土木工程畢業(yè)論文-福建省游泳館采暖空調(diào)設(shè)計

提要：概要介紹了福建省游泳館采暖空調(diào)設(shè)計，并重點分析說明該建筑采暖空調(diào)設(shè)計參數(shù)的選取，冷熱源選擇，池廳采暖空調(diào)設(shè)計和氣流組織，以及濕度控制，就這些較其它建筑特殊的問題，闡述了在設(shè)計中采取相應的對策。
　　關(guān)鍵詞：游泳館　采暖空調(diào)　特殊問題　對策 　　HVAC Design of the Provincial Swimming Gymnasium in Fujian 　　Xiao Jianren�。‵ujian Provincial Architectural Design Institute） 　　Abstract：The paper is described the HVAC design of the swimming gymnasium，Those special problems in this building unlike those in a common one. Such as how to decided on the design condition，how to select out the heating and refrigerating sources，the Hvac design in the hall，and air distribution，moisture control is analysized，The relative solution are also provided 　　Keywords：the swimming gymnasium　 the HVAC system　 the special prolblems　 the relative solution 　　福建省游泳館位于福州市省體育中心西北角。該建筑地下一層，地上二層，整個館平面由二個對稱直徑為76米的半圓和中間16米寬連接帶組成，其空間是球面直徑不等的兩個半圓殼體和中間16米寬單曲圓柱體過渡段構(gòu)成。二個半圓殼體形成了不同的使用空間。底層設(shè)一個標準跳水池（20×25米）和一個十游道游泳池（25×50米），兩個池平面布局采取“品”字形布置。游泳池看臺底下設(shè)有一個熱身池（10×25米），熱身池旁設(shè)有健身設(shè)施，底層還設(shè)有與訓練比賽配套使用的附屬用房，如更衣室、淋浴室、廁所、醫(yī)務(wù)室、裁判休息以及電視傳播等技術(shù)用房；二層為看臺、休息廳、記分牌等技術(shù)用房。水處理用房、鍋爐房、冷凍機房、空調(diào)機房等設(shè)在地下室。本館標準按現(xiàn)行國際比塞要求設(shè)計，規(guī)�？勺鳛槭�、市級比賽館，可以滿足游泳、跳水、水球、花樣游泳、蹼泳等各項比賽要求。 　　一、設(shè)計參數(shù)選擇確定：本館輔助用房采暖空調(diào)設(shè)計方式上以暗風機盤管+新風系統(tǒng)為主，設(shè)計參數(shù)基本上按暖通設(shè)計規(guī)范進行設(shè)計計算，所以本文不作過多闡述。 　　而池廳和觀眾席是設(shè)計中考慮重點區(qū)域，其采暖空調(diào)設(shè)計首要考慮是游泳跳水運動員全年舒適要求，這包括運動員在水中舒適性，以及入水前和出水后在陸上的舒適性，同時又要兼顧看臺上觀眾的舒適感。運動員舒適感滿足很大程度上取決于池水溫度和池廳空氣參數(shù)。水溫確定與人體在水中停留時間長短及運動量密切相關(guān)。本館作為專業(yè)訓練比賽館，池水溫度控制在26℃左右，池廳空氣溫度按國際游泳池設(shè)計標準應高出水溫2℃左右。而空氣濕度太大，室內(nèi)露點太高，室內(nèi)表面容易結(jié)露；濕度太低，陸上運動員容易產(chǎn)生寒冷感，池廳濕度控制在50%～70%以內(nèi)，氣流到達人體上的末端風速度也加以限制，一般盡量控制在0.25m/s左右。 　　這樣的室內(nèi)空氣設(shè)計參數(shù)在冬季對看臺上觀眾是很不舒適的。若采用創(chuàng)造兩個不同參數(shù)的空調(diào)環(huán)境，需要實現(xiàn)觀眾區(qū)和游泳區(qū)的分區(qū)。