姚華姣
(深圳市華陽國際工程設計有限公司廣州分公司 廣東 廣州 510000)
某游泳場結露問題的綜合治理設計
姚華姣
(深圳市華陽國際工程設計有限公司廣州分公司廣東廣州510000)
介紹了某游泳場通風空調系統的設計計算過程,分析了泳池結露的影響因素,并提出綜合措施。
泳池;通風空調;防結露;布袋風管
本游泳場為一室內游泳場的改建工程,總建筑面積約為1200m2,其中池廳面積約為1050m2,層高4.5m,主體框架施工已完成,共有兩個游泳訓練池,其池水設計溫度為31℃,總池水面積約為590m2。
該室內泳池主要解決冬夏季通風以及冬季屋頂及墻體結露的問題。夏季通風主要采用排風機及可開啟外窗排風相結合;冬季采用排風機強排風,同時采用全新風系統向泳池屋頂及玻璃幕墻送熱風,防止內墻溫度過低而導致結露。更衣室及大廳單獨設置一套空調多聯機系統。
2.1結露現象的原因及危害
結露問題主要發生在冬季或霉雨季節,室內游泳館由于室內空氣相對濕度過高,空氣含濕量大,水蒸氣分壓力大,露點溫度較高,當建筑物室內表面(包括屋頂、天棚,內墻、其它結構面及地面等)的溫度低于室內空氣的露點溫度時,就會在其表面產生水蒸氣凝結而形成水珠。結露會引起嚴重的后果。①結露會影響建筑物的美觀。②結露會加速建筑材料的破壞,使裝飾材料發霉、變質,加速金屬物品的銹蝕老化,對建筑物的使用功能影響很大。所以必須要采取措施,避免結露現象的發生。
2.2影響結露的主要因素
2.2.1相對濕度
對于本工程來說,礦泉泳場池水溫度為31~33℃,比一般泳池設計池水溫度高4℃左右,當水溫較高時,特別是當池水溫度高于室內空氣溫度時,水面向空氣側的散濕量要大大高于水溫較低時的散濕量。散濕量大,必然會導致室內的相對濕度偏高。相對濕度是導致游泳館結露的一個重要因素,相對濕度高,水蒸氣的分壓力就大,露點溫度就較高,在沒有其他空調及通風設施條件下,室內墻壁及屋頂溫度就會低于露點溫度,且溫差較大,必然造成結露。解決這一問題的辦法有增加室內采暖措施,向內壁及屋頂送熱風以及用一定厚度的保溫材料對內圍護結構進行保溫。
2.2.2通風量
通風量主要是指排風量,理論上說,排風量應該等于向室內提供的新風量,即用含濕量較小的室外新風來降低房間內的相對濕度。但是,當排風量較大時,要求空調的負荷也應該較大,如果空調的負荷不足,勢必會造成室內溫度較低;反過來說,當排風量較小時,新風量也就較小,就不能有效的降低室內的相對濕度,也會引起房間內的結露。所以說,有效的控制室內的排風量可以控制室內所需要的熱負荷,進而在防止房間結露的前提下可以降低日常運行的費用。本工程所在地為廣州,室外溫度達到室外設計溫度5℃的時間比較少,所以在室外溫度略高的時候,設計的排風機可以部分開。
2.2.3熱負荷
房間結露的原因是由于壁面溫度低于露點溫度,所以通過增加空調負荷以及使用其他形式的加熱方式,并且與降低相對濕度,增大通風量等措施相結合,可以提高室內溫度,進而提高內壁溫度,達到防止結露的目的。
3.1強排風
強排風主要目的是降低室內濕度以及污染物濃度。由于室內溫度偏低,池水溫度和室內溫度相差大,池水的散濕量也遠大于室內溫度高時的散熱量。
3.1.1排風量的確定
室內設計溫度13℃,相對濕度70%。廣州冬季空調室外計算溫度5℃,相對濕度70%。
(1)排濕所需送風量
散濕量G=0.02(Pw-Pi)=0.02×(33.65-7.35)=0.526kg/(h·m2水池面)
通風量L=1000×G/(dn-dw)=1000×0.526×590/(19.9-6.07)= 22439m3/h
(2)滿足室內人員所必須的新鮮空氣量
取50m3/(h·人),2.24m2池面/人,590/2.24=263人,取300人,則:
新風量L=50×300=15000m3/h(3)排除有害氣體所需送風量
取4次/h換氣次數,則L=4×1050×4.5=18900m3/h。
排風機的通風量按排除室內散濕量、人員所需新風量及排除污染物濃度的最大值選取。經綜合考慮,本設計選取風量為20000m3/h。
3.1.2風機選型及布置
