摘要： 根據(jù)游泳館的建筑特殊性，指出了空調(diào)、通風(fēng)方案的主要目的，并且分析了冬夏季負荷計算的具體方法，說明了空調(diào)能耗的特點，結(jié)合這個特點，采用熱回收方式，提出了的空調(diào)方案。同時，以一個具體設(shè)計為實例，進行了能耗分析，與不采用熱回收系統(tǒng)做了比較。
關(guān)鍵詞： 游泳館 負荷計算 熱回收 節(jié)能
 
1. 概述
　　游泳作為一種競技體育項目和人民大眾體育活動，日益得到廣泛的發(fā)展。作為開展這種體育活動的場所之一——室內(nèi)游泳館，也在逐步發(fā)展，功能逐步完善。由于游泳館具有特殊的建筑功能，因此，在空調(diào)負荷計算，空氣處理方式，以及設(shè)備選擇上都有不同于常規(guī)建筑的地方。
2. 設(shè)計方案
2.1 建筑特點
　　室內(nèi)游泳館常年使用，并且功能相對單一，因此，室內(nèi)的設(shè)計狀態(tài)常年一致。由于其建筑功能，室內(nèi)具有巨大的水面，水溫基本不變。由于人員衛(wèi)生要求，水體本身須循環(huán)處理，一般采用氯氣消毒方式，室內(nèi)空氣氯氣含量很高，室內(nèi)的空氣具有腐蝕性。
2.2 空調(diào)、通風(fēng)特點
2.2.1 空調(diào)、通風(fēng)要求
　　由于氯氣的毒性和腐蝕性，因此室內(nèi)要保持一定的負壓，因此要設(shè)置排風(fēng)機。在空氣處理過程中，不可采用常用的一次回風(fēng)方式，因為含有氯氣的回風(fēng)會腐蝕設(shè)備。
2.2.2 負荷特點
　　室內(nèi)由于濕負荷很大，且常年一致，因此，一年四季均須除濕。同時，由于室內(nèi)狀態(tài)基本不變，水面溫度也基本恒定，水面和空氣存在一定的溫差，加之水面面積巨大，在冬季形成較大的顯熱損失，不可忽略。室內(nèi)的負壓要求，會產(chǎn)生很大的空氣滲透，會帶來很大的熱、濕負荷，這點在計算負荷時也應(yīng)根據(jù)實際情況，予以考慮。
2.2.3 空調(diào)目的
　　根據(jù)冬夏季室外狀態(tài)的不同以及室內(nèi)的空氣狀態(tài)，確定空調(diào)的方案，同時也用于判斷各負荷是否可以做為設(shè)計裕量而忽略。冬季，室外溫度低，空調(diào)的目的是保暖和除濕；夏季，室外溫度高，濕度大，空調(diào)的目的是降溫和除濕。
2.2.4 能耗要求
　　由于必須采用直流式系統(tǒng)，運行能耗是相當大的，因此要采用一定的節(jié)能措施，如采用熱回收裝置，可以節(jié)約能耗。根據(jù)熱回收的機理不同，可以分為顯熱回收和全熱回收兩種，本例中采用全熱回收方式，逆流換熱。
2.3 負荷計算
　　負荷計算應(yīng)該將控制范圍內(nèi)一切對室內(nèi)溫度和濕度產(chǎn)生作用的因素統(tǒng)一考慮，但是在實際分析和設(shè)計過程中，根據(jù)室內(nèi)的具體情況和人員的接受程度，以及空調(diào)的目的不同，可以將某些負荷忽略，為實際運行提供更廣闊的空間。
2.3.1 夏季室內(nèi)負荷
　　夏季室內(nèi)負荷包括四個方面，其中圍護結(jié)構(gòu)、人員、燈光等的常規(guī)冷負荷以及人員帶來的濕負荷按照不穩(wěn)定傳熱的方法計算，本文不再重復(fù)。由于室內(nèi)負壓產(chǎn)生的空氣滲透，而帶入的熱、濕負荷，由于溫差、濕差較小，可以忽略?？諝庀蛩娴膫鳠?，對于室內(nèi)空氣而言，本身是熱量的散失，因此在夏季以降溫為目的的空調(diào)計算中，這部分可以作為設(shè)計裕量，也不考慮。但是，水面向空氣的傳濕，大幅度的增加了室內(nèi)的濕附和，應(yīng)予詳細計算。