這需要增加較大的投資，由于投資上的限制，本館不作具體“分區(qū)”設(shè)計，而是通過提高看臺上觀眾席可感氣流速度，來改善觀眾冬季舒適感，因人體對流換熱與氣流速度的0.3次方成正比，并一場比賽大約只有3～4小時，另外福州屬于南方地區(qū)，冬天室外溫度較高，觀眾衣著較北方要單薄，采用上述空氣設(shè)計參數(shù)可以被接受，而且設(shè)有與看臺相聯(lián)系的休息廳，可為觀眾提供比賽間隙較舒適的休息場所。 　　二、冷、熱源選擇：整個體育中心內(nèi)，冬季需要用熱的建筑只有本建筑，這包括冬季空調(diào)采暖用熱，池水加熱和淋浴用熱。本館冷、熱源設(shè)置有多種方式，其中主要有三種，第一種方式為鍋爐+冷水機組，第二種方式為空調(diào)熱泵機組+鍋爐，第三種方式為直燃型溴化鋰冷熱機組。通過設(shè)備初投資、運行費用、管理費用等經(jīng)濟因素綜合比較，得到第一種組合方式最具經(jīng)濟性、合理性。在鍋爐選型上考慮整個體育中心無論是使用功能上看，還是將來發(fā)展趨熱將是福建省體育文化活動中心，鍋爐燃燒煙氣排放帶來污染效應應該是極輕微的，所以選用燃輕油常壓間接式熱水機組。這不但減少鍋爐爆炸的危險性，并在水系統(tǒng)管路上省卻中間換熱設(shè)備和熱交換循環(huán)泵，簡化系統(tǒng)流程，節(jié)省機房面積，提高系統(tǒng)熱效率。而且以間接式熱水鍋爐為空調(diào)熱源的水系統(tǒng)是閉式系統(tǒng)，克服一般常壓鍋爐循環(huán)能耗高的缺點。 　　本館夏季總冷負荷為1050KW左右，選擇二臺260冷噸螺桿式冷水機組為空調(diào)冷源，產(chǎn)生7℃的空調(diào)冷水。冬季設(shè)計空調(diào)熱負荷為1600KW左右，游泳館池廳空間大，又是間歇使用的場所，為了冬季能快速提高池廳內(nèi)空氣溫度，空調(diào)熱源容量選取1.2倍設(shè)計熱負荷作為啟動熱負荷。對于間接式熱水鍋爐，一定限量選用更大容量，對于初投資和運行費用影響較小。所以選擇一臺2000KW間接式常壓熱水鍋爐作為冬季空調(diào)熱源，產(chǎn)生60℃的空調(diào)熱水。冬、夏季空調(diào)共用一套水管輸送系統(tǒng)，冷熱泵為合用，夏季送冷水為二用一備，冬季供熱水為一用二備。另外選擇一臺120KW小容量間接式熱水鍋爐，作為采暖熱源，產(chǎn)生95℃的熱水，供給末端散熱設(shè)備——散熱器。 　　三、池廳采暖空調(diào)設(shè)計：福州雖屬非采暖地區(qū)，在冬春季節(jié)，還比較冷運動員在出水后和入水前，沾在身上的水變成水蒸汽須吸收身上熱量，再加上周圍物體冷表面的輻射，所以運動員會有不舒適的冷感，須為之創(chuàng)造較舒適室內(nèi)小氣候。本館冬季采用送熱風和局部散熱器采暖相結(jié)合的供暖空調(diào)方式。冬季利用送回風系統(tǒng)，通過熱風循環(huán)來維持室內(nèi)空氣溫度。同時在池邊運動員活動區(qū)域布置一些以輻射型為主的散熱器，散熱器采用明裝方式。增強輻射采暖效果，提高運動員冬季熱舒適性。 　　池廳（包括觀眾席）總送風量為215267m3/h，選取60000m3/h組合式空調(diào)機組四臺，設(shè)在地下室空調(diào)機房內(nèi)�？照{(diào)機組各功能段包括送風機段（帶垂直出風口）、表冷段、中間段、過濾段、新排風段、回風機段、回風段，送風借助四個對稱的建筑豎風道，送到地上二層。建筑送風道內(nèi)貼保溫材料，并安裝迷宮式消聲器，總回風道利用看臺下的建筑回風道，總回風道上接有阻抗式消聲器。 　　為了滿足跳水比賽要求，跳水池廳空間大，屋頂球型殼體最高點離地面25米。跳水池廳送風干管吊裝在網(wǎng)架的下弦線，離地面標高大約16.0米。游泳池廳內(nèi)送風干管穿行在網(wǎng)架內(nèi)。離地面標高15.0～16.0米。池廳送風方式為垂直下送風，風口采用收縮型噴口，收縮角為5.6℃，出口直徑360mm，噴口出口風速為6.2m/s.噴口布置在運動員活動區(qū)域上空，噴口射程為13.5m左右（距地面2.4m處），冬季送熱風末端計算速度約為0.32m/s.風速稍大于理想速度0.25m/s，基本上能滿足要求。而池廳的回風口設(shè)在觀眾看臺下側(cè)壁，盡量靠近地面，以便及時把池區(qū)潮濕空氣帶走。
