分層空調(diào)解決游泳館結(jié)露問題的研究

林穎

(陜西省城鄉(xiāng)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院，陜西 西安 710032)

引言

室內(nèi)游泳館的主要特點(diǎn)是高溫高濕、負(fù)荷大、能耗高[1]，而且越來越多的游泳館采用大面積的玻璃窗，這些因素使得圍護(hù)結(jié)構(gòu)表面結(jié)露問題在游泳館使用過程中突出出來。

常規(guī)的防止游泳館結(jié)露的辦法有增大圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱阻，降低室內(nèi)相對濕度和提高圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)表面溫度，這些辦法基本上能解決圍護(hù)結(jié)構(gòu)的大面積結(jié)露，但是不能避免局部薄弱區(qū)域的結(jié)露。本文采用合理的分層式氣流組織[2]方式，消除以往的分層空調(diào)中存在的垂直方向大溫差和水平方向溫度分布不均的問題，在滿足舒適度和節(jié)能的基礎(chǔ)上避免圍護(hù)結(jié)構(gòu)的結(jié)露。

1 游泳館幾何模型

本文選取寒區(qū)某游泳館為算例。為了對游泳館室內(nèi)的結(jié)露情況有較好的研究，取具有對稱結(jié)構(gòu)的比賽大廳的一半作為研究對象，并且對研究對象進(jìn)行了一定的簡化處理。為了突出結(jié)露問題，僅分析冬季運(yùn)行工況。模型的具體尺寸：高度Y 方向14m，寬度X 方向23.76m，長度Z 方向35m。泳池的尺寸為18.76m×25m×3m。

2 游泳館氣流組織形式

本文對游泳館模型氣流組織的設(shè)計(jì)方案如下：

館內(nèi)風(fēng)管布置分3 層，底層標(biāo)高3.50m，沿外墻設(shè)置，風(fēng)口形式為散流器，其作用有兩個(gè)，一是形成外墻及外窗熱風(fēng)幕，二是創(chuàng)造泳池邊走道上的舒適空調(diào)環(huán)境，池邊行走區(qū)距地面2.4m 處的任一點(diǎn)，設(shè)計(jì)空氣速率都控制在0.13m/s 以下，避免給室內(nèi)人員造成吹風(fēng)感；第二層風(fēng)管也沿外墻設(shè)置，標(biāo)高8.10m，風(fēng)口形式為圓形噴口，出風(fēng)吹向池面，它的主要作用是給池內(nèi)的人員提供適當(dāng)?shù)臏囟?；第三層風(fēng)管設(shè)置在接近屋頂處的網(wǎng)架內(nèi)，標(biāo)高為網(wǎng)架上桁架下方1.5m 處，風(fēng)口形式為扁形噴口，出風(fēng)吹向屋頂，防止頂棚結(jié)露。在頂棚同一標(biāo)高處設(shè)兩行排風(fēng)管，控制室內(nèi)的負(fù)壓，排風(fēng)口尺寸為：4m×0.5m，并列兩排于頂棚。室內(nèi)同時(shí)設(shè)有側(cè)墻回風(fēng)，側(cè)墻回風(fēng)口尺寸：0.5m×2m，分布于南北兩側(cè)墻?；仫L(fēng)管設(shè)在館內(nèi)的頂棚內(nèi)。

3 防結(jié)露效果分析

設(shè)計(jì)工況：送風(fēng)溫度36℃，含濕量16.26g/kg，風(fēng)口間距6m，底層風(fēng)口平送，二三層風(fēng)口側(cè)送，安裝角度0°。模擬結(jié)果及分析：從圖1 和圖2 看出：壁面溫度在25℃～30℃之間。在兩壁面交線上，溫度較低，在21℃～22℃之間?；仫L(fēng)口附近溫度在30℃左右。底部散熱器附近溫度在35℃以上。屋頂溫度在23℃～30℃之間。在屋頂與壁面交線上，由于頂部風(fēng)口射流的影響，溫度在29℃～32℃。回風(fēng)口附近溫度在30℃以上。

從圖3 和圖4 看出：壁面相對濕度在55%～65%之間。在兩壁面交線上，相對濕度較大，局部區(qū)域達(dá)到70%以上，但仍在75%以下。回風(fēng)口附近相對濕度稍高，在60%左右。底部散熱器附近相對濕度在50%以下。屋頂相對濕度在50%～65%之間，在四個(gè)轉(zhuǎn)角處相對濕度較高，接近70%。屋頂與側(cè)壁交線的相對濕度在53%～65%之間。