　　在計算水面向空氣傳濕量時，不宜按照一般手冊中提供的池水蒸發(fā)量計算公式，
　　
　　其中：W1——敞開水面濕負荷（kg/h）
　　　　　F——水槽蒸發(fā)面積（m2）
　　　　　g——單位水面蒸發(fā)量（kg/(m2 h)）
　　　　　B——當?shù)卮髿鈮毫Γ≒a）
　　因為該式是按照靜止水面和較小風(fēng)速計算的，在游泳池的環(huán)境下，水面會濺起很多水珠，使得水和空氣的接觸表面大大增加，同時也會增加和空氣的相對速度，因此如果按照上述公式計算的傳濕量比較保守，同時，在游泳池旁邊，存在這較大面積的濕潤地帶，這也是該類建筑所特有的，這些地帶的散濕量是很難詳細計算的，筆者根據(jù)相關(guān)資料*，對于游泳池的傳濕量，采用了對上述公式進行修正的計算方法；對于周邊濕潤地帶也得到了較為實際的傳濕量。兩部分的計算公式如下：
（1）池水蒸發(fā)量
　　
　　其中：C——蒸發(fā)系數(shù)，取值0.037
　　　　　P1——水面空氣的水蒸汽分壓力（Pa）
　　　　　P2——水表面溫度的飽和水蒸汽分壓力（Pa）
 (2)周邊濕潤地區(qū)的傳濕量
　　
　　其中：W2——周邊濕潤地區(qū)的傳濕量（kg/h）
　　　　　α——空氣對水的對流換熱系數(shù)（kJ/m2 oC h）
　　　　　tg——空氣干球溫度（oC）
　　　　　ts——空氣濕球溫度（oC）
　　　　　γ——濕球溫度的汽化潛熱（kj/kg）
　　　　　F——濕潤地帶面積（m2）
2.3.2 冬季室內(nèi)負荷
　　也包括四方面，當時此季節(jié)的空調(diào)要求是保暖和除濕。其中維護結(jié)構(gòu)熱負荷按照常規(guī)計算。冷風(fēng)滲透部分，由于溫差較大，應(yīng)予計算，同時冷風(fēng)滲透帶入的干燥空氣，可以作為冬季除濕的裕量忽略?？諝庀蛩娴娘@熱傳熱則與空調(diào)目的一致，應(yīng)予計算。第四項為水面向空氣的傳濕，以及帶來的潛熱熱量。
　　由于冬季和夏季的室內(nèi)空氣狀態(tài)相同，水面狀態(tài)也相同，因此冬季和夏季，水面以及周邊濕潤地帶的傳濕量也相同。
2.4  空氣處理過程
2.4.1  處理原則
　　首先，全年的送風(fēng)量一致，并且送風(fēng)和排風(fēng)量相同，便于空氣處理過程的控制和分析，其次，要確保除濕效果，把維持室內(nèi)濕度放在重要位置。同時，為了設(shè)備簡單，易于管理，冬季和夏季要采用相同的熱回收設(shè)備。
　　本例中采用轉(zhuǎn)輪全熱回收裝置，這種熱回收裝置的效率一般在70%左右。
2.4.2  計算步驟
（1）冬夏季分別計算送風(fēng)量，取較大值作為確定送風(fēng)量。
　　冬季：為了防止換熱器結(jié)霜，應(yīng)先將室外空氣預(yù)熱到一個較高的溫度，一般取5 oC，根據(jù)熱回收效率得到熱回收器出口的空氣狀態(tài)，由熱濕比線計算送風(fēng)量。
　　夏季：根據(jù)熱濕比線及送風(fēng)溫差確定送風(fēng)量。
　　這里需要說明的是，當冬季風(fēng)量較大的時候，夏季可采用再熱方式，當夏季風(fēng)量較大的時候，可以選取效率較高的換熱設(shè)備，或者維持現(xiàn)狀，偏于安全。
