100530/101325)=153.1 kg/h。

2.2.2 池边散湿量

《民用建筑空调设计》（第二版）根据湖南省建筑设计院的实测，对于池边湿润地面的散湿量计算方法进行计算：

式中：W2为池边湿润地面产湿量，kg/h；α 为空气与水表面的对流换热系数，kJ/(m2·℃·h)，建议取41.8 kJ/(m2·℃·h)[3]；tn为室内空气干球温度℃；ts为室内空气湿球温度℃,根据温湿度及当地大气压得23.7 ℃；F1为湿润地面面积，m2，无法确定时可按池边面积的20%～40%确定，次处按30%取，(2360-1050)×30%=393 m2；r为水的汽化潜热，kJ/kg，可取2330 kJ/kg[3]。

则W2=α(tn-ts)(F1/r)=41.8×(29-23.7)×(393/2330)=37.4 kg/h。

2.2.3 人体散湿量

游泳馆内人员散湿量，可按照常规空调设计人员散湿算。但应注意到，室内人数应是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之中[3]。根据《实用供热空调设计手册（第二版）》知成年男子在29 ℃下的散湿量89 g/h。

式中：W3为人员散湿量，kg/h；φ 为群集系数，查《实用供热空调设计手册（第二版）》表取0.92；n 为室内人员数；g 为成年男子散湿量，g/h，查《实用供热空调设计手册（第二版）》表并用插值法得29 ℃室温下取89 g/h。

则W3=0.001×0.92×420×89=34.4 kg/h。

2.2.4 游泳馆的湿负荷

游泳馆的湿负荷为池水的蒸发量和池边温润地面的产湿量及游泳馆内人员的散湿量之和。则W=W1+W2+W3=153.1+37.4+34.4=224.9 kg/h。

考虑到空调设备的总除湿量还应包括新风除湿量W4：

计算得：W4=12000×(23.8×1.1-16.6×1.13)/1000=89.1 kg/h。

则空调则设备总除湿量W总=W+W4=224.9+89.1=314 kg/h。

3 空调通风及供暖系统设计

3.1 通风量的确定

馆内通风量的计算需要考虑达到以下几个目的：①排除池区室内余湿。②使空气中氯气含量小于1×10-6。③保证人员所需的最小新风量，达到此目的需分别进行通风量计算并取其中最大值作为设计依据。通风量经计算最终确定数值不小于12000 m3/h，并且将其考虑在泳池专用空调设备之中，冬夏季采用新风量不小于该值，过渡季尽可能加大新风量且按照不小于空调设备自身总风量的50%考虑，并设计相对应的排风量。

3.2 空调设计

游泳馆的空调冷热负荷与其他民用建筑类似，由维护结构传热，人员，灯管，设备散热及其他等组成，其计算方法按照《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》规定进行。但需注意的是，游泳馆内热负荷计算中还需计算池水蒸发导致潜热冷负荷。计算结果如表4：

表4 泳池计算结果

经计算泳池区域、看台区域总除湿负荷为224.9 kg/h，考虑夏季的新风湿度较大，总除湿量为314 kg/h，泳池区域、看台区总热负荷1083/kW，总冷负荷为822 kW。冬季时采用泳池专用空调，幕墙低矮风盘及地板辐射采暖，其中泳池专用空调承担热负荷797 kW，地板辐射采暖负荷为157 kW，幕墙低矮风机盘管采暖负荷110.8 kW。夏季时，采用泳池专用空调、幕墙低矮盘管制冷，其中泳池专用空调冷负荷702 kW，幕墙风机盘管冷负荷120 kW。在玻璃幕墙底部设置低矮型风机盘管，针对幕墙进行处理，防止其结露。

合理设置空调通风气流组织对于游泳馆室内温度场、风速场的合理分布、除湿及防结露等方面均较为重要。本设计采用上部用旋流风口送风，侧边回风的全空气系统。使用两台空调处理设备，每台处理风量均为41000 m3/h。夏季对室内空气及室外引进的新风进行降温、除湿处理。冬季采用热风供暖、地面辐射供暖及池厅四周设计暗装低矮风机盘管相结合的空调方式。

