摘要：本文介绍了北京地区某会所游泳馆的暖通空调系统设计，并简单地叙述了会所游泳馆类建筑的特点，对防结露问题进行了探讨。设计的主要内容有：暖通空调系统形式的选择、会所游泳馆的空调负荷计算、设备的选型及气流组织方式的选择。
关键词：除湿热泵 空调负荷计算 防结露
1 工程概况
本文所介绍的游泳馆坐落于北京，共三层，地上两层，游泳池设于地下一层，泳池南侧外围护结构采用大面积落地窗，窗外毗邻下沉广场。空调机房位于地下一层，冷热源由除湿热泵机组提供，冬季辅助热源为小区锅炉房。泳池池厅面积为705m2，层高7.3m，内设25×10m四泳道练习池及65m2戏水池各一座，池水面积315m2，池水体积440m3，池边面积250m2。
2 会所游泳馆的特点
会所游泳馆的服务对象主要以小区居民为主，不设观众席，池厅内水面所占面积较大，在空调系统设计上需要注意如下几点：
1）其热湿负荷较大，在寒冷季节，还需防止围护结构表面结露的问题；
2）其服务对象中以老人与儿童居多，池水设计温度也会相应提高。本工程设定为28℃，相对湿度为70%；
3）国内泳池一般采用氯化物消毒，很少采用臭氧消毒，泳池水面蒸发出来的含氯水汽，对建筑结构、金属风管、设备等具有腐蚀性；
4）由于游泳馆的排风量很大，池水也需定期更换，再加上淋浴以及池水加热等，这些耗热量是很大的。因此，必须应用各种方法对这些能量进行回收和利用。
3 游泳馆空调系统形式
本工程采用了除湿热泵空调系统，其工作原理如下：
除湿热泵空调机组的风机从游泳池室内抽入温暖潮湿的空气，空气流经蒸发器盘管，将热能传递给制冷剂。这种能量交换可使空气温度降至其露点温度以下，在蒸发器盘管上结露，形成的凝结水流入设备的盛液盘中。低温液态制冷剂流经蒸发器之后变为低温低压的气态制冷剂，然后进入设备的压缩机，经压缩变为高温高压气体。在进入压缩机期间，制冷剂吸收了压缩机的能量。之后，这种高温气态制冷剂可以流经空气再热盘管、池水冷凝器或者风冷式冷凝器。同时，高温气态制冷剂也冷凝成液态。需要空气再热时，打开空气再热盘管通路，制冷剂与来自蒸发器较冷的干燥气流进行能量交换。如果池水需要加热，制冷剂就流入池水冷凝器，将能量施加给池水。如果需要进行空气冷却，制冷剂就绕过再热盘管和池水冷凝器流向风冷式冷凝器，让来自蒸发器的冷空气向室内游泳池提供冷量。其工作原理及流程详见图1。
本工程在池边区域设置了地面辐射供暖系统，此系统主要目的不在于向室内提供加热空气的热量，而是为了提高地板温度值，解决足部寒冷问题，提高人体舒适感。
图1 除湿热泵工作原理图
4 空调系统负荷计算
游泳馆的空调冷负荷计算方法与常规建筑相似，只是还需要加入池水蒸发所带来的潜热负荷，并减去空气传递给池水的显热量。经过计算，夏季空调冷负荷为88.1kW。
游泳馆的空调热负荷计算需要加入空气传递给池水的显热量，这一点与夏季冷负荷的计算是不同的。经过计算，冬季空调热负荷为69.2kW。
本工程水面面积较大，此情况下，空气传递给池水的显热量是不容忽视的。通过计算，温差传递的显热量占到了总负荷的22.7%。
游泳池湿负荷是由池水蒸发量、池边湿润面蒸发量和馆内人员散湿量构成的。通过计算，总湿负荷为78.2kg/h。
5 泳池的热平衡计算
泳池的热平衡计算至关重要，它直接影响到空调设备的选型。所以，下面我们就对游泳池的热平衡进行简要的分析计算。
