汕头跳水游泳馆暖通设计

　　汕头跳水游泳馆是广东省汕头市为迎接第九届全国运动会而投资兴建的一座现代化大型室内跳水游泳馆，总建筑面积25000平方米，建筑高度26米，外形犹如两枚精致的贝壳镶嵌在汕头市郊的海边。它包括一个50m×21m的国际标准游泳池和一个23m×21m的标准十米跳台水池，以及辅助的训练池、观众席、跳水学校和综合性会所；会所内设有戏水池、射击俱乐部、餐饮等休闲娱乐设施。是一座集比赛、教学、观赏、娱乐为一体的现代化大型跳水游泳馆。2001年落成后成功地承担了“九运会”的全部跳水项目的比赛，得到了教练和运动员的一致好评，被誉为“国际一流，国内第一”。从使用效果来看，它完全具备了承担国际游泳跳水比赛的能力。以下，从室内游泳馆的特点来逐一介绍本工程的空调设计：
　　室内游泳馆的出现给水上项目的运动员提供了可以全年进行训练和比赛的场所，大大推动了水上项目的发展。但是由于其内部工艺和功能的复杂性、特殊性，给空调设计提出了较高的要求，主要有以下几方面的特点：
　　1 温湿度及负荷特点大型室内游泳馆一般包括泳池、跳水池、观众席、更衣室、比赛用房等等，功能众多，布置复杂，其中最主要的组成部分是泳池（跳水池）和观众席，可合称为池厅。池厅内由于有大面积的水池池面和相对集中的观众区域，因此热、湿负荷均比较大，比赛区与观众区虽然从空间上来说同属于一个池厅，但其室内空气参数却有着很大的不同。先说说比赛区：为了确保馆内有良好的空气环境，以免影响运动员的竞技状态，在比赛时能够发挥出最佳的竞技水平，国际泳联规定池水水温可采用24～26℃，国际游泳池设计标准提出可采用26～28℃，跳水池因比赛的重点在空中，故水温比游泳池可略高，以提高舒适感，而池厅周围的空气温度则要比水温高出1～2℃，才能使人体在刚离开水面时不感到寒冷。本工程空调设计所选取的比赛区室内参数为t跳=27～29℃，t游＝26～28℃，Ф<75%.
　　观众席由于人员相对集中，考虑到观众的着装同运动员的着装（尤其在冬季）有着相当大的区别，外围护结构较少，保温性能佳，因此，观众席上往往需要全年供冷才可满足观众的舒适要求，夏季取tN=26~28℃，Ф<75%，冬季tN＝20～22℃，Ф<75%.
　　相关房间的室内空气参数可参见表1.
　　表1 汕头跳水游泳馆主要房间室内空气参数
房间名称夏季冬季新风量
m3/h噪声标准
dB（A）室内温度
（℃）相对湿度
（%）室内温度
（℃）相对湿度
（%）游泳馆池厅26~28≤7526~28≤751245跳水馆池厅27~29≤7527~29≤751245戏水池厅28~30≤7528~30≤751245观众席26~28≤7520~22≤751545观众休息厅26~2855~6518~20≥352045贵宾休息室24~2655~6520~22≥355040运裁休息室25~2755~6520~22≥353045男女更衣室26~28≤7024~26≤702045新闻中心25~2755~6520~22≥402040　　整个跳水游泳馆的空调冷负荷，由于体育比赛的空调使用时具有很强的间歇性，平时仅办公和会所娱乐设施需使用的情况居多，因此，空调系统在大部分时间为低负荷运行
　　经过计算，汕头跳水游泳馆的冷源采用了2台多机头双回路螺杆式冷水机组，实际相当于有四台冷水机组，设计冷冻及冷却水泵均按一大两小配置，小容量水泵对应于冷水机组单一回路的运行，使系统低负荷时的运行充分节能。水泵的投资也相对节省。配置总装机容量为225万大卡，冷冻水供回水温7℃/12℃，热源采用了2台燃油常压热水锅炉，总供热量为420万大卡（其中空调热负荷为135万大卡，其余为池水加热及生活用水热负荷）。热水系统设计为二级制，以利锅炉的经久耐用。一次水供回水温为90℃/ 70℃，经过板式热交换器后的空调用二次水供回水温为78℃/68℃。
　　2 防结露问题室内游泳池由于室内空气相对湿度较大，极易在围护结构的内表面产生结露现象，玻璃上的凝结水会影响采光，影响视野，而屋顶与墙壁结露则容易滋生霉菌，在北方地区甚至会冰冻，导致围护结构的破坏。因此，防结露问题在室内游泳馆空调设计时，应引起高度的重视。
　　汕头跳水游泳馆在围护结构防结露方面，主要采取了以下措施：
　　（1）玻璃幕墙：本工程临海建造，为追求开阔的视觉效果，建筑设计，在四周均采用了大面积的玻璃幕墙，而玻璃是极容易结露的。因此，空调设计时，采用了在沿窗周设置热风采暖的方法，空调风计设变频控制：需要时全开，提高玻璃室内侧的空气温度，确保玻璃幕墙不结露；而低负荷时间通过变频控制，以控制室温来调节送风量，同样确保玻璃幕墙不结露，而节省运行费用。
　　（2）屋顶：由于体育馆空间高大，在屋顶设置送风较困难，且不美观，比较可行的方法是通过屋顶建筑构造的设计，提高保温性能，来确保内表面不解露，这对于节能也相当有利。本工程屋顶为轻钢结构，外覆复合铝板，内衬消音微穿孔板。中间为防水良好的离心玻璃棉保温层，下面计算校核其内表面温度：