由于泳池所排出的空氣中含有礦物質、氯氣等,同時相對濕度比較高,風管比較容易被腐蝕,所以本設計選用軸流風機直接安裝在外墻上進行強排風。
根據風量20000m3/h選取六臺軸流風機,每臺風量為3367m3/h,全壓240Pa,噪音70dB,功率0.37kW,具體參數及尺寸詳咨詢廠家。
當室外溫度沒有達到室外設計溫度時,風機可采用部分開啟的方式運行,可以節約運行成本。
3.2沿屋頂及玻璃幕墻送熱風
送熱風的主要作用是熱的干燥的空氣層,送熱風處相對濕度低,內表面溫度高,可以防止發生結露。同時由于室內空氣含有礦物質、氯氣等,相對濕度比較高,容易腐蝕設備,所以本設計采用全新風型式而不采用室內回風。
受到現有機房條件的限制,本設計選用分體管路式空調機型式,可直接將室外機置于室外,不需要額外的機房。本工程結露薄弱部位主要有屋頂及玻璃幕墻,因此,在玻璃幕墻部位,設置一臺10P分體管路式空調機,一部分熱風送至玻璃幕墻防止結露,另一部分向下送至人員活動區域,防止溫度過低產生冷感;在池水上部屋頂,采用4臺10P分體管路式空調機,向屋頂平面送熱風。
3.3系統管路設計
礦泉泳場的屋頂結構特殊,每隔3.7m有一條1.4m的梁,相當于屋頂被隔成多個小范圍空間,如果要達到全面的向屋頂送熱風,且風管只能走梁間空間的情況下,非常耗費材料不經濟,而且效果難以保證且極其影響美觀。
泳場室內的空氣中含有礦物質、氯氣等,同時相對濕度比較高,一般風管比較容易被腐蝕,必須采取保溫及防腐措施。
基于以上分析及綜合調查研究,本設計推薦使用布袋風管系統,在其他泳池也有使用先例。布袋風管系統是一種由特殊纖維織成的替代送風管、風閥、散流器、絕熱材料等的柔性送出風末端系統,又稱纖維織物空氣分布系統;纖維具有優異的抗氯氣等化學物質的腐蝕性能,游泳池的化學物質不會對索斯纖維造成任何影響,不需要防止金屬材料腐蝕的保護層。
通過設計,在玻璃幕墻設置一根406mm直徑的布袋風管,向玻璃幕墻及下部人員活動區送熱風;在水池上方設置3根356mm直徑的布袋風管,向屋頂送熱風。風管通過多排小孔出風,整體送風均勻,送風射程精確。
布袋風管系統還具有易于安裝、易拆洗、重量輕、工期短、環保節能等優點。布袋風管使用實例見圖1~2。

圖1 上海某游泳館

圖2 武漢某游泳館
3.4加裝采暖裝置
沿南面墻布置散熱器,可以使用散熱器加熱沿墻體的空氣,這樣就可以提高內壁溫度,有效的防止結露現象。由于本工程現有條件下無加裝散熱器的熱源,所以此次設計僅提出建議,未設計。
更衣室及大廳有采暖要求,故設置一套多聯機系統,室內機都采用四面出風型,安裝簡單,室外機就近置于室外。
5.1室內設計參數
為保證人員在出水后和入水前的舒適性,根據國際泳池設計標準規定,池廳空氣溫度應高于池水溫度1~2℃,相對濕度一般為50~70%,但不超過75%,風速控制在0.2m/s左右。對于本工程來說,由于是礦泉泳場,池水溫度高達32℃,則室內空氣溫度取34℃為宜,這樣熱負荷值非常大,由于甲方的主要要求是防結露,因此本次設計未考慮人體的舒適度要求,對室內溫度不保證達到舒適度要求。
5.2防結露
建筑圍護結構材料的選定也會影響到室內結露程度,一般泳館等易于結露的建筑會選取傳熱系數相對較小的圍護結構材料。由于本工程設計初期未能與建筑專業確定圍護結構材料的選取,現已建成,圍護結構已確定,如果傳熱系數大,例如單層的玻璃外墻,冬季與室外傳遞大量的熱,內壁溫度會降低,這對圍護結構防結露是不利的,因此建議可采取圍護結構保溫措施,加大傳熱系數,同時起到保溫和隔汽的效果。
(1)泳池水溫高,散濕量大,相對濕度較大是影響本泳池結露的主要因素。
(2)采取了強排風方式降低室內濕度及污染物濃度;沿屋頂及玻璃幕墻送熱風,使內表面溫度高,防止發生結露。
(3)送風管采用布袋風管,具有耐腐蝕、易于安裝、易拆洗、重量輕、工期短、環保節能等優點。
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TU761.1+1
A
1673-0038(2015)29-0019-02
2015-7-4
姚華姣(1983-),女,工程師,碩士,主要從事暖通設計方面的工作。