　　觀眾席的送風方式采用圓型直片式散流器下送風，以及一部分雙層百葉風口側(cè)送，而回風口均勻布置在觀眾看臺座位的側(cè)壁，利用可感氣流來改善觀眾冬季舒適感。 　　四、館內(nèi)濕度控制： 　　1、防結(jié)露館內(nèi)相對濕度大，溫度高，冬天室外溫度偏低時，外窗玻璃、屋面底板和外墻內(nèi)表面，均容易出現(xiàn)結(jié)露。本館防結(jié)露主要考慮在供暖空調(diào)運行時段，還盡量要考慮采暖空調(diào)非運行時段。后一種情況要求更高，這與造價經(jīng)濟性形成一定矛盾。而其外窗防結(jié)露這方面表現(xiàn)較突出。 　　本館外窗玻璃采用雙層鍍膜玻璃窗，單層玻璃厚度6mm，并加強玻璃窗的氣密性。內(nèi)層窗為推拉式，外層窗為向外對開式，并在窗縫間安裝橡膠密封條，兩層窗之間空隙控制在10公分之內(nèi)。并在窗沿下設(shè)凝結(jié)水排水溝。經(jīng)計算傳熱系數(shù)在3.05w/m2℃左右。福州冬季室外計算溫度為4℃，游泳館在供暖空調(diào)運行時段，圍護結(jié)構(gòu)傳熱系數(shù)允許值為2.8w/m2℃。所以外窗盡管采用雙層窗，在室外溫度降低到較低時，內(nèi)側(cè)玻璃還可能出現(xiàn)結(jié)露的現(xiàn)象。本館在設(shè)計中采用二種方式來防止結(jié)露； 　　（1）熱風防結(jié)露，在二層的外窗及玻璃門上沿設(shè)置熱風送風口，直接提高玻璃內(nèi)壁的溫度； 　　（2）熱身池區(qū)窗沿下布置散熱器利用上升熱氣流提高內(nèi)壁溫度。 　　2、濕空氣流向的控制在池廳網(wǎng)架內(nèi)設(shè)置四臺低速排風機，每臺風量為18000～20000m3/h，可以把高濕氣體排至室外，特別是夏季晚間空調(diào)不開啟時，可以把積聚在池廳內(nèi)高溫氣體及時排走，這樣利用晚間通風的作用，減少室內(nèi)蓄熱量，同時可以造成池廳內(nèi)負壓，使?jié)穸却蟮臍怏w不進入低濕度的房間和走道。并在池廳通向走道的出口處設(shè)置具有防潮而且氣密性良好的簾布，以減少濕氣逸入走道和房間。 　　在一層輔助用房設(shè)置五套新風機組，總新風量為24000m3/h，新風經(jīng)處理后送往淋浴室、更衣室、走道和房間內(nèi)，并在淋浴室、更衣室、廁所設(shè)立排風系統(tǒng)。本館正壓度控制為廁所＜淋浴室＜更衣室＜走道＜低濕房間；池廳＜走道＜低濕房間。 　　五、其它 　　1、燈光控制室、記分牌室發(fā)熱量較大，即使是冬季也需要送冷氣，所以設(shè)立單獨的分體式空調(diào)器。 　　2、游泳館是跨度大的建筑物，故要求屋面重時輕、隔熱好。本館采用澳大利亞BHP彩色鍍鋁鋅鋼板為屋面板系統(tǒng)，屋面板設(shè)計為雙層板做法，面板海蘭色XRW涂覆系統(tǒng)（高耐力涂層）高強度鍍鋁鋅鋼板（0.47mm厚），保溫層50mm厚離心玻璃棉（帶鋁箔）（導熱系數(shù)0.041），底板為灰白色XRW涂覆系統(tǒng)高強度鍍鋁鋅鋼板（0.35mm厚）。 　　3、本館鍋爐煙囪設(shè)計：采暖空調(diào)熱源兩臺間接式熱水鍋爐煙囪，共用一根DN800的排煙總道，而淋浴池水加熱的熱源兩臺間接式熱水鍋爐煙囪共用一根DN800的排煙總道。煙道采取4.5mm厚普通鋼板焊接，外側(cè)用50mm硅酸鋁棉作為隔熱材料，外層防水材料選用不銹鋼板。煙囪絕對高度為18.5m.為了不影響該建筑的建筑立面，兩根煙囪并排立在運動員人口兩側(cè)，并設(shè)立廣告牌作裝飾。 　　4、鍋爐貯油量為一個星期用油量，選用二個20m3的貯油罐，貯油罐為埋地式，通過輸油泵、輸油管道把油送至地下室日用油箱。供油采用自動供油和自動回油。輸油泵啟停由日用油箱高低油位自動控制，貯油罐內(nèi)還設(shè)油位顯示傳感器，把油位數(shù)據(jù)傳給地下室值班室。

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