室内公共游泳馆的供暖通风设计

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摘要:本文结合室内公共游泳馆的特点，介绍了室内公共游泳馆冬季供暖通风设计参数的确定、通风量计算方法、采暖负荷的计算，同时浅谈了游泳馆内防结露及节能措施。并对某一实际工程的冬季供暖通风设计进行了讨论。

关键词：游泳馆，最小新风量，采暖负荷计算，防结露

随着社会的发展和人民生活水平的提高，室内公共游泳馆越来越多地出现在人们的生活中。许多星级宾馆、高档小区、体育中心等也建设配套了的公共游泳馆。因此公共游泳馆的设计也就越来越值得关注。对于小型的室内公共游泳馆的空调通风设计，即需考虑其游泳馆的特点，又要与一般公共建筑及大型游泳馆区分开。

1、室内公共游泳馆的特点

与大型游泳馆相比，大多室内公共游泳馆都不设观众席，只有一个小型的游泳池。只需要考虑池厅区域的空调设计，气流组织相对简单。

与一般建筑相比，室内公共游泳馆也有自身的特点。首先，冬季室内设计温度较高，通常达到28℃～30℃。其次，池厅空间大，为了采光，池厅内玻璃面积大，往往设有透光屋顶，冬季的热负荷相对于一般公共建筑也就大很多。第三，游泳池的大量的水气蒸发，使得池厅内湿负荷较大。第四，通常游泳池的采用氯处理方式，将散发到空气中的氯气排出，以免危害人体健康和腐蚀馆内金属制品。

结合以上特点，室内公共游泳馆的冬季供暖通风设计需要重点考虑内排除室内空气中的大量湿气，重视其围护结构内表面结露及设备的防腐蚀。

2、设计参数的确定

对游泳馆的冬季供暖负荷和最小通风量的确定，首先要确定游泳馆内的各项设计参数。

池水设计温度

池水温度的确定与游泳馆的用途、游泳者类型及其在水中停留的时间长短、运动量大小等因素有关。根据《游泳池给水排水工程技术规程》，公共游泳池的成人池的池水设计温度为27~28℃，取28℃。

室内设计温度

为了保证冬季游泳人员在入水前和出水后的舒适性，《体育建筑空调设计》和国家卫生标准均要求是室内空气温度比池水温度高1～2℃。

室内相对湿度

室内相对湿度的确定应进行综合考虑，相对湿度过低，会造成池水的大量蒸发，从而增大通风量和热负荷并且会使人出水后，由于水分蒸发加快而增加冷感觉。相对湿度过高，室内露点温度就高，冬季围护结构表明容易结露。室内相对湿度一般为50%～70%，不应超过75%。

空气流速

空气流速也是游泳馆设计应考虑的一个参数，风速过高，会加快池水和出水后人体表面的水分蒸发，风速过低，会使气流组织困难。因此池厅的空气流速一般控制在0.15～0.3m/s。

