北方寒冷地區(qū)游泳館采暖工況下的室內(nèi)熱環(huán)境

梁　棟,趙　侖

（1.大連云龍市政工程有限公司；2.大連巨坤建設(shè)工程有限公司,遼寧　大連　116000）

北方寒冷地區(qū)游泳館采暖工況下的室內(nèi)熱環(huán)境

梁棟1,趙侖2

（1.大連云龍市政工程有限公司；2.大連巨坤建設(shè)工程有限公司,遼寧大連116000）

摘要：城市化進(jìn)程的加快極大豐富了人們的生活，城市中越來(lái)越多的五星級(jí)酒店、健身中心都配有室內(nèi)的游泳池，做好室內(nèi)游泳館的暖通設(shè)計(jì)，為室內(nèi)游泳環(huán)境通風(fēng)保暖提供最良好的運(yùn)行場(chǎng)所；同時(shí)由于游泳者皮膚直接與外界接觸,因此采暖也是很重要的環(huán)節(jié)。北方寒冷地區(qū)由于其氣候與地理位置的客觀因素，在設(shè)計(jì)游泳館的時(shí)候必須考慮很多方面的影響。比如在采暖工況下的室內(nèi)熱環(huán)境。

關(guān)鍵詞：北方寒冷地區(qū)；采暖工況；空氣參數(shù)；通風(fēng)供暖空調(diào)；圍護(hù)結(jié)構(gòu)防結(jié)露；CFD

1　研究對(duì)象

本文選擇了大連理工大學(xué)游泳館作為研究對(duì)象，游泳館面積2300m2,共十泳道，游泳池水面尺寸為25m×50m。最深水位兩點(diǎn)二米，淺水位一點(diǎn)四米；為了更好的進(jìn)行泳池的殺菌消毒，有專門(mén)的現(xiàn)代化研究室，泳池有先進(jìn)的水循環(huán)系統(tǒng)，同時(shí)，使用藥品和臭氧進(jìn)行雙重的額殺菌消毒工作。館內(nèi)采光充足。館內(nèi)配有優(yōu)秀的救生員、教練員、服務(wù)員，還配備有宣傳廣播系統(tǒng)，是進(jìn)行教學(xué)、訓(xùn)練、比賽和休閑娛樂(lè)的理想場(chǎng)所。游泳館采取空調(diào)供暖、散熱器供暖以及地?zé)峁┡绞骄S持池廳的溫度，保證游泳者的舒適性。配備高性能的通風(fēng)空調(diào)來(lái)調(diào)節(jié)池廳的通風(fēng)環(huán)境。根據(jù)以上的條件，基本符合了北方寒冷地區(qū)采暖工況這一研究背景。

2　研究方法

本文采取實(shí)地測(cè)量、CFD數(shù)值計(jì)算以及調(diào)查問(wèn)卷評(píng)估相結(jié)合的方法。實(shí)地測(cè)量可以準(zhǔn)確的計(jì)算出游泳館各參數(shù)的數(shù)值，直觀的評(píng)估游泳館的實(shí)際狀況；CFD數(shù)值模擬可以定性模擬出游泳館在各種條件下的風(fēng)冷狀況、熱量分布；調(diào)查問(wèn)卷可以主觀的評(píng)估游泳館給游泳者的舒適性狀況。三種方法相結(jié)合可增強(qiáng)整個(gè)實(shí)驗(yàn)的可靠性。

3　研究步驟與結(jié)果分析

3.1測(cè)量?jī)x器

QDF型熱球風(fēng)速儀；清華同方溫濕度自記儀；SMART SENSOR溫濕度手持表。

3.2測(cè)點(diǎn)分布

游泳館內(nèi)測(cè)點(diǎn)選取如下：更衣室-淋浴室-賓客入口-池廳北側(cè)（無(wú)活動(dòng)窗）-池廳南側(cè)（兩扇活動(dòng)窗）-池廳東北角供熱暖氣。這些測(cè)點(diǎn)包含了游泳館所有的條件狀況，基本可以做到反映游泳館整體指標(biāo)的作用。

3.3空氣參數(shù)的確定

利用測(cè)濕度的儀器測(cè)量池廳的相對(duì)濕度，確定含濕量以及露點(diǎn)溫度。利用溫度計(jì)測(cè)定環(huán)境溫度以及泳池池水溫度，事實(shí)上環(huán)境溫度應(yīng)該高于池水溫度1～2℃，檢驗(yàn)其舒適性。經(jīng)測(cè)量，該泳池的平均相對(duì)濕度為74%RH，環(huán)境溫度為28.1℃，池水溫度為25.1℃，露點(diǎn)溫度為22.0℃。

通過(guò)計(jì)算可以得出，排風(fēng)量為每小時(shí)26430立方米，為了保證游泳館內(nèi)負(fù)壓環(huán)境，排風(fēng)量要比輸入室內(nèi)的新風(fēng)量要大。

3.4游泳館的采暖通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

游泳池廳內(nèi)送風(fēng)干管穿行在網(wǎng)架內(nèi)，一共有4排，每排13個(gè)送排風(fēng)口。離地面標(biāo)高14.0～16.0m。池廳送風(fēng)方式為垂直下送風(fēng)，風(fēng)口采用收縮型噴口，收縮角為6℃，出口直徑500mm，噴口出口風(fēng)速為5.8m/s。噴口布置在游泳者活動(dòng)區(qū)域上空，噴口射程為11.6m左右（距地面2.4m處），冬季送熱風(fēng)末端計(jì)算速度約為0.28m/s。風(fēng)速稍大于理想速度0.25m/s，基本上能滿足要求。回風(fēng)口盡量靠近地面，以便及時(shí)把池區(qū)潮濕空氣帶走。