（2）根據(jù)送風(fēng)量確定送風(fēng)狀態(tài)點，分別確定處理過程。
　　冬季：根據(jù)熱濕比線得到送風(fēng)狀態(tài)點，確定二次加熱量。這里需要注意的是，送風(fēng)溫度不可過高，一般控制在45 oC左右。
　　夏季：根據(jù)換熱器效率確定新風(fēng)在表冷器前的狀態(tài)點，確定冷機的裝機容量。
2.5  能耗分析
　　根據(jù)能耗計算，冬季熱回收效果比較明顯，可以達到30%左右，夏季熱回收效果低于冬季。但是冬季由于采用全熱回收裝置，會回收部分室內(nèi)的水分。
2.6  計算實例
　　室內(nèi)設(shè)計狀態(tài)：tg=26 oC，Φ=70%
　　室外設(shè)計狀態(tài)：夏季：tg=33.2 oC，ts=26.4 oC
                 冬季：tg=-12 oC，Φ=45%
　　室內(nèi)負荷：冬季：圍護結(jié)構(gòu)和冷風(fēng)滲透：243.4kW   
             水面向空氣的潛熱傳熱：257.2 kW
             空氣向水面的傳熱：128.6 kW
             夏季：475 kW
             濕負荷：370kg/h
　　這里需要說明的是，夏季空氣滲透帶來的冷負荷為28.6 kW，濕負荷為19.8kg/h,分別占夏季室內(nèi)冷負荷和濕負荷的6%，5%。
　　計算得到風(fēng)量為60000m3/h
　　夏季空氣處理過程：
狀態(tài)點
室外
熱回收出口
送風(fēng)點
室內(nèi)
溫度（oC）
33.2
29.4
18
26
含濕量（g/kg）
18.6
17.3
11.5
16.5
焓（kJ/kg）
81.5
74
48.5
70.5
　　冬季空氣處理過程：
狀態(tài)點
室外
預(yù)熱后
熱回收出口
送風(fēng)點
室內(nèi)
溫度（oC）
-12
5
21
46.5
26
含濕量（g/kg）
 
0.5
11.5
11.5
16.5
焓（kJ/kg）
 
6
51
76
70.5
相對濕度
45%


2.7 小結(jié)
2.7.1 系統(tǒng)采用直流式，并且進行熱回收，加排風(fēng)系統(tǒng)。
2.7.2 整體處理方案為冬夏季風(fēng)量一致，處理方式不同。
2.7.3 冬季空調(diào)目的為升溫降濕。
2.7.4 夏季負荷計算中，空氣向水面的顯熱傳熱量可以作為裕量。冬季負荷計算中，這部分應(yīng)計入冷負荷，而由空氣滲透帶入的干燥空氣的除濕量則可作為濕負荷計算的裕量。
2.7.5 計算采用同一設(shè)備，效率各項一致。
2.7.6  冬季空氣進入全熱回收設(shè)備前必須預(yù)熱。
2.7.7 冬季節(jié)能效果比夏季明顯。
*文中提及相關(guān)資料來自于張鐵輝《娛樂性游泳館采暖通風(fēng)設(shè)計若干問題的探討》（北京建筑設(shè)計研究院內(nèi)部論文集），在此特別表示感謝。
參考文獻：
　　（1）賀綺華 鄒月琴 體育建筑空調(diào)設(shè)計 北京：中國建筑工業(yè)出版社 1991
　?。?）范存養(yǎng) 大空間建筑空調(diào)設(shè)計及工程實錄北京：中國建筑工業(yè)出版社2001
　?。?）宋玫 暖通空調(diào) 2000，30（4），49-51