3、室内游泳馆的通风

冬季游泳馆最小新风量的计算需要考虑三个方面，排除池厅内湿气所需的风量，排除池厅内空气中的氯气所需的风量，满足人员所需新风量。三者中取大值。

3.1、散湿量的计算

为了计算排除池厅内湿气所需的风量，就得先计算出池厅内的散湿量。室内游泳馆的散湿主要包括池水表面散湿、池边湿润地面散湿和人体散湿。

3.1.1、池水表面散湿量

池水表面散湿量可按以下公式计算：

W1=0.0075(0.0152V+0.0178)×(Pw-Pi) ×Fw (kg/h) （3.1）

其中：

V 水面风速，取0.15~0.3 m/s；

Pw 池水表面温度下的饱和空气的水蒸气分压力，Pa；

Pi 池厅空气的水蒸气分压力，Pa；

Fw 水面面积，m2。

3.1.2、池边湿润地面散湿量

池边湿润地面散湿量可按以下公式计算：

W2=0.0171×(tn-ts) ×F×n (kg/h)（3.2）

其中：

tn 馆内室内干球温度，℃；

ts 馆内空气湿球温度，℃；

F 池岸面积，m2；

n 润湿系数，n值取决于不同的工况，取0.2~0.4为宜。

3.1.3、人体散湿量

W3=0.001×m×w (kg/h)（3.3）

其中：

m 人数；

w 人均散湿量，取134 g/(h×人)。

3.1.4、总散湿量

总散湿量为池水表面散湿量、池边湿润地面散湿量和人体散湿量的总和。

W=W1+W2+W3(kg/h)（3.4）

3.2、通风量的计算

3.2.1、冬季最小新风量的计算

冬季室外温度较低、室外空气含湿量较低，直接利用室外空气对池厅进行除湿是可行的。

为了散除池厅内的总散湿量，所需的新风量可按以下公式计算：

L1=W /ρ（dn-dw） (m3/h) （3.5）

其中：

W 馆内总散湿量， kg/h；

dn 馆内空气含湿量，kg/kg・干空气；

dw 室外空气含湿量，kg/kg・干空气；

ρ 湿空气的密度，取1.2kg/m3。

为了排除池厅空气中的氯气所需的新风量可按1~4次/h换气次数计算。

满足人员所需新风量可按以下公式计算：

L3=m×l （m3/h）（3.6）

其中：

m 人数；

l 人均新风量，m3/h・人。

计算后，取三者L1、L2、L3中大值，作为冬季游泳馆所需的新风量L新。

另外，值得提出的是，过渡季节室内外温度、含湿量比较接近，将室外新风送入室内有可能会造成围护结构的结露。因此，若过渡季节新风不经过空调处理，室内游泳馆直接进行通风除湿，则其送风温度应高于或等于室内露点温度，对应的含湿量应按室外的气象曲线上的有关点选取，即一年12个月的通风曲线与露点温度加1℃的温度线相交点。过渡季节的新风量可按以下公式计算：

L过渡=W / ρ（dn-dw。过渡） (m3/h) （3.7）

其中：

W 馆内总散湿量， kg/h；

dn 馆内空气含湿量，kg/kg・干空气；

dw.过渡 过渡季节室外空气含湿量，kg/kg・干空气；

ρ 湿空气的密度，取1.2kg/m3。

3.2.2、排风量的计算

为了不使池厅内的潮湿空气转送到休息厅、更衣室等其他用房，池区应保持一定的负压，因此排风量的设计一般取新风量的1.1~1.15倍。

4、游泳馆的采暖

大多室外公共游泳馆内都不设观众席，只需要布置一套供回风系统。根据室内公共游泳馆自身的特点，冬季通常采用的采暖方式为：热风采暖、热风辐射采暖和地板辐射采暖相结合的方式。

地板辐射采暖的设置是为了提高游泳者的舒适度。若地板未作采暖，那么游泳者出水后，足部的热量会迅速损失而感到寒冷和不适。但同时，会所游泳馆的池岸面积不大，地板辐射采暖所提供的热量不足以提供室内所需的热负荷，所以只能作为辅助采暖方式。

冬季采暖设计中，游泳馆的热负荷包括以下几部分：建筑负荷、泳池蒸发所需热量及空气向水面放热量。

建筑负荷

建筑负荷Q1包括围护结构负荷等，与一般公共建筑相似。

泳池蒸发所需热量

泳池内水分蒸发所需的热量，可按以下公式计算：

Q2=W×γ/3600(kW) （4.1）

其中：

W 馆内总散湿量， kg/h；

γ 室内温度下的饱和空气气化潜热，kJ/kg。

空气向水面放热量

空气向泳池水面放热量，可按以下公式计算：

Q3=α×(tn-t水) ×Fw(kW)（4.2）

其中：

α 对流换热系数，取12 J/(m2・S・℃)；

tn 馆内空气干球温度，℃；

ts 泳池池水水温，℃；

Fw 水面面积，m2。

室内总负荷

室内总负荷为建筑负荷、泳池蒸发所需热量及空气向水面放热量的总和。

Q冬=Q1+Q2+Q3(kW) （4.3）

冬季游泳馆所需的总热量还应加上新风热负荷，可按以下公式计算：

Q4=L冬×Cp×ρ×(tn-tw)(kW)（4.4）

Q’冬=Q1+Q2+Q3+Q4(kW)（4.5）

5、对建筑设计的要求

冬季游泳馆内温度高，湿度大，如果建筑热工设计和处理不当，就会是围护结构内表面结露。因此应该对建筑围护结构进行热工校核，并向建筑专业提供围护结构允许的最大传热系数，保证内表面温度高于室内露点温度1~2℃。允许的最大传热系数可以按以下公式计算：

