程文明1 余群2
1.悉地（北京）国际建筑设计顾问有限公司 北京 100013；2.中国运载火箭技术研究院研究发展中心 北京 100076
摘要：游泳馆始终处于高温高湿环境，同时，水池和池边有大量水蒸气蒸发到空气中，带入大量余湿、余热，使得维护结构极易结露。另一方面，池水中含有氯，氯气随水蒸气蒸发散发到室内，并与水蒸气结合形成酸性气体，均给主体结构、金属构件和人员带来极大危害。合理的采暖、空调及通风设计可以有效地排除室内余热、余湿和氯气，池区与观众席区空调采用分区空调形式，合理设计气流组织，保证各功能区舒适性要求。
关键词：余热余湿；分区空调；气流组织；通风除湿
1.项目概况
本文所设计游泳馆，建筑高度23.2m，面积20302m2，坐席数为1151席，为省运会分会场，满足小组预选赛赛事需求。地上二层，局部四层，其中一层为热交换间，泳池水处理机房，消防水泵房；空调机房及商业；二层为竞赛池、训练池，门厅和配套附属用房；三层为观众室外平台、贵宾休息、观众大厅、观众卫生间、运营；四层预留运营办公。
2.设计参数
2.1室外空气计算参数
本设计中游泳馆地处山东地区，属寒冷区。
2.2室内设计计算参数
表1 室内设计计算参数
3.各系统设计
3.1冷热源设计
体育中心设集中冷热源，系统形式为：常规电制冷机组+市政热力（配合燃气锅炉），其中当夏季无法保证市政热水供应时，燃气锅炉提供热水满足各场馆生活热水及游泳馆池水加热需求。冷热源提供的冷热水参数为：空调冷水7/12℃，热水温度85/60℃。考虑到冬夏季各场馆使用特点及冬夏季各环路阻力特性，空调冷水系统采用二次泵系统，一次泵定流量，二次泵变频控制，空调热水系统采用一次泵变流量系统。游泳馆首层设换热站，在满足散热器、生活热水及池水加热需求的同时，设置两套板换系统，将85/60℃热水分别换热成60/50℃供冬季空调用，45/35℃供地板辐射采暖用。同时换热机房内设置冬夏季工况手动切换阀。
3.2 防结露设计
游泳馆内温度一般都在27~30℃以上，相对湿度在60~70%之间，池厅内空气含湿量为17g/kg?干，即相当于空气露点温度不超过22℃。在我国冬季比较寒冷的地区，如果建筑热工设计和处理不当，极易使围护结构内表面结露而产生凝结水，易使墙和屋顶内表面发霉，窗玻璃上产生凝结水，影响采光，甚至会影响主体结构的力学性能，所以应引起高度重视。为此，在设计中除了采用通风除湿外，还要采取一些措施对馆内的结露问题进行预防。
本项目采取以下防结露措施：
（1）据防结露计算结果可知，外墙内表面温度高于室内露点温度，该部位不易结露。屋面内表面温度高于室内露点温度，该部位不易结露。游泳馆池区屋面做法中同时设有隔汽层，隔汽层采用0.3厚PE膜，设在保温层的室内侧，防止蒸汽自室内向外的渗透，避免在围护结构内产生结露。
（2）屋顶天窗和玻璃幕墙传热系数为1.9 W/（m2?K），经防结露计算，该部位内表面温度低于室内露点温度，易结露。本设计采用主动式和被动相结合的防结露措施。
（3）游泳馆在池区首层外墙部位设有外窗，该区域设置地板管槽式对流散热器，地沟内敷设，以提高外窗的内表面温度，同时满足安全、美观需求。
（4）游泳馆池区屋顶天窗垂直布置，产生的冷凝水较易收集排放。该部位采用在玻璃窗下沿设导流槽，把不可控制产生的凝结水通过导流排水管排走。
（5）游泳馆池区上部设置集中排风，以排除上部的潮湿空气。在该区域屋顶上部设空气湿度传感器，当室内相对湿度超过75％时，自动开启屋顶排风系统排除室内上部潮湿空气，防止结露现象发生。
（6）在夜晚，将游泳池的池水覆盖，以减少池水的蒸发，降低室内相对湿度。
3.3 采暖设计
本设计采用地板辐射采暖以直接提高地板表面温度，从根本上解决足部寒冷，满足舒适要求。同时受限于人员不经常停留区地板表面平均温度（tEP）不宜超过32℃，经核算后单位地板面积散热量（q1）仅为40 w/m2，不足以提供维持室温时所需热负荷，故只能作为辅助采暖。因此，本项目采用地板辐射采暖系统和地板管槽式对流散热器采暖系统相结合的方式，共同承担室内热负荷。在竞赛池、训练池的外墙处设地板管槽式对流散热器采暖，以提高维护结构的内表面温度，使其高于室内空气露点温度1～2℃。因游泳馆内为潮湿房间，散热器采用耐腐蚀产品，同时散热器外部进行防腐蚀强化处理。在游泳馆竞赛池、训练池池岸区，运动员更衣室及其淋浴间设置地板辐射采暖系统，供回水温度为45/35℃，盘管间距为300mm，考虑到采暖空间为大的连通空间，所以仅在四角区域的供水管支管设置温控阀以满足室内温度要求。
