福建省游泳馆采暖空调设计

　　提要：概要介绍了福建省游泳馆采暖空调设计，并重点分析说明该建筑采暖空调设计参数的选取，冷热源选择，池厅采暖空调设计和气流组织，以及湿度控制，就这些较其它建筑特殊的问题，阐述了在设计中采取相应的对策。
　　关键词：游泳馆　采暖空调　特殊问题　对策
　　HVAC Design of the Provincial Swimming Gymnasium in Fujian
　　Xiao Jianren　（Fujian Provincial Architectural Design Institute）
　　Abstract：The paper is described the HVAC design of the swimming gymnasium，Those special problems in this building unlike those in a common one. Such as how to decided on the design condition，how to select out the heating and refrigerating sources，the Hvac design in the hall，and air distribution，moisture control is analysized，The relative solution are also provided
　　Keywords：the swimming gymnasium　 the HVAC system　 the special prolblems　 the relative solution
　　福建省游泳馆位于福州市省体育中心西北角。该建筑地下一层，地上二层，整个馆平面由二个对称直径为76米的半圆和中间16米宽连接带组成，其空间是球面直径不等的两个半圆壳体和中间16米宽单曲圆柱体过渡段构成。二个半圆壳体形成了不同的使用空间。底层设一个标准跳水池（20×25米）和一个十游道游泳池（25×50米），两个池平面布局采取“品”字形布置。游泳池看台底下设有一个热身池（10×25米），热身池旁设有健身设施，底层还设有与训练比赛配套使用的附属用房，如更衣室、淋浴室、厕所、医务室、裁判休息以及电视传播等技术用房；二层为看台、休息厅、记分牌等技术用房。水处理用房、锅炉房、冷冻机房、空调机房等设在地下室。本馆标准按现行国际比塞要求设计，规模可作为省、市级比赛馆，可以满足游泳、跳水、水球、花样游泳、蹼泳等各项比赛要求。
　　一、设计参数选择确定：本馆辅助用房采暖空调设计方式上以暗风机盘管+新风系统为主，设计参数基本上按暖通设计规范进行设计计算，所以本文不作过多阐述。
　　而池厅和观众席是设计中考虑重点区域，其采暖空调设计首要考虑是游泳跳水运动员全年舒适要求，这包括运动员在水中舒适性，以及入水前和出水后在陆上的舒适性，同时又要兼顾看台上观众的舒适感。运动员舒适感满足很大程度上取决于池水温度和池厅空气参数。水温确定与人体在水中停留时间长短及运动量密切相关。本馆作为专业训练比赛馆，池水温度控制在26℃左右，池厅空气温度按国际游泳池设计标准应高出水温2℃左右。而空气湿度太大，室内露点太高，室内表面容易结露；湿度太低，陆上运动员容易产生寒冷感，池厅湿度控制在50%～70%以内，气流到达人体上的末端风速度也加以限制，一般尽量控制在0.25m/s左右。
　　这样的室内空气设计参数在冬季对看台上观众是很不舒适的。若采用创造两个不同参数的空调环境，需要实现观众区和游泳区的分区。这需要增加较大的投资，由于投资上的限制，本馆不作具体“分区”设计，而是通过提高看台上观众席可感气流速度，来改善观众冬季舒适感，因人体对流换热与气流速度的0.3次方成正比，并一场比赛大约只有3～4小时，另外福州属于南方地区，冬天室外温度较高，观众衣着较北方要单薄，采用上述空气设计参数可以被接受，而且设有与看台相联系的休息厅，可为观众提供比赛间隙较舒适的休息场所。
　　二、冷、热源选择：整个体育中心内，冬季需要用热的建筑只有本建筑，这包括冬季空调采暖用热，池水加热和淋浴用热。本馆冷、热源设置有多种方式，其中主要有三种，第一种方式为锅炉+冷水机组，第二种方式为空调热泵机组+锅炉，第三种方式为直燃型溴化锂冷热机组。通过设备初投资、运行费用、管理费用等经济因素综合比较，得到第一种组合方式最具经济性、合理性。在锅炉选型上考虑整个体育中心无论是使用功能上看，还是将来发展趋热将是福建省体育文化活动中心，锅炉燃烧烟气排放带来污染效应应该是极轻微的，所以选用燃轻油常压间接式热水机组。这不但减少锅炉爆炸的危险性，并在水系统管路上省却中间换热设备和热交换循环泵，简化系统流程，节省机房面积，提高系统热效率。而且以间接式热水锅炉为空调热源的水系统是闭式系统，克服一般常压锅炉循环能耗高的缺点。