K=α(tn-τn)/( tn- tw)（5.1）

其中：

K 围护结构允许的最大传热系数，W/m2・℃；

tn 馆内空气干球温度，℃；

tw 室外空气干球温度，℃；

τn 围护结构表面温度，℃，应比馆内空气露点温度高1~2℃；

α 围护结构内表面放热系数，墙及地面取8.7 W/m2・℃；

有井形突出物的顶棚、楼板取7 W/m2・℃。

防结露的措施不仅是采用恰当的传热系数的围护结构，保温层和隔汽层的材质和布置位置也应当合理，防止水气进入围护结构而降低其保温效果。

6、工程实例

以某地小区会所游泳馆为例。游泳馆池厅位于游泳馆二层，池厅面积为580m2，部分区域层高为7.4m，部分区域层高为3.6m，内设25×12.5的泳池,池岸面积为268 m2。游泳池内人数按0.2人/m2计算，总人数为120人。

室内设计参数为：游泳池水温为28℃，馆内空气干球温度为30℃，相对湿度为70%，池面风速定为0.25m/s。

6.1、散湿量计算

根据公式3.1到3.4，计算得出冬季该游泳馆的散湿量如下：

W1=0.0075×(0.0152×0.25+0.0178)×(3782.2-2972.2) ×(25×12.5)=34.5 kg/h

W2=0.0171×(30-25.5) ×268×4=8.25 kg/h

W3=0.001×120×134=16.08 kg/h

W=W1+W2+W3=58.8 kg/h

6.2、通风量计算

冬季最小新风量可根据公式3.5和3.6，计算得出：

L1=58.8/1.2×（18.9-2）=2902 m3/h

L2=5500 m3/h

L3=120×50=6000 m3/h

三者取大值L新=6000m3/h。冬季排风量取新风量的1.1倍，L排=6600m3/h。

6.3、采暖热负荷计算

通过负荷计算软件计算得建筑热负荷Q1=52kW。

泳池内水分蒸发所需的热量，按公式4.1计算得出：

Q2=58.8×2430/3600=39.7 kW

空气向泳池水面放热量，按公式4.2计算得出：

Q3=12×(30-28) ×(25×12.5)=7.5 kW

室内总热负荷，按公式4.3计算得出：

Q冬=Q1+Q2+Q3=99.4 kW

冬季游泳馆所需的总热量还应加上新风热负荷，按公式4.4和4.5计算得出：

Q4=6000×0.24×1.2×(30-(-4))=58.8 kW

Q’冬=Q1+Q2+Q3 + Q4=158.2 kW

6.4、围护结构允许的最大传热系数

对建筑设计提出了围护结构允许的最大传热系数的要求：

外墙允许的最大传热系数：

K=8.7×(30-25)/ (30-(-4))=1.28 W/m2・℃

屋面允许的最大传热系数：

K=7×(30-25)/ (30-(-4))=1.03 W/m2・℃

6.5、采暖通风设计

冬季空调采用一次回风系统，根据一次回风空调系统送风量计算公式，计算得到空调箱总送风量为24000 m3/h。新风量根据前面计算为6000 m3/h。

因为池岸靠外墙部分下方无夹层，及池岸狭小，无法考虑下送下回的气流组织方式，所以采用上送下回的方式。送风口布置方面，设置了侧向下送风口对外墙吹风，并设置了向上送风口对顶棚吹风，防止顶棚结露。排风口布置在顶棚最高处，以排除室内污染空气及蒸发上升的水蒸气。

游泳馆的冬季通风系统设置能量回收系统，对冬季排风进行显热回收。鉴于池厅内排风含有氯气，不仅对潜热回收设备的防腐等要求较高，而且有可能出现排出的氯气回灌入室内的现象，所以采用了显热回收的方式。

游泳馆的空调设备、通风管道及部件，只要是暴露在潮湿空气中，均采用耐腐蚀材料，或采用高效防锈漆加以保护。

7、小结

室内公共游泳馆的围护结构防结露问题是游泳馆设计的一个关键，采暖通风设计除了要准确地计算以外，还应与建筑设计人员配合，选择合适的维护结构。

防止游泳馆内氯对人体的危害和金属构件的腐蚀，通风设计中应考虑通过机械通风来降低氯的浓度，并做好防腐处理。

室内公共游泳馆一般采用热风采暖或热风采暖与地板辐射采暖相结合的方式。工程实例中采用了热风采暖与地板辐射采暖相结合的方式，即满足馆内温湿度要求，也提高了舒适度。

室内公共游泳馆冬季的耗热量较为客观，因此可适当采取热回收方式对通风系统中的能量进行回收利用，达到节能的效果。

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