■衛(wèi)梁彥 ■煤炭工業(yè)鄭州設計研究院股份有限公司,河南 鄭州 450000
隨著生活水平不斷提高,越來越多的高檔小區(qū)、會所和星級酒店配備了娛樂性恒溫游泳池。相比其他建筑,游泳館具有濕度大、能耗高等特點,因此空調(diào)設計過程中應合理選擇系統(tǒng)形式并降低系統(tǒng)能耗。
該項目位于河南周口市,游泳池屬于會所一部分。游泳館建筑面積為900m2,建筑高度6m。池廳面積615m2,內(nèi)設12 ×24m 非標準泳池。
夏季空調(diào)室外計算干球溫度35℃,濕球溫度28.1℃;冬季空調(diào)室外計算溫度-5.7℃,相對濕度:68%。
(1)空氣溫度:根據(jù)文獻池廳溫度須比池水溫度高1~2℃[1],設計池水溫度26℃,室內(nèi)空氣溫度28℃。
(2)相對濕度:據(jù)研究表明在池水和池廳溫度不變的情況下,相對濕度70%時,空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能優(yōu)于60%時的情況[2],故取相對濕度70%。
(3)池區(qū)空氣流速:泳池空氣流速一般為0.15~0.3m/s。流速越大,冷風感越強;流速越小,氣流組織困難。故空氣流速取0.25m/s。
游泳館內(nèi)濕負荷(W)一般由池水蒸發(fā)量(W1)、池邊濕潤面蒸發(fā)量(W2)和館內(nèi)人員散濕量(W3)組成。
(1)泳池水面散濕量[3]:W1=0.0075(0.0152va﹢0.0178)(Pw﹣Pn)Fw式中:va為池水水面風速,m/s;Pw為池水表面溫度下的飽和空氣水蒸氣分壓力,Pa;Pn為館內(nèi)空氣的水蒸氣分壓力,Pa;Fw為泳池水面面積,m2。
(2)泳池邊濕潤地面散濕量[3]:W2=0.0171(tn﹣ ts)Fsn 式中:tn、ts為館內(nèi)空氣干、濕球溫度,℃;Fs為泳池邊濕潤地面面積,m2,按池邊面積的30%計算[4];n 為潤濕系數(shù)。
(3)館內(nèi)人員散濕量:W3=φmq 式中:φ 為群集系數(shù);m 為館內(nèi)的人數(shù);q 為一名成年男子的小時散濕量,kg/h。
對于娛樂性游泳館,室內(nèi)人數(shù)按3.34 m2/人[5]計算,共180 人。得W1=33.4kg/h,W2=3.1kg/h,W3=20.4kg/h??偵窳?W=56.9kg/h。
游泳館的熱負荷包括常規(guī)負荷和空氣與水的熱交換負荷。
因池水表面的飽和空氣水蒸氣分壓力大于室內(nèi)狀態(tài)點的水蒸氣分壓力,水面上飽和水蒸氣向空氣中擴散,形成潛熱負荷。另外,室溫高于池水溫度,空氣向池水傳遞顯熱。因此,夏季冷負荷需加上潛熱負荷,冬季熱負荷需減去潛熱負荷。
本工程夏季常規(guī)冷負荷為56kW,冬季常規(guī)熱負荷為75.6kW。
(1)池水向室內(nèi)空氣中傳遞的潛熱量:Qq=γW1/3.6 式中:γ 為26℃飽和水的汽化潛熱,kJ/kg;
(2)室內(nèi)空氣向池水傳遞的顯熱量:Qx=α(tn﹣ tw)(Fw+Fs)式中:tw為室外空氣溫度,℃;α 為對流換熱系數(shù),W/(m2·℃)。經(jīng)計算,Qq=22.7kW,Qx=7.8kW。
在不含新風負荷的情況下,夏季總的冷負荷為70.9kW,冬季總的熱負荷為60.7kW。
游泳館除濕一般采用通風除濕和冷卻除濕兩種方式。采用通風除濕的方式,可節(jié)約能耗,降低初投資和運行費用。
游泳館通風量應選取以下風量中的最大值:通風除濕所需的風量;使游泳館空氣中氯含量小于1 ×10-6所需的風量;館內(nèi)人員所需的新風量;夏季空調(diào)所需送風量。
L=W/ρ(dn-dw)式中,ρ 為濕空氣的密度,kg/m3;dn、dw為室內(nèi)、外空氣的含濕量,kg/kg干。
經(jīng)計算,過渡季節(jié)除濕通風量L1=11028m3/h,冬季除濕通風量L2=3141m3/h。
為控制館內(nèi)空氣中氯含量,換氣次數(shù)應取1~4 次/h。取2 次/h,通風量L3=7380m3/h。人均新風量為30m3/h,人員所需新風量為L4=5400m3/h。
綜上所述,過渡季節(jié)通風量取L1=11028m3/h,冬季通風量取L3=7380m3/h。
為避免送風產(chǎn)生霧化現(xiàn)象,送風溫度應高于露點溫度,因此送風溫度設為23℃??捎嬎愠鱿募舅惋L量為L5=18238m3/h。
(1)冬季新風為等濕冷卻過程,新風負荷為:Qf=1.01L3ρ(tn-tw)/3600。
(2)夏季新風負荷:Qf’=L5ρ(iw-in)/3600
式中,in、iw為室內(nèi)、外空氣焓值,kJ/kg干。
經(jīng)計算,Qf=116.8kW,Qf’=116.8kW。
含新風負荷的情況下,夏季總負荷為187.7kW,冬季總負荷為144.5kW。
(1)由于游泳館內(nèi)空氣中含有大量的腐蝕性氯氣,不能循環(huán)利用,不及時排除,危害健康。而采用直流式空氣系統(tǒng),對排風中攜帶的冷、熱量和空調(diào)機組所消耗的電能都是浪費,因此采用帶顯熱回收的空氣處理機組,熱回收效率達70%。
(2)由于過渡季節(jié)和夏季的通風量接近,和冬季通風量相差較大,通過選用風量為8000/20000m3/h 的顯熱回收空氣處理機組,節(jié)約能源。而過渡季節(jié)新風可通過旁通管直接送入室內(nèi)。
(3)空調(diào)系統(tǒng)采用下送上回式,主送風管敷設在地下一層頂板下,沿一層外窗下距地200mm 處布置球形噴口,與墻面成30°斜送風,回風口集中設置游泳館頂部,可防止側壁和外窗結露。
(4)冬季地面溫度偏低會使腳部產(chǎn)生冷感。為提高舒適性,采用空調(diào)機組的回水在泳池邊增加地板輻射采暖,熱負荷為33.3kW。
對于娛樂性游泳館的空調(diào)設計,應合理確定室內(nèi)設計參數(shù)、熱濕負荷和除濕的方式。有效的氣流組織形式,防止圍護結構結露和腐蝕。選用帶有熱回收裝置的空調(diào)機組,從排風中回收熱量,降低能耗,節(jié)能效果顯著。
[1]賀綺華,鄒月琴.體育建筑空調(diào)設計[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,1991.
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[5]馬最良,姚楊.民用建筑空調(diào)設計[M].北京:化學工業(yè)出版社,2009.