娱乐性游泳馆通风量模拟

摘要:本文采用CFD软件对娱乐性游泳馆通风量进行了模拟研究，模拟了娱乐性游泳馆除湿通，新风，排出氯消毒副产物气体所需的通风量，从而确定了娱乐性游泳馆过渡季节和冬季所需的通风量。
关键词：娱乐性游泳馆 湿负荷 消毒副产物 通风量
0引言
随着我国经济的发展和人民生活水平的提高，人们对体育健身越来越重视，游泳作为一项娱乐性强、健身效果好、易于普及、老少皆宜的体育运动，正成为人们最喜爱的体育运动之一。近年来全国各地陆续兴建了一批供人们休闲、娱乐的娱乐性游泳馆，这些游泳馆的建成, 对推动全民健身运动的开展, 丰富人们的业余文化生活起到了积极作用。因此，对娱乐性游泳馆暖通空调设计显得极为重要。由于游泳馆馆中空气的含湿量高，池水消毒处理又会向空气中散发有害的化学物质，空气中还会夹杂着人体散发的气味等原因，所以游泳馆中的通风一般以采用不循环使用的全新风系统为宜【1】，这样通风量的确定对建筑物的能耗影响很大，对人体的健康和舒适性也有很重要的影响。因此，对娱乐性游泳馆的通风量研究无疑有着非常重要的意义。
1娱乐性游泳馆的特点
（1） 由于娱乐性游泳馆一般不用于正规比赛, 因而多数不设观众席, 仅有池厅部分, 且在整个池厅中, 水面所占的比例很大，水池和池边地面有大量水蒸汽散发到空气中, 室内温度和相对湿度较一般建筑高。因此湿负荷相对较大，除湿通风量也较大。
（2）目前, 池水大多数采用氯化物消毒, 因此池厅空气中含有氯消毒的副产物, 如果通风量不足，氯消毒的副产物含量超过一定的浓度时将危害人体健康。

2 娱乐性游泳馆供暖通风空调系统形式

对于全年运行的娱乐性游泳馆来说, 过渡季节和冬季的供暖通风设计非常重要。因为夏季室外空气的温湿度对于游泳者来说是比较适宜的（尤其是北方地区）, 大部分游泳馆在夏季打开窗户进行自然通风即可，因此娱乐性游泳馆过渡季节和冬季常见的供暖通风空调系统形式有以下几种【2】。

2. 1 仅设散热器供暖, 无通风设施

2. 2 散热器供暖或风机盘管供热加通风系统

2. 3 直流式全空气空调系统加地面辐射供暖系统

3 娱乐性游泳馆的室内参数的确定

池水温度 26℃相对湿度 ≤75%室内温度 28℃

4 工程实例

以沈阳某酒店内娱乐性游泳池为例，游泳馆池厅面积640m2, 层高

4.8m, 池水面积F=25m×12m。

5散湿量的计算
5.1游泳池池水表面散湿量 W1=（α+0.00013ν）×（P2-P1）A×B/B′

5.2游泳池池边散湿量 W2=0.0171（t干-t湿）Fn

5.3人员散湿量 W3=ωnn1

5.4散湿量合计 W= W1+ W2+ W3=5

6.34kg/h

6通风量的计算

6.1本工程通风量确定的原则

通风量应按下述风量中的最大者选取
（1）排除室内余湿所需的通风量
（2）满足人员所需新风量
（3）排出氯消毒副产物气体所需的通风量

6.2除湿通风量的计算

6.21过渡季节除湿通风量Lg=1000W/ρ(dn-d)

带入计算得Lg=10200m3/h

6.22冬季除湿通风量Ld=1000W/ρ(dn-dw)

带入计算得Ld=2860 m3/h

6.3满足人员所需新风量

Lx=30×150=4500 m3/h

6.4排出氯消毒副产物气体所需的通风量

游泳池氯消毒的副产物主要是三氯胺（三氯化氮）和氯仿（三氯甲烷），它们具有刺激性气味，吸入过量后会患上呼吸道疾病，据研究表明哮喘的流行与室内游泳池氯消毒也有着一定的关系。

6.41空气中三氯胺的含量和限值

三氯胺是室内游泳池典型气味之一，是由氯和水中有机物质（如尿液.汗液以及身体上的其他有机成分）形成的，目前国内对泳池空气中的三氯胺的含量研究匮乏，也没有具体的限值，本人经过对外文资料的查阅，得知英国、法国等学者都将泳池空气中的三氯胺规定在0.5mg/m3（约0.09pmv）以下【3】，超过此值将对人体产生危害。国外学者对泳池空气中三氯胺的含量也做了实验研究【4】，并根据表中实验数据，绘制散点图，并列出了线性回归方程，得出了空气中三氯胺与池水人均占有体积的关系：
c(NCl3) = a – bv
式中c—空气中三氯胺的浓度，mg/m3
定值1.2
定值0.04
v—池水人均占有体积，m3/人
根据此公式算出本工程空气中三氯胺的浓度：
c(NCl3)=

1.2-0.04（300×5/100）=02 mg/m3

由此可以得出空气中三氯胺的浓度超标，也说明了三氯胺浓度与池中人数有关，人数越多，浓度越高，进而说明了娱乐性游泳馆（人数多）排出氯消毒副产物通风量的重要性，下文将通过计算机模拟得出排出三氯胺的通风量。

6.42空气中氯仿的含量和限值

氯仿也是室内游泳池典型气味之一，是由氯和水中无机物质反应形成的，目前国内对空气中的氯仿的含量限值为20mg/m3，国外学者对泳池空气中氯仿的含量也
做了实验研究【5】，经计算并未超过我国含量标准。
7通风量CFD模拟

7.1数值模拟的物理模型

本次模拟对象为沈阳某娱乐性游泳馆, 模型结构如图7-1所示，游泳馆尺寸为32m×20m×4.8m;泳池尺寸为25m×12m，由于只研究游泳池水分蒸发对室内相对湿度的影响，而不需要精确地模拟池面气一液两相流转变的过程。因此，在模型中采用一个送风口来代替水池表面;屋顶上方设置10个送风口，间距为5m，尺寸为600mm×300mm，设置5个排风口，间距为5m,尺寸为600mm×600mm。

7.2数值模拟的数学模型及边界条件

模型参数及边界层条件设置

8模拟结果与分析
8.1模拟结果下表所示

（1）游泳馆通风量应按过渡季节通风量进行选取，当冬季时, 由于室外含湿量的减小, 应减小冬季的通风量。建议采用双速风机。
（2）游泳馆过渡季节通风量可按除湿风量进行选取，建议不小于4次换气次数，冬季通风量应按排出氯消毒副产物气体所需的通风量进行选取，建议不小于3次换气次数。
9参考文献
邹月琴，贺绮华.体育建筑空调设计[M].北京:中国建筑工业工业出版社，1991
张铁辉.娱乐性游泳馆暖通空调设计探讨[J].暖通空调，2005，35(10):93-97.
[3] Christina Schmalz, Fritz H. Frimmel, Christian Zwiener. Trichloramine in swimming pools e Formation and mass traner. Water Research 45 (2011)2681-2690.
[4] Ivan Černý. The significance of some nitrogen related hygienic parameters in swimming pools. Swimming Pool & Spa International Conference 2009 - London, March 2009
[5] Roberta Dyck, Rehan Sadiq, Manuel J. Rodriguez, Sabrina Simard, Robert Tardif. Trihalomethane exposures in indoor swimming pools: A level III fugacity model. Water Research 45 (2011) 5084-5098.

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