游泳馆池设计中节能问题的探讨

游泳馆池设计中节能问题的探讨 第l2卷第6期 2O06年6月 水利科技与经济 WaterConservancyScienceandTechnologyandEconomy Vo1.12No.6 Jun.,2O06 游泳馆池设计中节能问题的探讨 张志刚,李颖莉 (机械工业部第四设计研究院,河南洛阳471039) [摘要]针对游泳嬉水 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 投资大,运行费用高的问题,从如何降低工程造价及水耗,电耗, 热耗几个方面论述了自己的观点.同时对游泳池设计中循环周期,充放水时间的设 定,池水的 消毒,进出水口,溢水沟的设计等提出建议. [关键词]游泳馆池;循环周期;节能 [中图分类号]3T1201.5[文献标识码]A[文章编号]1006—7175(2006)06—0350—02 ProblemonSavingEnergyinDesignofSwimmingPool ZHANGZhi—gang,LIYing—li (ScivicEngineeringCorporation,HenanProvince,Luoyang471039,China) Abstract:Inthispaper,inallusiontotheproblemofhugeproj~inv— e~a'nentandhighoperatingcost,theauthorexpati— ateonhowtoreduceprojectinvestment,watercost,electricitycostandheatcost.Andalsogive nscHl1esuggestionO11$wiIn- Iningpooldesignaboutcirculatingperiod,settingtimeofwatersupplyanddischarge,disinfe ctionofwaterinpool,designof inletoutletandover~owslot. Keywords:swimmingpool;e~dlngperiod;sangenergy 1减小机房面积 已建游泳池机房面积普遍偏大一般为120,400m2不 等(为便于说明,本文皆以标准池为例),造价10,40万元 或更高.滤罐数2,6个,罐径一般为2,3m,立式居多. 有的机房.除了过滤间外,还有加氯间,氯瓶间,加药间, 加热间,工具间,药库,化验室,控制室等.这种照搬大中 型水厂配置的作法.在任何规模,档次的游泳馆也都是不 需要的.因为:?两者水量相差悬殊;?水厂的水是一次 性处理;而游泳池的水是循环处理;?江河湖的原水水质 可能骤变,而游泳池的水质不可能骤变;?江河湖水常规 处理主要靠投加混凝剂和助凝剂,而游泳池水处理主要 靠过滤,氧化和活化.所以除了全部电动阀门控制的系 统需要设置控制室外.手动系统和水力自动化系统都无 此必要. 2降低电耗 游泳池水处理的唯一目的是解决水质问题,采用有 压或无压处理只是个手段问题.对于由?0.000来,又回 ?0.000-~的这一特定环境下的水处理领域,显然做成重 力系统更为合理,利用公式N=. 式中?为水泵轴功率,kW;p为水泵流量,m3/h;H为水泵 扬程,m;刁为水泵效率,%. 在p相同的情况下,?与日成正比.综合国内外压力 系统的设计水头为:=15,35m.再看无压系统的设 计水头为.当水处理机房与游泳池在同层时,//2=3, 5m;当水处理机房在游泳池下层时,=4,6m. 篆5州,7 可以看出,在相同的处理水量情况下,压力系统的电 耗是无压系统的2.5倍以上.现有的游泳池运行经验告 诉我们.仅电量一项,可节约15,58万元/a. 3降低水耗 3.1取消自动补水池 在水的系统中,为了保持某一固定液面,补水池,补 水箱往往是不可缺少的.但对游泳池来说,其液面始终 是波动的,一次次地补水直到闭池,浪费的水超过 [收稿日期]2005—12—19 [作者简介]张志刚(1970一),男,工程师,从事给排水工程设计工作;李颖莉(1978一), 女,助理工程师,从事给排水工程 设计工作. ?--—— 350?--—— 张志刚,等:游泳馆池设计中节能问题的探讨第6期 3om3/h,应杜绝这种作法.而且溢走的是经地加热的温 水,而补进的却是冷水,这才是池温为什么会迅速降低的 根本原因.