游泳馆暖通空调设计

高会玲

由于游泳场馆能耗在建筑整体能耗分析中一直都比较突出，针对如何降低游泳馆的能耗问题，在中央已经提出的“碳达峰”“碳中和”的指导思想下，本文从方案设计阶段就重点考虑游泳馆节能相关的措施，力争从源头节能。

本项目位于湖北武汉蔡甸区，总建设用地面积约为79908㎡，总建筑面积为191590㎡，地上总建筑面积约为122750㎡，分两期开发，本文重点介绍一期项目中的康体中心，该单体为体育场馆，共三层，屋顶钢桁架顶标高为40m，地上总建筑面积10322㎡，一层主要房间为羽毛球场和游泳池，一层夹层为健身房；
二层主要房间为篮球场和乒乓球场；
第三层为网球场。由于游泳场馆的空调系统设计在该单体中属于难点，因此本文重点介绍游泳馆的恒温恒湿系统。

1. 该康体中心游泳池池水面积为220㎡，水深为0.8～1.5m，层高为6.5 m，池水温度全年恒定在27±2℃，室内夏季温度为30±2℃，冬季温度为25±2℃，室内全年湿度为60±5%；
泳池水温度为28±2℃，空气速度0.2m/s，换气次数4次/小时。游泳池周边地面区域考虑冬季游泳的舒适性，设置了地面辐射采暖系统，地暖热水由地下一层换热站提供，供回水温为45/35℃。该部分供热量不计入冬季空调计算负荷。

2. 室内空调设计参数详见表1：

表1 室内设计参数

该康体中心为室内恒温泳池，舒适度方面有着温度、湿度、氯气浓度、新风等多方面的空气指标要求，其中湿度对游泳场馆的舒适度影响非常大，游泳场馆的除湿也是设计中的重要内容之一，详细计算公式和步骤详见以下章节。

由于本项目属于娱乐性的游泳馆，室内含湿量基本在15g/kg，因此采用冷却除湿属于性价比相对比较高的一种方式，该项目泳池湿负荷计算过程如下：

1. 泳池敞开水面散湿量

式中：

Wc—从池面产生的水蒸气量，kg/h；

Vf—游泳池水面上的风速，一般取0.2～0.3m/s；

△P=P2- P1；
P2—饱和空气水蒸气分压力（水表面温度下），Pa；

P1—水蒸气分压力（室内空气），Pa；

F—游泳池水面的面积，㎡；

B—当地大气压，mmHg。

由以上述公式和数据计算，游泳池敞开水表面散湿量为：

表2 泳池表面散湿量

2. 室内人员的散湿量

该泳池属于娱乐性质的，因此人均面积按4㎡/人计算，室内人员散湿量按以下公示计算：

式中：

g—成年男子的小时散湿量，123g/（h·人）；

n—室内人总数（按112人）；

n"—群体系数0.92。

计算可得：

3. 地面散湿量的计算

式中：

△t=t2-t1；

t2—室内空调计算干球温度（取夏季29℃）；

t1—室内空调计算湿球温度（取夏季24.6℃）；

F—池边面积㎡（大厅面积-水池面积）；

n—润湿系数，该项目取0.2。

表3 湿负荷计算表（无新风）

1. 按人员所需最最小新风量

人数按大厅面积的4人/㎡，即为112人，因新风量为112·50=5600m³/h。

2. 按去除氯气所需最小新风量计算

按美国ASHRAE标准校核：新风量=8.5m³/（h·㎡）·450㎡=3825m³/h。

3. 根据以上两个计算值对比，新风量取最大计算值为5600m³/h；
夏季室内

表4 湿负荷计算表（含新风）

4. 排风量计算

为保证室内合理的压差值，游泳馆排风量应与新风量相当，由于泳池空气中含氯，因为一般场馆为微负压，排风量可相对新风量适当增加10%左右，室内的压差可控制在-25Pa以内，通过计算排风量约为6160m³/h；

1. 泳池区水面损失的热量（蒸发和热传导热损失）

式中：r—水的汽化潜热（kj/kg）

2. 泳池其他位置损失的热量（如：池底、池壁、管道和设备等）

3. 补充水加热需要的热量

式中：

Cs—水的比热容（kj/kg·k）4.1868

Qb—游泳池每日的补充水量(L)；
16.5m³；

y—水的密度（1000kg/m³）；

tr—游泳池水的温度（26℃）；

tb—游泳池补充水的温度（10℃）；

t—加热时间（12小时）。

4. 泳池热水维持水温的热负荷

5. 泳池初次加热时间校核

根据游泳池设计规范，泳池的第一次加热，水从10℃升至26℃，必须在48h内完成，加热所需热量：

式中：

Cs—水的比热容（kJ/kg·k）4.1868

V—泳池内水的总体积m³；

△t—水的温升K

则初次加热时，水面散发的热量：

则池水第一次加热时需要能源站提供的总热量为：

则第一次加热所需要的总热量为：

通过以上计算可知，在考虑锅炉房机组的时候，需要额外考虑约155kW的泳池初次加热热负荷才能满足泳池的使用要求。同时设置了过渡季节排风机，换气次数为4次/h，以达到泳池更好的除氯要求。回收。

4. 泳池空调机组工作原理（见图1）

图1 空调系统原理图

1. 泳池恒温除湿空调设备应该秉承“高效、节能、环保和低碳”的理念，安全可靠，高效节能，机组采用能效比高的压缩机，全面应用现代控制技术，优化控制模型，全面引入多种热回收技术，除湿过程回收80%的湿空气中的“潜热”。

2. 泳池除湿空调器气流流向

本项目的泳池恒温除湿空调器为双风机，其气流流向如下：空调器内回风机先从室内吸入温暖潮湿的空气，少量回风通过排风管排至室外，大部分回风和新风混合后流经空调器蒸发器，加热器在冬天接锅炉房提供热水(60℃)，表冷器夏季接冷冻站供应冷水（7/12℃）；
混风在冬夏季分别经过加热/冷却降温除湿后，由机组送风机送到室内。

3. 节能

夏季：由于夏季室外的温度和湿度均比较高，恒温除湿机组回收室外新风和室内回风中的热量，由于补水水温低于池水温度，因此回收的热量和恒温除湿机压缩机产生的热量合并可用于加热池水的补水，在机组冷凝器处高温气态冷媒和补水进行间接换热，该回收热量对于加热池水虽然总量不大，但是不可忽略的一部分能量

游泳场馆空调风系统的设计主要考虑的是游泳馆的气流组织方式要合理，减少和避免冷热量的相互抵消。该游泳馆室内不吊顶，建筑高度为6.5m，为保证游泳馆人员舒适性，送风管道设置在游泳池的两侧墙体侧墙安装，顶标高为3.0m，采用单层百叶风口侧送，为保证送风的均匀性，送风口设置尽可能设置的多而小，回风管则布置在泳池正上方，顶标高布置在5.5m，采用单层百叶下回。

该康体中心空调系统设置智能化自控系统，对整个体育场馆进行监控，对新风和排风随季节和室外温度的变化而自动进行调整，在过渡季节最大限度地利用新风，自动控制压缩机的启停，避免了由于人工的不专业或管理不到位带来的能源浪费问题，同时也保证了游泳馆的环境条件。