汕頭跳水游泳館暖通設計

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　　汕頭跳水游泳館是廣東省汕頭市為迎接第九屆全國運動會而投資興建的一座現(xiàn)代化大型室內(nèi)跳水游泳館，總建筑面積25000平方米，建筑高度26米，外形猶如兩枚精致的貝殼鑲嵌在汕頭市郊的海邊。它包括一個50m×21m的國際標準游泳池和一個23m×21m的標準十米跳臺水池，以及輔助的訓練池、觀眾席、跳水學校和綜合性會所；會所內(nèi)設有戲水池、射擊俱樂部、餐飲等休閑娛樂設施。是一座集比賽、教學、觀賞、娛樂為一體的現(xiàn)代化大型跳水游泳館。2001年落成后成功地承擔了“九運會”的全部跳水項目的比賽，得到了教練和運動員的一致好評，被譽為“國際一流，國內(nèi)第一”。從使用效果來看，它完全具備了承擔國際游泳跳水比賽的能力。以下，從室內(nèi)游泳館的特點來逐一介紹本工程的空調(diào)設計：

　　室內(nèi)游泳館的出現(xiàn)給水上項目的運動員提供了可以全年進行訓練和比賽的場所，大大推動了水上項目的發(fā)展。但是由于其內(nèi)部工藝和功能的復雜性、特殊性，給空調(diào)設計提出了較高的要求，主要有以下幾方面的特點：

　　1 溫濕度及負荷特點大型室內(nèi)游泳館一般包括泳池、跳水池、觀眾席、更衣室、比賽用房等等，功能眾多，布置復雜，其中最主要的組成部分是泳池（跳水池）和觀眾席，可合稱為池廳。池廳內(nèi)由于有大面積的水池池面和相對集中的觀眾區(qū)域，因此熱、濕負荷均比較大，比賽區(qū)與觀眾區(qū)雖然從空間上來說同屬于一個池廳，但其室內(nèi)空氣參數(shù)卻有著很大的不同。先說說比賽區(qū)：為了確保館內(nèi)有良好的空氣環(huán)境，以免影響運動員的競技狀態(tài)，在比賽時能夠發(fā)揮出最佳的競技水平，國際泳聯(lián)規(guī)定池水水溫可采用24～26℃，國際游泳池設計標準提出可采用26～28℃，跳水池因比賽的重點在空中，故水溫比游泳池可略高，以提高舒適感，而池廳周圍的空氣溫度則要比水溫高出1～2℃，才能使人體在剛離開水面時不感到寒冷。本工程空調(diào)設計所選取的比賽區(qū)室內(nèi)參數(shù)為t跳=27～29℃，t游＝26～28℃，Ф<75%.

　　觀眾席由于人員相對集中，考慮到觀眾的著裝同運動員的著裝（尤其在冬季）有著相當大的區(qū)別，外圍護結(jié)構(gòu)較少，保溫性能佳，因此，觀眾席上往往需要全年供冷才可滿足觀眾的舒適要求，夏季取tN=26~28℃，Ф<75%，冬季tN＝20～22℃，Ф<75%.

　　相關(guān)房間的室內(nèi)空氣參數(shù)可參見表1.
　　表1 汕頭跳水游泳館主要房間室內(nèi)空氣參數(shù)

　　整個跳水游泳館的空調(diào)冷負荷，由于體育比賽的空調(diào)使用時具有很強的間歇性，平時僅辦公和會所娛樂設施需使用的情況居多，因此，空調(diào)系統(tǒng)在大部分時間為低負荷運行

　　經(jīng)過計算，汕頭跳水游泳館的冷源采用了2臺多機頭雙回路螺桿式冷水機組，實際相當于有四臺冷水機組，設計冷凍及冷卻水泵均按一大兩小配置，小容量水泵對應于冷水機組單一回路的運行，使系統(tǒng)低負荷時的運行充分節(jié)能。水泵的投資也相對節(jié)省。配置總裝機容量為225萬大卡，冷凍水供回水溫7℃/12℃，熱源采用了2臺燃油常壓熱水鍋爐，總供熱量為420萬大卡（其中空調(diào)熱負荷為135萬大卡，其余為池水加熱及生活用水熱負荷）。熱水系統(tǒng)設計為二級制，以利鍋爐的經(jīng)久耐用。一次水供回水溫為90℃/ 70℃，經(jīng)過板式熱交換器后的空調(diào)用二次水供回水溫為78℃/68℃。