根据笔者的实践,浪费的水量和热量与补水 池或补水箱的容量大小无关,与采取何种型式的浮球阀 与电磁阀也无关,只有彻底取消补水箱,这个漏洞才堵 住.因此,不能依靠游泳池波动水面来控制游泳池液面. 在取消补水池和补水箱后,除了每池带来5,10万元/a 的效益外,未出现异常. 3.2力图取消平衡水池 一 般设计平衡水池的主要目的是:调节泳者占据的 池容.调节手段是用浮球阀控制补水,保持固定的液面. 平衡水池实际是一个放大了的补水池,它浪费的水量和 热量与补水池是完全相同的.这种平衡水池应淘汰. 还有一种设计,平衡水池的水面明显低于游泳池水 面.开池时泳者挤出的水存入平衡水池,闭池时再打入 游泳池中.这种平衡水池补水的浮球阀,必须比游泳池 液面低得多,浮球阀控制水面以上的容量必须不小于高 峰人流的总容量,通常/>30m3,以储存泳者挤出的水.闭 池时把水送回游泳池,国外的作法是把平衡池当做水泵 吸水池来用.方法是简单而有效的,可是能量白白浪费 了不少. 众所周知,游泳池的容量远远大于平衡水池,因此如 何开发游泳池本身的调节作用,才是设计研究者的课题. 无平衡水池的馆池观察结果 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 明,开池前特意把水放满, 通常15人挤走的水量约为1,入池极限450人,共挤走 3onl3水,闭池时水面下降仅3or姗.实际上,即使对于重大 的国际比赛,也只有对池水深度的严格规定,并没有对水 面提出必须绝对溢满的要求.所以说,把游泳池设计成无 论什么时候都100%溢满,实用中并没有这个必要. 然而,对于池底进水周边溢水的设计,则又必须绝对 满溢,否则水处理无法进行.此时的具体作法应是游泳 池水面,周边溢水面,溢水沟盖面标高皆为0.000,沟外侧 地面皆为0.040的标高,然后四周外以1%的坡度坡向溢 水沟.但这种设计对土建施工要求极为严格,要求双侧 共长100m的池边上顶面,都必须在同一高程上.常常一 个工程要返工3,4次,最后依然有较大差距.在100m长 度上,高程相差1眦n就相当于增大或缩小了奶57咖rl管道 的过水断面面积,高程相差1一产生的结果是溢流出水 不均匀.为了弥补这一缺陷,欧美的作法是加大循环水 量,由于浪费能量过大,很不适合我国国情.采用这一作 法的目的是,使漂流物能够较快溢出池面.然而在拉水 线时,便起不到这个作用.还有人认为,这一作法可以减 少池底的沉淀物,实践证明没有这个作用.因为池底进 水口面积不到池底面积的1/10000,池水的平均上升速度 不到0.0??n/s,除进水口的水流是自下而上外,周围的水 流都是自上而下的回流,沉淀照样进行. 建议应尽量避免使用升流式,多采用推流式.由土 建配合,启用游泳池本身的自我调节功能,力图避免另设 平衡池. 3.3节约游泳池滤体的冲洗水量 游泳池滤体的冲洗水量,取决于工作周期,冲洗历时 . 和冲洗强度3个因素 通过对大量馆池滤体的工作周期进行普查,从1, 15d都有,实质都是一种自己制订的冲洗 制度 关于办公室下班关闭电源制度矿山事故隐患举报和奖励制度制度下载人事管理制度doc盘点制度下载 .正确的作 法,按滤层阻力增加值实施冲洗.遗憾的是,它是手动 的,当水质不好时,几乎都误认为是冲洗不够造成的,人 为提前冲洗和延长冲洗的时间是经常发生的,水量浪费 很大.国外还有一种轮冲的作法,如5个罐,每天冲1个, 5天1个轮回.这种自动轮冲的作法,与我国手动冲洗的 作法并没有本质上的区别,与实际情况脱节,和水质没有 建立起任何关系.众所周知,季节不同,地区不同,馆的 性质不同,人流量不同,人口素质不同,水的污染程度相 差百倍!死的(不管是手动的还是电动的)工作制度都不 够理想. 利用滤层阻力增加,水位自然升高的原理,实现了水 力自动化控制.工作周期是一个变值,它随季节,天气, 人流,污染程度的变化而变化.大量数据表明,工作周期 完全决定于水质.极限最短的工作周期和极限最长的工 作周期相差百倍!一般冬季难得遇到自动冲洗的机会. 游泳池滤体的冲洗历时:总括中外资料为5,8rain, 实际普查结果为15,30min,个别的竞达到2ho原因是管 理或承包者怕冲不干净影响水质,这是一个很大浪费,按 常用的中2.5n罐计算,每一次冲洗致少比需要的多消耗 38水. 冲洗历时不应人为确定,应以开始流出清水的时间 作为依据.