對空間溫度場分析發(fā)現(xiàn)：空間溫度在 28℃～33℃之間。垂直方向溫差5℃左右，上部空間溫度較高。3.5米以下部分溫度比較均勻。池區(qū)內(nèi)溫度穩(wěn)定在31.2℃～32℃之間。

最后得出：在該氣流組織方式和送風(fēng)參數(shù)下，房間的空氣溫度在28℃～32℃之間，容易結(jié)露的側(cè)壁和屋頂溫度分布在23℃以上，很少的局部區(qū)域在22℃以上，滿足不結(jié)露要求。垂直方向上，以往的分層空調(diào)中存在的大溫差現(xiàn)象已經(jīng)消失。房間的相對濕度在50%～65%之間，靠近壁面處相對濕度有所增大，但仍在75%以下。下部空間相對濕度稍大，但垂直方向的分層現(xiàn)象并不明顯。通過對速度場的分析發(fā)現(xiàn)，房間中速度分層比較明顯，2.4m以下人員活動(dòng)的主要區(qū)域速度都在0.2m/s 以下，滿足規(guī)范和設(shè)計(jì)要求，房間上部風(fēng)速較高，在1m/s 以上，較大的風(fēng)速正好把上部空間積存的高溫高濕的空氣排走，保持上部空間的溫濕度在一定的范圍內(nèi)，防止頂棚結(jié)露。

4 方案優(yōu)化

總體看來，該氣流組織方式已經(jīng)達(dá)到了防止結(jié)露的目的。但是房間中的溫度大部分比設(shè)計(jì)溫度要高，相對濕度要低，雖然這樣對防結(jié)露更有利，但從經(jīng)濟(jì)節(jié)能的角度，該方案有必要進(jìn)一步優(yōu)化。

影響房間流場分布的因素主要有送風(fēng)溫度、相對濕度、風(fēng)速、風(fēng)口形式、風(fēng)口間距、風(fēng)口送風(fēng)角度等。以往的設(shè)計(jì)研究工作表明方形風(fēng)口避免結(jié)露的發(fā)生比圓形風(fēng)口更有效[3]，這也是本文頂部送風(fēng)采用方形風(fēng)口的原因。筆者對送風(fēng)溫度、送風(fēng)的相對濕度、送風(fēng)速度、風(fēng)口間距、風(fēng)口的送風(fēng)角度的不同工況分別進(jìn)行了進(jìn)一步的模擬分析，現(xiàn)將分析比較的結(jié)果列于表中（表1）。

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由表1得出：送風(fēng)溫度最好≥32℃；相對濕度應(yīng)＜55%；上兩層風(fēng)口的風(fēng)速最好在6m/s、4m/s 以上，下層風(fēng)口的風(fēng)速不要過大；上層風(fēng)口角度在上揚(yáng)15°左右貼附效果較好，中部風(fēng)口在下傾15°時(shí)需適當(dāng)加大風(fēng)速，下部風(fēng)口負(fù)責(zé)池邊區(qū)域的空氣調(diào)節(jié)，送風(fēng)角度在15°以上為宜；上部風(fēng)口間距可以適當(dāng)加大，不會(huì)造成太大影響，中、下風(fēng)口間距對流場影響比較大，最好在7m以下。

5 結(jié)論

本文采用的氣流組織方式消除了以往大空間中分層空調(diào)的溫度分層現(xiàn)象，室內(nèi)空氣溫度分布更加均勻，側(cè)壁上不存在明顯的低溫部位，即使最不利的壁面交線上結(jié)露的可能也很小，因此該氣流組織方式可以避免室內(nèi)游泳館發(fā)生結(jié)露。

[1]魏文宇,丁高,張力.游泳館空調(diào)設(shè)計(jì)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2004:1;

[2]魏文宇,劉筱屏.游泳館空調(diào)氣流組織方式分析.暖通空調(diào).2004,34(9):64～65;

[3]趙金輝,譚羽飛等.貼附射流解決游泳館結(jié)露問題的研究.低溫建筑技術(shù),2008,（04）.