　　2 防結(jié)露問題室內(nèi)游泳池由于室內(nèi)空氣相對濕度較大，極易在圍護結(jié)構(gòu)的內(nèi)表面產(chǎn)生結(jié)露現(xiàn)象，玻璃上的凝結(jié)水會影響采光，影響視野，而屋頂與墻壁結(jié)露則容易滋生霉菌，在北方地區(qū)甚至會冰凍，導致圍護結(jié)構(gòu)的破壞。因此，防結(jié)露問題在室內(nèi)游泳館空調(diào)設計時，應引起高度的重視。

　　汕頭跳水游泳館在圍護結(jié)構(gòu)防結(jié)露方面，主要采取了以下措施：

　?。?）玻璃幕墻：本工程臨海建造，為追求開闊的視覺效果，建筑設計，在四周均采用了大面積的玻璃幕墻，而玻璃是極容易結(jié)露的。因此，空調(diào)設計時，采用了在沿窗周設置熱風采暖的方法，空調(diào)風計設變頻控制：需要時全開，提高玻璃室內(nèi)側(cè)的空氣溫度，確保玻璃幕墻不結(jié)露；而低負荷時間通過變頻控制，以控制室溫來調(diào)節(jié)送風量，同樣確保玻璃幕墻不結(jié)露，而節(jié)省運行費用。

　?。?）屋頂：由于體育館空間高大，在屋頂設置送風較困難，且不美觀，比較可行的方法是通過屋頂建筑構(gòu)造的設計，提高保溫性能，來確保內(nèi)表面不解露，這對于節(jié)能也相當有利。本工程屋頂為輕鋼結(jié)構(gòu)，外覆復合鋁板，內(nèi)襯消音微穿孔板。中間為防水良好的離心玻璃棉保溫層，下面計算校核其內(nèi)表面溫度：

　　∵K＝1/R＝1/（1/7.5 + 0.05/0.045 + 1/20）

　?。?0.773 kcal/h·m2·℃

　　∵tf，n ＝tn- K（tn-tw）/ αn

　　＝27-0.773×（27-6）/7.5

　?。?4.8 ℃

　　∵室內(nèi)空氣露點溫度

　　td＝22.1 ℃ < tf，n

　　∴屋頂內(nèi)表面不會結(jié)露。

　　3 防腐蝕問題：

　　為抑制游泳池水中的細菌滋長，保證水質(zhì)，我國目前普遍采用向池水中加投液氯的方法，將池水中的余氯量維持在0.2~0.5mg/L（一般為0.4mg/L） 左右，但由于液氯Cl2遇水后發(fā)生化學反應：

　　Cl2 + H2O = HCl + HClO（次氯酸）

　　由于游泳池水溫較高，及水面蒸發(fā)，次氯酸和鹽酸隨同水蒸氣不斷向空氣中散發(fā)，水蒸汽中的次氯酸和鹽酸均為強氧化劑，遇到金屬表面即發(fā)生腐蝕現(xiàn)象：

　　Fe +2HClO =FeCl2（溶于水）＋ H2O

　　Fe + 2HCl =FeCl2（溶于水）＋H2↑

　　如不注意防腐，將會引起風管爛穿、鋼結(jié)構(gòu)破壞的嚴重后果。因此，暴露在游泳池池廳及加氯機房等處的風管、設備及建材均應采用耐腐蝕材料或采用防腐涂層加以保護。

　　此外，通過排風及時排出空氣中含氯的水蒸氣，以降低空氣中的含氯濃度，也是防腐的有效措施..汕頭跳水游泳館在池廳的頂棚處及觀眾席的最高處均設置了排風口，排風量的確定從理論上說應根據(jù)加氯量（5mg/L）和人體可承受氯氣分壓力（1ppm）予以計算，但從實際使用上來看，加氯機一般為間歇運行，而排風量又應與新風量相匹配，因此，一般根據(jù)排除余濕來確定排風量，這個排風量的確定既考慮了及時排除含氯濕空氣，又與新風量相匹配，維持池廳的適當負壓。

