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摘要(系统识别):
游泳馆空调节能设计分析
随着“绿色可持续发展”设计理念的采用,空调的节能设计受到人们越来越多的关注。
研究作为全年单位能耗大户一游泳馆的空调节能设计更具有实际意义。对于游泳馆空调,我
们大多是按照赛时空调进行设计,游泳馆有赛事活动在一年中仅占很少的时间,绝大多数时
间是按赛后运行。如何以最低的成本,在保证游泳馆赛时空调设计参数并满足赛后需要的情
况下,最大限度的降低游泳馆的运行费用是我们暖通设计人员首要考虑的问题,下面就游泳
馆空调的节能设计进行分析探讨。
2、游泳馆室内设计参数分析
游泳馆的室内设计参数对游泳馆的方案设计、运行费用有着直接的意义。国际泳联游
泳馆的标准是:室温最少比水温高2℃(池水温度25℃~28℃),湿度不大于70%。因为人
体刚出水面时,皮肤表面会有一层水膜,室温过低及相对湿度过低都会使体表水分快速蒸发
增加人的寒冷感:而过高的相对湿度会使运动员产生闷热感不利于提高运动成绩,冬季还容
易使维护结构表面结露。
《体育建筑设计规范》给出了游泳池池区温度设计参数:夏季26℃~29℃,冬季26℃~
28℃,相对湿度为:60%~70%(+75%)。这与国际泳联规定的最低温度有些出入,两者综合
我们取池厅赛时设计参数为:温度27℃~29℃,湿度60%~70%。
游泳池夏季
控制室温(27℃~
29℃)比较容易,
难点是控制湿度
不大于70%。高
大空间的游泳馆
池厅夏季由于屋
顶的太阳辐射以
及灯光负荷等综
合作用,其室内温
度分层非常明显,
图1为某游泳馆
夏季池厅的温度
模拟剖面图,从图
上可以看出室内
存在非常明显的
温度分层,最高点
图1池厅温度模拟剖面图
温度达到了40°C,而工作区(距地面2米范围内)温度维持在28.5℃左右。其温度完全可
以满足赛时参数要求。
从池水蒸发量的计算公式中我们知道,池水蒸发量主要取决于水温下的饱和水蒸气分
压力与室内空气的水蒸分压力之差,由于水蒸气分压力只与含湿量有关,因此池水蒸发量公
式也可以写成:w1=a(ds-dn)F,kgh
式中:a-与水面风速有关的系数,g/(mpah):ds-水温下的饱和空气含湿量(标准大气压下
26℃水温d,=21.6g/kg),g/kg;dn-室内空气含湿量,g/kg;F-池水面积,m2。
除湿所需通风量:L=l000(w1+w2)(dn-ds)/p=1000(a(ds-dn)F+w2)(dn-ds)/p,m3h
式中:w2-人员等其他散湿量,gh:d-空调送风含湿量(新风除湿则为室外空气含湿量),
g/kg;p-送风状态下空气密度,kgm3。
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从上式中我们可以看到,如果室内空气含湿量取高值,就可以减少池水的蒸发量,降
低除湿所需通风量,当室内空气含湿量达到21.6g/kg(水温26℃)时池水蒸发量为零,此时
系统运行能耗最少。但是,21.6gkg的空气含湿量在温度29℃时其相对湿度已达84%(见
图2),己经超出比赛要求的湿度。在冬季,为防止维护结构内表面结露,我们又希望采用
较低的室内空气含湿量。所以,对于室内空气含湿量的取值,在满足温度与湿度要求的基础
上冬、夏应采取不同值。
根据湿空气焓湿图对不同含湿量下的空气温度与相对湿度变化绘成曲线图(图2),在
此基础上根据游泳馆池厅室内设计参数及空调通风量等综合确定室内空气含湿量值。
一含湿量(14g/kg)
一含湿量(15g/kg)
一含湿量(16g/kg)
一含湿量(17g/kg)
一含湿量(18g/kg)
一含湿量(19g/kg)
一含湿量(20g/kg)
一含湿量(21g/kg)
—含湿量(22g/kg)
100.0
90.0
70.0
60.0
50.0
40.0
温度(℃)
26
29
32
33
34
35
图2不同空气含湿量温度与相对湿度曲线图
高大空间的游泳馆池厅由于温度梯度的作用,产生了温度分层,但空气含湿量变化却不
明显,假定室内空气含湿量位某一值,其对应温度下的相对湿度是不一样的,从图2中可以
看出,在27℃时满足相对湿度大于60%的条件是室内空气含湿量大于13.6gkg,在29℃时
满足相对湿度小于70%的条件是室内空气含湿量小于17.9gkg。我们知道,夏季室外空气含
湿量比较大,而冬季则较小,从节省运行费用及冬季防结露综合考虑,室内含湿量冬季控制
在14~15gkg,夏季则控制在17~18gkg范围内较为合适。
如果冬季室内含湿量取14.5g/kg,夏季室内含湿量取17.5gkg,水温冬夏均为26℃,则
池水蒸发量冬季将是夏季的1.73倍。但是,由于冬季室外含湿量较低,以北京为例,在11
月~4月份平均室外空气含湿量低于4g/kg,而夏季(7月~8月)室外空气含湿量将在16gkg
以上,所以冬季除湿需要的新风量还是小于夏季除湿需要的新风量。
2、游泳馆空调方案分析
游泳馆夏季空调的主要任务是除湿,而最简单经济的方法就是通风除湿。夏季采用通风
除湿来满足室内含湿量小于18gkg的条件是室外最大含湿量小于18gkg。这个条件在我国
新疆、西藏、内蒙等高海拔的干燥地区是完全可以达到的,但是在其他低海拔、夏季湿度较
大的广大地区只有采取机械除湿(一般为冷却除湿)才能够达到要求。但是在赛后大众健身
对湿度要求并不严格,只要维护结构表面不结露就可以满足要求,这在我国大部地区夏季通
过通风除湿都能达到。图3是根据夏季典型日室外含湿量的逐时值(以北京为例)得到的夏
季通风除湿室内温度分布图。
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