3.4空调设计
游泳馆比赛大厅场区和观众看台分别设置空调系统，比赛大厅场区和观众看台部分采用分区空调设计，通过栏杆处的有机玻璃进行机械隔断，以降低观众区空调对池区的冷风侵入。具体设计形式为：
游泳馆竞赛池，热身池冬季设计直流新风系统（配叉流式显热回收段）满足室内新风及除湿需求，并承担部分围护负荷。
比赛大厅观众席设计全空气空调系统，采用二次回风全空气系统。送风采用座椅送风，在看台下方设置送风静压箱，采用耐火极限不低于1.5小时的材料制作。与土建静压箱连通的每个座椅下的看台侧壁设阶梯式旋流送风口。每个送风口送风量为40m3/h。控制送风温差为4℃，旋流风口出口风速为0.5m/s。空调回风设计为利用上部看台土建静压箱统一回风，设单层百叶风口。
气流组织设计：竞赛池、热身池采用分层空调设计，风管置于12m标高，利用带电动调节的喷口送风，同侧单层百叶集中回风。池区上部集聚大量的余热，为及时排除屋面上部余热，设机械排风系统，台数控制。考虑到竞赛池与观众席不同舒适度需求，其空调采用分区空调设计，同时利用看台区前侧的有机玻璃挡板（高800mm）进行机械分隔，以降低观众席对比赛池区的冷风渗透。
3.5通风设计
夏季，我国大部分地区室外空气含湿量均大于室内空气含湿量，直接利用室外空气除湿已无意义，同时维护结构也不会结露，故本工程夏季未设空调进行冷冻除湿并再热处理。冬季，室外空气含湿量远小于室内空气含湿量，利用室外新风直接除湿效果很好。故冬夏季情况下对通风除湿的计算不具备代表性。过渡季，室内外含湿量比较接近，且维护结构有可能结露，故选取过渡季通风量为游泳馆最小通风量。
游泳馆室内28℃，70%相对湿度时，其含湿量为17.1（g/Kg）。
利用DEST软件对过渡季室外空气含湿量进行分析后可知，对不保证120h过渡季节室外空气含湿量时对应的通风量计算见下表：
竞赛池体积约为30000m3，取过渡季通风量为40000 m3/h，基本可以满足4~5，10~11月通风除湿要求，同时校核此排风量下工作区与排风温差可以控制在5℃温差以内，不会造成空气分层现象。
4.结论
考虑到游泳馆的特殊性，在进行空调、通风及采暖设计时需要密切关注一下几个方面，从而使得设计更加全面、合理、使用。
⑴游泳池围护结构的防结露问题一直是游泳池空调设计的一个关键，空调设计必须与建筑设计人员进行密切配合，选定合适的建筑围护结构，防止结露对主体结构产生威胁。
⑵合理设计气流组织形式，防止游泳馆内氯空气外溢对人体和主体结构产生危害；对观众席和池区采取分区空调设计，利用合理的气流组织维持各功能区的风平衡，营造相对稳定、舒适的室内微环境。
⑶如夏季设计空调系统时，首先，需要保证送风温度应在22~24℃，送风温度过低会导致室内雾化现象。其次，需要校核ξ是否与空调机组机器露点温度相交，然后确定空气处理过程以及冷盘管后的空气再热量和再热热媒形式。
⑷由于游泳馆的耗热量相当可观，因此可以考虑在适合的地区使用热回收方式对通风系统中的能量进行回收利用，达到节能的效果。
参考文献：
[1]陆耀庆.实用供热空调设计手册[M].2版.北京：中国建筑工业出版社，2008
[2]中国建筑科学研究院.GB50736-2012 民用建筑供暖通风与空气调节设计规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2012
论文作者:程文明1,余群2
论文发表刊物:《基层建设》2015年16期供稿
论文发表时间:2015/12/10
标签：游泳馆论文; 空调论文; 空气论文; 室内论文; 采暖论文; 温度论文; 结构论文; 《基层建设》2015年16期供稿论文;