　　4 熱回收與節(jié)能由于游泳池池廳的室內(nèi)外溫差較大（尤其在冬季），且因要排出余氯余濕，排風量較大，因此，排風中的熱量回收是很可觀的。在本工程中冬季從排風中回收的熱量達25.2萬大卡，占總熱負荷的18.7%，對于降低日常運行費用是頗有價值的。常用的熱回收裝置有：

　　1） 轉(zhuǎn)輪式熱交換器：主要由轉(zhuǎn)輪、馬達、機殼等組成。需要時可由吸濕材料制成，它就既能回收顯熱，又能回收潛熱，成為一種全熱交換器。

　　2） 板翅式熱交換器：這是一種靜止的全熱交換器，其本體是用特殊加工的紙或鋁箔做成板翅狀，然后交錯疊放而成，具有傳熱、透濕或不透濕的性能。

　　3） 熱回收回路：這是在新風和排風側(cè)分別設置熱回收盤管，盤管內(nèi)使用中間熱媒（一般為水或不凍液）不斷地將排風中的熱量轉(zhuǎn)移到新風中去，并可避免新風與排風的交叉污染。

　　汕頭跳水游泳館使用了兩種熱回收裝置：對于新排風位置分散的系統(tǒng)，如在池廳觀眾席后方的排風系統(tǒng)中，設置排管式熱回收裝置，熱媒為水，回收來的熱量用于對位于地下室的池廳空調(diào)箱內(nèi)的新風進行預熱（冷）；對新排風位置距離較近的系統(tǒng)，如觀眾席的空調(diào)系統(tǒng)采用轉(zhuǎn)輪式全熱回收裝置，將排風中的熱量用于預熱（冷）新風。此外，觀眾席的空調(diào)系統(tǒng)中采用了電動風閥來控制新回風比例，使之在過渡季和冬季可使用室外新風來制冷，大大節(jié)省了能源，降低運行費用。

　　5 高大空間的氣流組織問題游泳池廳的空調(diào)系統(tǒng)屬舒適性空調(diào)，雖然池廳容積大，凈空高，但一般來說，只需要在人們活動的范圍內(nèi)（即下部空間）和觀眾席對空氣質(zhì)量進行控制即可。因泳池周圍和觀眾席的空氣參數(shù)有較大區(qū)別，因此在空調(diào)系統(tǒng)劃分時應分開：池區(qū)周圍以運動員、裁判及工作人員居多，人員密度低，衣著單薄，一年中制熱需求大于制冷需求，因此應盡量采用地板采暖、散熱片采暖等輻射采暖方式，以求獲得舒適的熱感受。而在觀眾席部分，人員密度高，衣著相對較厚，一年中制冷需求大于制熱需求，因此應采用合理的氣流組織來獲得舒適感。一般采用的方法有：

　　1：上送下回 上送可采用上側(cè)噴口送風或頂棚送風口，座位下部回風，這種送風方式使觀眾處于回流區(qū)，氣流的溫度和速度較均勻，是目前體育場館比賽大廳空調(diào)系統(tǒng)的主要送風方式，但在送熱風時，易發(fā)生射流上飄，效果欠佳，且送風量大，節(jié)能性能差。

　　2：下送上回 下送可采用各種形式的座位送風如椅背送風、椅下送風等，這種送風方式使觀眾席的溫度與氣流速度在任何位置上均感受相似，且將新鮮空氣直接送至觀眾區(qū)，空氣品質(zhì)較好，同時避免了將屋頂和燈光負荷帶入觀眾席，從而使得空調(diào)負荷大大降低，充分節(jié)能。

　　因此，汕頭跳水游泳館的氣流組織采用的是后者，設在座椅下的旋流風口送出的少量空氣可卷吸周圍空氣，衰減較快，氣流均勻。同時在觀眾席與池區(qū)之間又服務于下部池岸區(qū)的側(cè)送風進行氣流隔斷，在冬季有效防止觀眾席的冷氣流下沉至池區(qū)周圍，減少對池區(qū)的影響。

　　以上是我在參與設計汕頭跳水游泳館空調(diào)系統(tǒng)時的一些體會，在工作過程中得到了許多前輩的幫助與指導，也學到了許多經(jīng)驗，非常感謝。

　　參考文獻：

　?。?） 錢以明.高層建筑空調(diào)與節(jié)能.上海：同濟大學出版社，1990

　?。?） 陸耀慶.實用供熱空調(diào)設計手冊.北京：中國建筑工業(yè)出版社，1994