　　∵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
　　＝24.8 ℃
　　∵室内空气露点温度
　　td＝22.1 ℃ < tf，n
　　∴屋顶内表面不会结露。
　　3 防腐蚀问题：
　　为抑制游泳池水中的细菌滋长，保证水质，我国目前普遍采用向池水中加投液氯的方法，将池水中的余氯量维持在0.2~0.5mg/L（一般为0.4mg/L） 左右，但由于液氯Cl2遇水后发生化学反应：
　　Cl2 + H2O = HCl + HClO（次氯酸）
　　由于游泳池水温较高，及水面蒸发，次氯酸和盐酸随同水蒸气不断向空气中散发，水蒸汽中的次氯酸和盐酸均为强氧化剂，遇到金属表面即发生腐蚀现象：
　　Fe +2HClO =FeCl2（溶于水）＋ H2O
　　Fe + 2HCl =FeCl2（溶于水）＋H2↑
　　如不注意防腐，将会引起风管烂穿、钢结构破坏的严重后果。因此，暴露在游泳池池厅及加氯机房等处的风管、设备及建材均应采用耐腐蚀材料或采用防腐涂层加以保护。
　　此外，通过排风及时排出空气中含氯的水蒸气，以降低空气中的含氯浓度，也是防腐的有效措施..汕头跳水游泳馆在池厅的顶棚处及观众席的最高处均设置了排风口，排风量的确定从理论上说应根据加氯量（5mg/L）和人体可承受氯气分压力（1ppm）予以计算，但从实际使用上来看，加氯机一般为间歇运行，而排风量又应与新风量相匹配，因此，一般根据排除余湿来确定排风量，这个排风量的确定既考虑了及时排除含氯湿空气，又与新风量相匹配，维持池厅的适当负压。
　　4 热回收与节能由于游泳池池厅的室内外温差较大（尤其在冬季），且因要排出余氯余湿，排风量较大，因此，排风中的热量回收是很可观的。在本工程中冬季从排风中回收的热量达25.2万大卡，占总热负荷的18.7%，对于降低日常运行费用是颇有价值的。常用的热回收装置有：
　　1） 转轮式热交换器：主要由转轮、马达、机壳等组成。需要时可由吸湿材料制成，它就既能回收显热，又能回收潜热，成为一种全热交换器。
　　2） 板翅式热交换器：这是一种静止的全热交换器，其本体是用特殊加工的纸或铝箔做成板翅状，然后交错叠放而成，具有传热、透湿或不透湿的性能。
　　3） 热回收回路：这是在新风和排风侧分别设置热回收盘管，盘管内使用中间热媒（一般为水或不冻液）不断地将排风中的热量转移到新风中去，并可避免新风与排风的交叉污染。
　　汕头跳水游泳馆使用了两种热回收装置：对于新排风位置分散的系统，如在池厅观众席后方的排风系统中，设置排管式热回收装置，热媒为水，回收来的热量用于对位于地下室的池厅空调箱内的新风进行预热（冷）；对新排风位置距离较近的系统，如观众席的空调系统采用转轮式全热回收装置，将排风中的热量用于预热（冷）新风。此外，观众席的空调系统中采用了电动风阀来控制新回风比例，使之在过渡季和冬季可使用室外新风来制冷，大大节省了能源，降低运行费用。
　　5 高大空间的气流组织问题游泳池厅的空调系统属舒适性空调，虽然池厅容积大，净空高，但一般来说，只需要在人们活动的范围内（即下部空间）和观众席对空气质量进行控制即可。因泳池周围和观众席的空气参数有较大区别，因此在空调系统划分时应分开：池区周围以运动员、裁判及工作人员居多，人员密度低，衣着单薄，一年中制热需求大于制冷需求，因此应尽量采用地板采暖、散热片采暖等辐射采暖方式，以求获得舒适的热感受。而在观众席部分，人员密度高，衣着相对较厚，一年中制冷需求大于制热需求，因此应采用合理的气流组织来获得舒适感。一般采用的方法有：
　　1：上送下回 上送可采用上侧喷口送风或顶棚送风口，座位下部回风，这种送风方式使观众处于回流区，气流的温度和速度较均匀，是目前体育场馆比赛大厅空调系统的主要送风方式，但在送热风时，易发生射流上飘，效果欠佳，且送风量大，节能性能差。
　　2：下送上回 下送可采用各种形式的座位送风如椅背送风、椅下送风等，这种送风方式使观众席的温度与气流速度在任何位置上均感受相似，且将新鲜空气直接送至观众区，空气品质较好，同时避免了将屋顶和灯光负荷带入观众席，从而使得空调负荷大大降低，充分节能。
　　因此，汕头跳水游泳馆的气流组织采用的是后者，设在座椅下的旋流风口送出的少量空气可卷吸周围空气，衰减较快，气流均匀。同时在观众席与池区之间又服务于下部池岸区的侧送风进行气流隔断，在冬季有效防止观众席的冷气流下沉至池区周围，减少对池区的影响。
　　以上是我在参与设计汕头跳水游泳馆空调系统时的一些体会，在工作过程中得到了许多前辈的帮助与指导，也学到了许多经验，非常感谢。
　　参考文献：
　　（1） 钱以明.高层建筑空调与节能.上海：同济大学出版社，1990
　　（2） 陆耀庆.实用供热空调设计手册.北京：中国建筑工业出版社，1994