汕頭跳水游泳館暖通設(shè)計(jì)

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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(guó)運(yùn)動(dòng)會(huì)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(gè)50m×21m的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)游泳池和一個(gè)23m×21m的標(biāo)準(zhǔn)十米跳臺(tái)水池，以及輔助的訓(xùn)練池、觀眾席、跳水學(xué)校和綜合性會(huì)所；會(huì)所內(nèi)設(shè)有戲水池、射擊俱樂(lè)部、餐飲等休閑娛樂(lè)設(shè)施。是一座集比賽、教學(xué)、觀賞、娛樂(lè)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(dān)了“九運(yùn)會(huì)”的全部跳水項(xiàng)目的比賽，得到了教練和運(yùn)動(dòng)員的一致好評(píng)，被譽(yù)為“國(guó)際一流，國(guó)內(nèi)第一”。從使用效果來(lái)看，它完全具備了承擔(dān)國(guó)際游泳跳水比賽的能力。以下，從室內(nèi)游泳館的特點(diǎn)來(lái)逐一介紹本工程的空調(diào)設(shè)計(jì)：

　　室內(nèi)游泳館的出現(xiàn)給水上項(xiàng)目的運(yùn)動(dòng)員提供了可以全年進(jìn)行訓(xùn)練和比賽的場(chǎng)所，大大推動(dòng)了水上項(xiàng)目的發(fā)展。但是由于其內(nèi)部工藝和功能的復(fù)雜性、特殊性，給空調(diào)設(shè)計(jì)提出了較高的要求，主要有以下幾方面的特點(diǎn)：

　　1 溫濕度及負(fù)荷特點(diǎn)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(fù)雜，其中最主要的組成部分是泳池（跳水池）和觀眾席，可合稱(chēng)為池廳。池廳內(nèi)由于有大面積的水池池面和相對(duì)集中的觀眾區(qū)域，因此熱、濕負(fù)荷均比較大，比賽區(qū)與觀眾區(qū)雖然從空間上來(lái)說(shuō)同屬于一個(gè)池廳，但其室內(nèi)空氣參數(shù)卻有著很大的不同。先說(shuō)說(shuō)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(yùn)動(dòng)員的競(jìng)技狀態(tài)，在比賽時(shí)能夠發(fā)揮出最佳的競(jìng)技水平，國(guó)際泳聯(lián)規(guī)定池水水溫可采用24～26℃，國(guó)際游泳池設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)提出可采用26～28℃，跳水池因比賽的重點(diǎn)在空中，故水溫比游泳池可略高，以提高舒適感，而池廳周?chē)目諝鉁囟葎t要比水溫高出1～2℃，才能使人體在剛離開(kāi)水面時(shí)不感到寒冷。本工程空調(diào)設(shè)計(jì)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(duì)集中，考慮到觀眾的著裝同運(yùn)動(dòng)員的著裝（尤其在冬季）有著相當(dāng)大的區(qū)別，外圍護(hù)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(mǎn)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(jiàn)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(gè)跳水游泳館的空調(diào)冷負(fù)荷，由于體育比賽的空調(diào)使用時(shí)具有很強(qiáng)的間歇性，平時(shí)僅辦公和會(huì)所娛樂(lè)設(shè)施需使用的情況居多，因此，空調(diào)系統(tǒng)在大部分時(shí)間為低負(fù)荷運(yùn)行

　　經(jīng)過(guò)計(jì)算，汕頭跳水游泳館的冷源采用了2臺(tái)多機(jī)頭雙回路螺桿式冷水機(jī)組，實(shí)際相當(dāng)于有四臺(tái)冷水機(jī)組，設(shè)計(jì)冷凍及冷卻水泵均按一大兩小配置，小容量水泵對(duì)應(yīng)于冷水機(jī)組單一回路的運(yùn)行，使系統(tǒng)低負(fù)荷時(shí)的運(yùn)行充分節(jié)能。水泵的投資也相對(duì)節(jié)省。配置總裝機(jī)容量為225萬(wàn)大卡，冷凍水供回水溫7℃/12℃，熱源采用了2臺(tái)燃油常壓熱水鍋爐，總供熱量為420萬(wàn)大卡（其中空調(diào)熱負(fù)荷為135萬(wàn)大卡，其余為池水加熱及生活用水熱負(fù)荷）。熱水系統(tǒng)設(shè)計(jì)為二級(jí)制，以利鍋爐的經(jīng)久耐用。一次水供回水溫為90℃/ 70℃，經(jīng)過(guò)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(wèn)題室內(nèi)游泳池由于室內(nèi)空氣相對(duì)濕度較大，極易在圍護(hù)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(huì)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?xí)鶅?，?dǎo)致圍護(hù)結(jié)構(gòu)的破壞。因此，防結(jié)露問(wèn)題在室內(nèi)游泳館空調(diào)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)引起高度的重視。

　　汕頭跳水游泳館在圍護(hù)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(kāi)闊的視覺(jué)效果，建筑設(shè)計(jì)，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(shè)計(jì)時(shí)，采用了在沿窗周設(shè)置熱風(fēng)采暖的方法，空調(diào)風(fēng)計(jì)設(shè)變頻控制：需要時(shí)全開(kāi)，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(fù)荷時(shí)間通過(guò)變頻控制，以控制室溫來(lái)調(diào)節(jié)送風(fēng)量，同樣確保玻璃幕墻不結(jié)露，而節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用。