游泳館采取空調(diào)供暖、散熱器供暖以及地?zé)峁┡绞骄S持池廳的溫度，保證游泳者的舒適性。地?zé)岵膳葹橹匾乇頊囟缺３衷?8℃左右，為游泳者提供了良好的采暖狀況，同時(shí)為了避免局部地表的高溫對(duì)游泳者造成灼熱感，特在地表增加了隔離地膜。

3.5池廳圍護(hù)結(jié)構(gòu)防結(jié)露措施

冬季游泳館的室內(nèi)溫度較高，濕度大，水分蒸汽多，容易形成結(jié)露，結(jié)露產(chǎn)生對(duì)于室內(nèi)環(huán)境會(huì)造成一定污染，而且會(huì)腐蝕一些室內(nèi)的維護(hù)結(jié)構(gòu)，使保溫層遭到損壞，從而影響到整個(gè)游泳館的保溫效果。所以，要將建筑的熱工處理作為游泳館設(shè)計(jì)工作的重點(diǎn)。具體的做法是：圍護(hù)結(jié)構(gòu)避免表面結(jié)露，就要保證結(jié)構(gòu)表面的溫度要高于室內(nèi)溫度一至攝氏度，根據(jù)公式測(cè)得圍護(hù)結(jié)構(gòu)范圍內(nèi)允許的最大傳熱系數(shù)，本游泳館外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的最大傳熱系數(shù)為2.81w/㎡.℃，所以外窗盡管采用雙層窗，在室外溫度降低到較低時(shí)，內(nèi)側(cè)玻璃還可能出現(xiàn)結(jié)露的現(xiàn)象。本館在防止結(jié)露現(xiàn)象上面運(yùn)用了兩種方法：一是熱風(fēng)防結(jié)露，為了提高玻璃內(nèi)壁的溫度，要在二層的外窗以及玻璃門(mén)上安裝熱風(fēng)送風(fēng)口；二是在熱身區(qū)窗下面安裝散熱器，以此來(lái)提高玻璃內(nèi)壁的溫度，以上兩種方式可以有效的避免結(jié)露現(xiàn)象，同時(shí)提高泳池的保溫散熱效果。

通過(guò)上述分析，盡管理論計(jì)算的數(shù)值不會(huì)出現(xiàn)結(jié)露，但是游泳館室內(nèi)溫度、濕度變化的不均勻性，還是不可避免的出現(xiàn)局部的結(jié)露現(xiàn)象，因此，在不斷的研究中，就要對(duì)一些局部的地方采取具體分體具體分析的方法進(jìn)行解決處理。

4　結(jié)論

空氣參數(shù)確定平均相對(duì)濕度為74%RH，環(huán)境溫度為28.1℃，池水溫度為25.1℃，露點(diǎn)溫度為22.0℃。池水與環(huán)境溫度差異較大，游泳者存在較強(qiáng)烈冷感，相對(duì)濕度略高但符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。通過(guò)國(guó)外的一些研究資料可以看出，游泳館溫度與室內(nèi)溫度保持一致的時(shí)候，人自身會(huì)有一個(gè)很好的舒適感，一般在冬季，游泳館是用輻射加熱風(fēng)供暖系統(tǒng)進(jìn)行室內(nèi)溫度的維持，通風(fēng)量以及通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)通風(fēng)形式比較單一，局部通風(fēng)不良，在池廳西側(cè)人體聚集區(qū)有較強(qiáng)烈異味。對(duì)于通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)，池廳內(nèi)保持負(fù)壓，使得排風(fēng)量大于送風(fēng)量，能夠較大程度滿足環(huán)境通風(fēng)-除臭-除濕-散熱的需要。送風(fēng)口末端速度控制在0.25m/s，且在距池面2.4m處，基本符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。

池廳圍護(hù)結(jié)構(gòu)防結(jié)露措施游泳館在供暖空調(diào)運(yùn)行時(shí)段，圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱系數(shù)允許值為2.82w/m2？℃，保證了池廳內(nèi)部圍護(hù)結(jié)構(gòu)的防結(jié)露問(wèn)題。但是由于局部溫差以及對(duì)濕度的控制不佳也會(huì)出現(xiàn)結(jié)露問(wèn)題。

供暖系統(tǒng)的設(shè)計(jì)游泳館采用熱風(fēng)采暖、地板輻射以及散熱器采暖相結(jié)合的方式。圍護(hù)結(jié)構(gòu)周?chē)芭_(tái)下設(shè)置暖氣片，采用下行上給式雙管熱水系統(tǒng)，承擔(dān)圍護(hù)結(jié)構(gòu)耗熱量，窗下設(shè)置暖氣有利于減少和防止窗玻璃結(jié)露，下行上給式系統(tǒng)外露管道少，美觀且減少金屬管道銹蝕數(shù)量。

參考文獻(xiàn)：

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[2] 中國(guó)建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)研究所.全國(guó)民用建筑工程設(shè)計(jì)技術(shù)措施暖通空調(diào)·動(dòng)力[M].北京：中國(guó)計(jì)劃出版社.