室内恒温泳池工程设计优化控制要素

近年来国内建设量激增。室内恒温泳池的工艺设计，涉及水处理和空气处理的相关内容，需要给排水专业和暖通空调专业的通力配合。一般情形下，由于经验不足，国内建筑设计单位多将恒温泳池做为专项工程交由泳池公司设计，导致专业配合滞后、设备选型冗余过大、系统整合优化不足、冷热源重复设置等一系列问题。

　　本文意在总结笔者多个恒温泳池设计管理的经验和体会，提出室内恒温泳池工艺设计需控制的几个要点及设计考量，供同行参考。本文所述室内恒温泳池系指非比赛用池。

　　1 各系统设计要点

　　一般情形下，室内恒温泳池由水处理系统、池水加热系统、空气加热(采暖)系统、空气除湿系统、建筑围护结构及池体保温隔热系统组成。为阐释方便，本文将池水加热系统、空气加热系统、空气除湿系统统称为暖通空调系统，一并论述。

　　1.1 水处理系统

　　室内恒温泳池不同于一般室外普通大众泳池，其水处理系统设计的关键控制点为确保水质标准处于高水平，与泳池整体标准匹配。

　　1.1.1 循环方式

　　采用逆流循环，利于水面漂浮物去除，提高水质观感。

　　1.1.2 循环周期

　　4～6h 均可，一般取 5h。

　　1.1.3 消毒

　　次氯酸钠消毒结合 25%分流量臭氧消毒。

　　1.1.4 过滤

　　单层石英砂，粒径 0.5～0.7mm，滤速35m/h。

　　1.1.5 均衡水池

　　为防止系统循环停止后因循环水泵前的逆止阀关闭不严导致泳池水慢渗回均衡水池而溢流排水，有条件时，均衡水池的最高水位应按泳池最高水位设计。如受限于建筑条件无法实现，则应在循环水泵前设置电动阀门，与循环水泵连锁控制。

　　1.1.6 消毒间

　　臭氧系统所包含的发生器、投加器、混合器、反应罐等一切存在泄漏危险的设备及管路，均应集中设置于臭氧消毒间内，并设置良好的通风设施。当泳池机房位于地下而无法实现自然通风时，臭氧消毒间应设置机械通风，按每小时 50 次换气次数计算风量，设置定时或臭氧浓度探测器控制风机启停，排风应引至无人员活动的屋面等高处排放。

　　1.2 暖通空调系统

　　池水恒温及池厅温、湿度适宜是恒温泳池设计成败的关键，热源应充足但亦必须考虑运营成本的合理。

　　1.2.1 设计参数

　　池水设计温度 26℃;池厅空气设计干球温度28℃，相对湿度 65%。

　　1.2.2 除湿机组

　　制冷除湿，采用泳池专用设备，与池水及池厅空气接触的蒸发器、冷凝器均采用耐腐蚀的钛合金制造。要求机组冷凝热可回收，用于加热池水或池厅空气除湿后再热。除湿机组的选型应依据泳池厅湿负荷确定。

　　1.2.3 除湿机房

　　除湿机组体量较大，且机组运行噪声较大，必须设置于专用机房内。由于泳池水消毒使用臭氧和氯制剂，具有较强的腐蚀性，因此，除湿机组不宜与水处理系统合用机房。除湿机房的设置位置应结合建筑设计条件统筹考虑：应首先确定池厅空调(采暖)的气流组织形式，并做风管水力计算，提出除湿机组的机外余压要求。比较常用的气流组织形式是上送上回，此时除湿机房设于池厅侧面的夹层空间最为合适，便于送、回风管引接，便于新、排风口预留，详见图 1。室内恒温泳池设计，除湿系统是关键。设计节点，而除湿机房的预留又是除湿系统设计 的关键节点。　　

　　图 1 除湿机房位置示意

　　1.2.4 热、湿负荷

　　室内恒温泳池的耗热主要为泳池初次充水加热或平时维持设计水温所需热量及泳池厅空气冬季采暖加热所需热量。湿负荷主要来自泳池水面蒸发、新风和人体散湿。热、湿负荷均应经详细计算确定，不宜采用估算法。文献[1]将水面传导、池体传热及管网损失部分合计按水面蒸发热损失的 20%估算，与实际计算结果存在一定的差距，建议按文献[2]计算确定。