　　本馆夏季总冷负荷为1050KW左右，选择二台260冷吨螺杆式冷水机组为空调冷源，产生7℃的空调冷水。冬季设计空调热负荷为1600KW左右，游泳馆池厅空间大，又是间歇使用的场所，为了冬季能快速提高池厅内空气温度，空调热源容量选取1.2倍设计热负荷作为启动热负荷。对于间接式热水锅炉，一定限量选用更大容量，对于初投资和运行费用影响较小。所以选择一台2000KW间接式常压热水锅炉作为冬季空调热源，产生60℃的空调热水。冬、夏季空调共用一套水管输送系统，冷热泵为合用，夏季送冷水为二用一备，冬季供热水为一用二备。另外选择一台120KW小容量间接式热水锅炉，作为采暖热源，产生95℃的热水，供给末端散热设备——散热器。
　　三、池厅采暖空调设计：福州虽属非采暖地区，在冬春季节，还比较冷运动员在出水后和入水前，沾在身上的水变成水蒸汽须吸收身上热量，再加上周围物体冷表面的辐射，所以运动员会有不舒适的冷感，须为之创造较舒适室内小气候。本馆冬季采用送热风和局部散热器采暖相结合的供暖空调方式。冬季利用送回风系统，通过热风循环来维持室内空气温度。同时在池边运动员活动区域布置一些以辐射型为主的散热器，散热器采用明装方式。增强辐射采暖效果，提高运动员冬季热舒适性。
　　池厅（包括观众席）总送风量为215267m3/h，选取60000m3/h组合式空调机组四台，设在地下室空调机房内。空调机组各功能段包括送风机段（带垂直出风口）、表冷段、中间段、过滤段、新排风段、回风机段、回风段，送风借助四个对称的建筑竖风道，送到地上二层。建筑送风道内贴保温材料，并安装迷宫式消声器，总回风道利用看台下的建筑回风道，总回风道上接有阻抗式消声器。
　　为了满足跳水比赛要求，跳水池厅空间大，屋顶球型壳体最高点离地面25米。跳水池厅送风干管吊装在网架的下弦线，离地面标高大约16.0米。游泳池厅内送风干管穿行在网架内。离地面标高15.0～16.0米。池厅送风方式为垂直下送风，风口采用收缩型喷口，收缩角为5.6℃，出口直径360mm，喷口出口风速为6.2m/s.喷口布置在运动员活动区域上空，喷口射程为13.5m左右（距地面2.4m处），冬季送热风末端计算速度约为0.32m/s.风速稍大于理想速度0.25m/s，基本上能满足要求。而池厅的回风口设在观众看台下侧壁，尽量靠近地面，以便及时把池区潮湿空气带走。
　　观众席的送风方式采用圆型直片式散流器下送风，以及一部分双层百叶风口侧送，而回风口均匀布置在观众看台座位的侧壁，利用可感气流来改善观众冬季舒适感。
　　四、馆内湿度控制：
　　1、防结露馆内相对湿度大，温度高，冬天室外温度偏低时，外窗玻璃、屋面底板和外墙内表面，均容易出现结露。本馆防结露主要考虑在供暖空调运行时段，还尽量要考虑采暖空调非运行时段。后一种情况要求更高，这与造价经济性形成一定矛盾。而其外窗防结露这方面表现较突出。
　　本馆外窗玻璃采用双层镀膜玻璃窗，单层玻璃厚度6mm，并加强玻璃窗的气密性。内层窗为推拉式，外层窗为向外对开式，并在窗缝间安装橡胶密封条，两层窗之间空隙控制在10公分之内。并在窗沿下设凝结水排水沟。经计算传热系数在3.05w/m2℃左右。福州冬季室外计算温度为4℃，游泳馆在供暖空调运行时段，围护结构传热系数允许值为2.8w/m2℃。所以外窗尽管采用双层窗，在室外温度降低到较低时，内侧玻璃还可能出现结露的现象。本馆在设计中采用二种方式来防止结露；
　　（1）热风防结露，在二层的外窗及玻璃门上沿设置热风送风口，直接提高玻璃内壁的温度；
　　（2）热身池区窗沿下布置散热器利用上升热气流提高内壁温度。
　　2、湿空气流向的控制在池厅网架内设置四台低速排风机，每台风量为18000～20000m3/h，可以把高湿气体排至室外，特别是夏季晚间空调不开启时，可以把积聚在池厅内高温气体及时排走，这样利用晚间通风的作用，减少室内蓄热量，同时可以造成池厅内负压，使湿度大的气体不进入低湿度的房间和走道。并在池厅通向走道的出口处设置具有防潮而且气密性良好的帘布，以减少湿气逸入走道和房间。
　　在一层辅助用房设置五套新风机组，总新风量为24000m3/h，新风经处理后送往淋浴室、更衣室、走道和房间内，并在淋浴室、更衣室、厕所设立排风系统。本馆正压度控制为厕所＜淋浴室＜更衣室＜走道＜低湿房间；池厅＜走道＜低湿房间。
　　五、其它
　　1、灯光控制室、记分牌室发热量较大，即使是冬季也需要送冷气，所以设立单独的分体式空调器。
　　2、游泳馆是跨度大的建筑物，故要求屋面重时轻、隔热好。本馆采用澳大利亚BHP彩色镀铝锌钢板为屋面板系统，屋面板设计为双层板做法，面板海兰色XRW涂覆系统（高耐力涂层）高强度镀铝锌钢板（0.47mm厚），保温层50mm厚离心玻璃棉（带铝箔）（导热系数0.041），底板为灰白色XRW涂覆系统高强度镀铝锌钢板（0.35mm厚）。
　　3、本馆锅炉烟囱设计：采暖空调热源两台间接式热水锅炉烟囱，共用一根DN800的排烟总道，而淋浴池水加热的热源两台间接式热水锅炉烟囱共用一根DN800的排烟总道。烟道采取4.5mm厚普通钢板焊接，外侧用50mm硅酸铝棉作为隔热材料，外层防水材料选用不锈钢板。烟囱绝对高度为18.5m.为了不影响该建筑的建筑立面，两根烟囱并排立在运动员人口两侧，并设立广告牌作装饰。
　　4、锅炉贮油量为一个星期用油量，选用二个20m3的贮油罐，贮油罐为埋地式，通过输油泵、输油管道把油送至地下室日用油箱。供油采用自动供油和自动回油。输油泵启停由日用油箱高低油位自动控制，贮油罐内还设油位显示传感器，把油位数据传给地下室值班室。

　　　福建省建筑设计研究院·肖剑仁