池水的热能损失，95%是通过池水表面蒸发造成的，还有5%是通过接触池底、管道和设备等表面传热损失的。在第四节中，我们已经算出池水表面蒸发损失的潜热量为53.1kW，而空气传递给池水的显热量夏季为19.47 kW，冬季为15.7 kW。所以，池水夏季损失的热量为33.63 kW，冬季损失的热量为37.4 kW。
根据CJJ122-2017《游泳池给水排水工程技术规程》7.2.3条规定，游泳池的水表面、池底、池壁、管道和设备等传导所损失的热量，应按游泳池水表面蒸发损失热量的20%计算确定。考虑到冬季为最不利条件，这部分热损失量应为37.4 kW×20%=7.48kW。
游泳池每天都需要进行补水，每天的补充水量为池水总量的5%。冬季补水为最不利情况，北京冬季平均水温为4℃，我们需要把补水从4℃加热到26℃。参照《规程》7.2.4条，经过计算，加热游泳池新鲜补水所需要的热量为23.45 kW。
经过上面的计算，我们就能得到每天维持游泳池恒温所需的热量应为68.33 kW。根据《规程》7.1.4条，池水初次加热所需时间一般为24-48H，每小时池水温度升高不超过0.5℃，把池水从12.3℃（北京市年平均水温）加热到26℃，以计算出初次加热所需热量为146.03 kW，此部分热量均由锅炉承担。
6 空调设备的选型
经过之前的分析及计算，我们得到了夏季空调冷负荷为88.1 kW，冬季空调热负荷为69.2 kW。而本工程在冬季采用了地面辐射供暖系统，地暖系统的加入，承担了一部分的热负荷。本工程在池边范围内敷设了间距为300mm的地暖盘管，经过查表和计算，地暖系统共提供了29.5 kW的热负荷。因此，除湿热泵机组在冬季只需提供39.7 kW的空调热负荷，而在夏季，88.1 kW的空调冷负荷全部由除湿热泵机组承担。
经过以上散湿量、新风量、送风量、空调负荷和池水热平衡的计算，选用两台除湿量为30kg/h的除湿热泵空调机组。
7 气流组织设计
外窗是采光的必要部件。在冬季，其表面温度与室外温度的差距很大，无法避免结露。所以，在外窗部位应加以防护，同时设置必要的排水设施，帮助垂直面的凝结水顺利排走，以免影响使用。根据建筑方案的设计，在泳池南侧大面积落地窗处，是发生结露的最危险位置。本工程结合建筑布局和室内装饰，气流组织采用了上送加上回的方式，详见图2。
图2 气流组织示意图
如上图所示，上送风口沿南面外墙设置，上回风口沿北侧内墙布置。在冬季，高温干爽的空气吹向南向落地窗，提高了玻璃表面的温度，并且降低了玻璃附近室内空气的露点温度，减少了玻璃结露的可能性。而北侧潮湿的空气沿着内墙排出，以避免湿空气接触冷表面产生结露。
8 结论
通过对游泳馆空调设计的分析，谈谈几点体会：
对于游泳池室内环境来说，在有条件处理好围护结构防结露的情况下，室内相对湿度可尽量提高一点，但应小于75%。这样人体出水后皮肤表面水分蒸发小，避免产生寒冷感。同时，可减小室内的散湿量，降低除湿采用的设备投资及运行费用。
参考文献:
[1]中国电子工程设计院主编.空气调节设计手册[M].北京:中国建筑工业出版社,1983.
[2]邹月琴,贺绮华编著.体育建筑空调设计.北京:中国建筑工业出版社,1993.
☆ 朱丹，男，1986年9月生，硕士研究生，工程师，设计部
论文作者:朱丹
论文发表刊物:《基层建设》2018年第15期
论文发表时间:2018/7/11
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