　　1.2.5 初次充水加热时间

　　泳池初次充水的加热时间直接关系到加热设备功率的确定，无特别要求时，应避免选用较短的加热时间，以 48h 为宜。

　　1.2.6 热源

　　恒温泳池应配置稳定可靠的加热热源，应与建筑采暖(空调)、卫生热水用热统筹考量。北方寒冷地区可采用燃油燃气锅炉集中热源，亦可在冬季采用市政集中供热系统为主热源，另外再配置小型燃气炉或空气源热泵在过渡季及夏季为泳池供热。条件允许时，太阳能可以做为辅助热源使用，但应经储热水箱调节水温。太阳能系统自身的运行控制应完整，与其它热源的协同逻辑应合理。热源组合方案应基于当地气候条件及能源政策，利用市政集中供热时应经热力公司允许并商定计量方式及单价。　

　　全年最低气温不低于 5℃的地区，应优先选择空气源热泵为泳池热源，当选择泳池水与卫生用热水分别加热时，则泳池水可直接流经热泵冷凝器，但应选择泳池专用热泵。泳池热源方案的确定应做运行成本测算，应尽可能避免直接使用电加热器，以降低配电成本和运行成本。以下为笔者在实际工程上采用的热源方案，供参考。　

　　图 2 结合太阳能与空调(采暖)共用集中热源(风冷热泵)方案

　　热源方案说明：(1)图 2 方案应用于南方地区，全年最低气温7℃。该方案设计的特点是：将泳池水加热、池厅采暖、泳池卫生热水(淋浴)用热全部纳入建筑集中热源统筹考虑。需要注意的是，中央空调风冷热泵主机选型时，应校核夏季空调部分负荷运行时(本方案按 30%)的全热回收量是否满足泳池水加热及卫生热水热负荷的需求，此时太阳能系统的贡献不可计入。太阳能系统收入的热量由温控系统保障其最大化，不足部分再由主机热回收补充。过渡季及冬季，主机处于全制热工作模式，应注意负荷的匹配度，主机单台容量及台数应适应建筑采暖及泳池用热需求，并注意运行时间的影响。　

　　图 3 结合太阳能与市政集中供热(或燃气锅炉)方案

　　(2)图 3 方案应用在北方地区，全年最低气温- 20℃。该方案的难点是项目不具备燃气供应条件，故争取市政集中供热系统允许负载采暖以外的用热是方案成立的关键。实际操作是以双方确认的设计用热量折合成建筑面积，计入总缴费面积。采暖季以外的过渡季及夏季，尚需启动空气源热泵。如具备燃气引接条件，本方案集中供热板换可更换为小型燃气锅炉组，管理上更灵活，运行成本将略低于市政集中供热。(3)除湿机组制冷热回收量有限，由其再热除湿后的低温干空气，加热量不足。因此，在除湿机组尾部串接一级空气加热器，可保证冬季出风具有较高的出口温度。由于泳池区域可布置地板采暖的走道、休息区面积不足，风系统采暖不可或缺，应尽可能能提高风温。1.2.7 热平衡泳池系统用热，除泳池水加热和池厅空气加热，尚应包括泳池配套淋浴热水的耗热。热源规划应按冬夏季工况分别计算、设计机组的运行方案。储热水箱的容积关系到加热机组的功率，应充分考虑泳池的开放时间。太阳能系统收纳的热量，难以量化，在热平衡计算中应不予计入，由温控系统管理其最大化得以利用。夏季泳池厅空调冷负荷由除湿机组承担，无需另外再接入冷源。泳池初次充水加热运行方案决定了热源的总容量，但应结合平时负荷合理匹配加热机组的单台容量和运行台数。1.2.8 露点检测泳池池厅空气除湿系统需外置露点检测传感器，应设置于池厅内最易结露之处，如外窗框内侧。1.3 池厅建筑围护结构及池体保温隔热

　　应加强窗、墙、屋面的保温隔热性能，降低建筑能耗。池厅采暖、空调负荷计算应依据实际的热工参数，不得按指标法估算。恒温泳池应重视池体保温，降低池体传热损失。池壁可参照建筑外墙保温做法，采用 EPS 外保温结构，苯板厚度 30~50mm;泳池整体浇筑前在底板下换填 300mm 厚干炉渣铺底。

　　2 结语

　　恒温泳池属于高能耗系统，其水处理系统、加热系统、除湿系统的设计均应基于实际需求和运行方案的合理性。需求标准不宜过高，运行方案应灵活可靠。附建于会所、酒店内的恒温泳池，其热源应结合建筑总体的采暖、空调系统设计全面考量，所涉及的建筑、结构、给排水、暖通、电气专业应密切配合，应在建筑方案阶段即开展泳池方案设计。水处理机房、除湿机房、加热设备机房(平台)、新风排风井道等重要节点均应在此阶段一并落实，以避免后期增建、返工甚至无法解决的现象发生。专业的泳池公司可以配合设计工作，但不能全部甩项交由其完成，必须由建筑主体设计单位控制并优化，直至施工图设计工作全部结束为止。