选用2 台泳池专用空调满足除湿负荷，制冷量不足部分（822-205 2=292 kW）由大空调系统提供，即由本项目选用的离心式冷水机组提供的7/12 ℃的冷水接入泳池专用空调机组内增设的盘管辅助供冷。冬季该专用空调室内蒸发器先对循环空气进行冷却除湿，以降低室内空气湿度，并通过室内冷凝器等湿加热冷却除湿后的空气（冷却除湿时机组产生的废热，可通过循环水加热泳池池水，若仍有多余热量可通过室外冷凝器散掉）。大部分空调热负荷（797 kW），由泳池专用空调机组内增设的盘管提供，热源由真空燃气热水锅炉供给。该泳池空调工作流程简图如图2 所示。

图2 泳池空调工作流程图

3.3 地板辐射供暖系统设计

泳池周边的人员活动区域设计低温热水辐射供暖系统，在增加人员舒适度的同时也负担一部分热负荷。室内地表面平均温度不高于28 ℃，加热管内供回水温度设置为40/32 ℃，热源来自于锅炉60/50 ℃热水通过板换产生的二次侧热水。池厅周边地面地板辐射加热盘管采用聚乙烯管（PE-RT），管径的规格和厚度为De20 2.0。埋地盘管采用回折型及双平行型，管道弯曲半径不小于管道外径的8 倍，最大弯曲半径不大于管道外径的11 倍，且埋设于填充层内的加热管道不应有接头。分、集水器及其配件（包括调节阀、排气阀、排污阀、安装支架、安装箱体，支路配的温控手轮）材质均为铜质。

4 防火及防排烟系统设计

该泳池与右侧建筑通过防火墙分割开，并且属于单独的防火分区。根据当时执行的现行版《建筑设计防火规范》(GB50016-2014)[5]及《浙江省消防技术规范难点问题操作技术指南》（浙公通字[2017]89 号）[6]进行相关防排烟设计。观众席与泳池划分在同一个防火分区，观众区人员较多仍然有火灾的可能性，在游泳馆的屋顶设置可开启电动排烟窗，满足自然排烟口距离防烟分区最远点的水平距离不大于30 m，面积不小于地面面积5%，并在距离地面高度1.3～1.5 米人员方便开启的位置设置手动开启装置。

5 泳池的防结露措施

室内游泳馆的温度高，湿度大，水蒸气分压力也比较高，露点温度高（查h-d 图为21.6 ℃），棚面和墙壁面容易出现结露现象。表面结露会破坏保温性能，降低材料强度并使表面易发生霉变导致金属器件锈蚀。因此游泳馆的建筑热工处理是游泳馆建筑设计的关键。暖通设计人员要与建筑设计师密切配合，使建筑设计选用合适的建筑维护结构材料。为了防止围护结构内表面结露，则需要要求围护结构内表面温度不低于室内空气露点温度。本项目建筑为保证立面效果，分别在北面和西面采用了落地式玻璃幕墙，由于玻璃的传热系数相对较高，容易形成结露现象。为防止玻璃窗内表面结露，本项目沿围护结构玻璃幕墙的一周设置一排落地式暗装风机盘管，沿玻璃幕墙向上送热风，以提高玻璃幕墙内表面温度，避免出现结露现象。

6 结语

对于室内游泳池的暖通空调工程而言，设计时需要考虑多方面的因素，室内湿度较大，既要考虑人员在水体内及水体外的舒适度，还要考虑其他区域和房间内人员的舒适度，并要保证工程在满足人员舒适度的前提下，不产生结露现象，以免影响游泳馆室内的整体舒适与使用寿命。本文仅结合湖州市织里镇文体中心4#中的泳池项目为实例，介绍了进行游泳馆暖通空调专业设计的一些思路和方法，并重点介绍了室内设计参数的确定依据及计算方法，以计算中最为复杂的湿负荷及除湿量为重点，进行了实例计算，以期对暖通设计人员进行同类项目的设计时提供帮助和参考。