　?。?）屋頂：由于體育館空間高大，在屋頂設(shè)置送風(fēng)較困難，且不美觀，比較可行的方法是通過(guò)屋頂建筑構(gòu)造的設(shè)計(jì)，提高保溫性能，來(lái)確保內(nèi)表面不解露，這對(duì)于節(jié)能也相當(dāng)有利。本工程屋頂為輕鋼結(jié)構(gòu)，外覆復(fù)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(jì)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(diǎn)溫度

　　td＝22.1 ℃ < tf，n

　　∴屋頂內(nèi)表面不會(huì)結(jié)露。

　　3 防腐蝕問(wèn)題：

　　為抑制游泳池水中的細(xì)菌滋長(zhǎng)，保證水質(zhì)，我國(guó)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(xué)反應(yīng)：

　　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(qiáng)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(huì)引起風(fēng)管爛穿、鋼結(jié)構(gòu)破壞的嚴(yán)重后果。因此，暴露在游泳池池廳及加氯機(jī)房等處的風(fēng)管、設(shè)備及建材均應(yīng)采用耐腐蝕材料或采用防腐涂層加以保護(hù)。

　　此外，通過(guò)排風(fēng)及時(shí)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(shè)置了排風(fēng)口，排風(fēng)量的確定從理論上說(shuō)應(yīng)根據(jù)加氯量（5mg/L）和人體可承受氯氣分壓力（1ppm）予以計(jì)算，但從實(shí)際使用上來(lái)看，加氯機(jī)一般為間歇運(yùn)行，而排風(fēng)量又應(yīng)與新風(fēng)量相匹配，因此，一般根據(jù)排除余濕來(lái)確定排風(fēng)量，這個(gè)排風(fēng)量的確定既考慮了及時(shí)排除含氯濕空氣，又與新風(fēng)量相匹配，維持池廳的適當(dāng)負(fù)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(fēng)量較大，因此，排風(fēng)中的熱量回收是很可觀的。在本工程中冬季從排風(fēng)中回收的熱量達(dá)25.2萬(wàn)大卡，占總熱負(fù)荷的18.7%，對(duì)于降低日常運(yùn)行費(fèi)用是頗有價(jià)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(dá)、機(jī)殼等組成。需要時(shí)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(cuò)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(fēng)和排風(fēng)側(cè)分別設(shè)置熱回收盤(pán)管，盤(pán)管內(nèi)使用中間熱媒（一般為水或不凍液）不斷地將排風(fēng)中的熱量轉(zhuǎn)移到新風(fēng)中去，并可避免新風(fēng)與排風(fēng)的交叉污染。

　　汕頭跳水游泳館使用了兩種熱回收裝置：對(duì)于新排風(fēng)位置分散的系統(tǒng)，如在池廳觀眾席后方的排風(fēng)系統(tǒng)中，設(shè)置排管式熱回收裝置，熱媒為水，回收來(lái)的熱量用于對(duì)位于地下室的池廳空調(diào)箱內(nèi)的新風(fēng)進(jìn)行預(yù)熱（冷）；對(duì)新排風(fēng)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(fēng)中的熱量用于預(yù)熱（冷）新風(fēng)。此外，觀眾席的空調(diào)系統(tǒng)中采用了電動(dòng)風(fēng)閥來(lái)控制新回風(fēng)比例，使之在過(guò)渡季和冬季可使用室外新風(fēng)來(lái)制冷，大大節(jié)省了能源，降低運(yùn)行費(fèi)用。

　　5 高大空間的氣流組織問(wèn)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(lái)說(shuō)，只需要在人們活動(dòng)的范圍內(nèi)（即下部空間）和觀眾席對(duì)空氣質(zhì)量進(jìn)行控制即可。因泳池周?chē)陀^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(shí)應(yīng)分開(kāi)：池區(qū)周?chē)赃\(yùn)動(dòng)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(yīng)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(duì)較厚，一年中制冷需求大于制熱需求，因此應(yīng)采用合理的氣流組織來(lái)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(fēng)或頂棚送風(fēng)口，座位下部回風(fēng)，這種送風(fēng)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(chǎng)館比賽大廳空調(diào)系統(tǒng)的主要送風(fēng)方式，但在送熱風(fēng)時(shí)，易發(fā)生射流上飄，效果欠佳，且送風(fēng)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(fēng)如椅背送風(fēng)、椅下送風(fēng)等，這種送風(fēng)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(shí)避免了將屋頂和燈光負(fù)荷帶入觀眾席，從而使得空調(diào)負(fù)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(shè)在座椅下的旋流風(fēng)口送出的少量空氣可卷吸周?chē)諝?，衰減較快，氣流均勻。同時(shí)在觀眾席與池區(qū)之間又服務(wù)于下部池岸區(qū)的側(cè)送風(fēng)進(jìn)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?chē)?，減少對(duì)池區(qū)的影響。

　　以上是我在參與設(shè)計(jì)汕頭跳水游泳館空調(diào)系統(tǒng)時(shí)的一些體會(huì)，在工作過(guò)程中得到了許多前輩的幫助與指導(dǎo)，也學(xué)到了許多經(jīng)驗(yàn)，非常感謝。

　　參考文獻(xiàn)：

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　　（2） 陸耀慶.實(shí)用供熱空調(diào)設(shè)計(jì)手冊(cè).北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，1994