测得的数据是:2.5min后冲洗水浓度开始减 小,3.0rain后开始变清,3.5min以内全清.于是,根据水 力学原理按此实测资料制造机型,实现水力自动控制,不 受人为因素影响. 游泳池滤体的冲洗强度:中外公布的冲洗强度为15 , 2oL/(s?m2),根据使用的滤料情况,在机体的结构设计 上,把冲洗强度提高为32L/(s?),此时全部滤料翻滚搅 搓,3rain内已淘洗洁净. 所以只有增大了冲洗强度,才能减少冲洗历时,还必 须依据水质自身规律实现自动冲洗,尽量消除人的随意 性的影响之后,才能做到节水. 4降低热耗 游泳池水的热耗主要取决于水耗,尤其在冬季水耗 对热耗的影响极大.调查的结果是,我国大部分馆每年 9,10月就开始加热,直到次年4,5月份才停热,热耗很 大.然而,对采用本文建议作法的我国北方馆,由于冬季 不补水,不换水,不用自来水消毒,春,秋两季每月只需补 热1次1,2h,冬季每月补热2次,每年累积补热时间 <40ho亦即,节热问题的实质是春,秋,冬季如何节水的 问题.我国冬季正处人流低谷,压力系统也应该争取不 补水,不换水,可尽量减少冲洗次数. (下转第358页) 一 35l一 第12卷第6期 2006年6月 水利科技与经济 WaterConservancyScienceandTechnologyandEconomy Vo1.12No.6 Jun.,2006 [16]叶自桐.利用盐分迁移函数模型研究入渗条件下土 层的水盐动态[J].水利,1990,(2):1—8. [17]杨金忠,蔡树英.地下水动态预报的多层递阶组合模 型[J].水科学进展,1995,6(2):lOl—lO6. [18]吴吉春,薛禹群,谢春红.越流含水层系统中的溶质 运移方程[J].水文地质工程地质,1998,(1):30—31. [19]吴耀国,吴运伟.饱和与非饱和流溶质运移的实验研 究与数学模拟[J].勘察科学技术,1998,(5):37—39, 45. [20]MoldrupP,DERolsten,JAanan$el1.RapidandNu— merleallyStableSimulationofOne—DimensionalTransient WaterFlowinUnsatttmted,LayeredSoils[J].SoilSOi. 1989,(148):219—226. [21]MoldrupP,TYmnaguchi,JAanan$ell,eta/.AnAe— curateandNumericallyStableModelforOne---Dimension? alSoluteTransportinSOa~[J].SoilSci.1992,(53):261 — 273. [22]毛萌,任理.室内滴灌施药条件下阿特拉津在土 ?一I---6---6---1-.---1- 壤中运移规律的研究I.物理模型与参数确定[J]. 水利,2005,36(5):581—587. [23]李荣华,陈仲英.微分方程广义差分法[M].长春:吉 林大学出版社,1994. [24]陈研,郭永强,胡克林,等.求解土壤溶质运移方程 的广义迎风差分法[J].农业工程,2005,21(4): 16—19. [25]任理.混合拉普拉斯变换有限单元法计算二维地 下水溶质运移问题[J].水利,1997,(4):17—25. [26]任理,李保国,曾凡,等.土壤溶质运移两种新的 求参方法的应用[J].水利,1999,(11):1—6. 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(上接第351页) 池温降低的另一个很重要的原因是加药,消毒都用 自来水.每天加进冷水约有5,20m3,有的远>20m3,同 时挤走的却是温水.尤其寒冷冬季低温水的加入,使池 温迅速下降,几乎需要每天启用加热系统,这是一个沉重 的负担.我们的作法是,取之池水,用于池水,既节约了 水,又消除了水温降低的因素. 另外,在调查中还发现,不少馆的池水加热系统采用 容积式换热器.容积式体积大,占地多,效率低,普通碳 钢的不能用,不锈钢的造价又太高.不锈钢板式换热器 或其它更小型,更经济,更快捷的 措施 《全国民用建筑工程设计技术措施》规划•建筑•景观全国民用建筑工程设计技术措施》规划•建筑•景观软件质量保证措施下载工地伤害及预防措施下载关于贯彻落实的具体措施 才适合游泳池水的 换热.对于标准池实践表明15的板式不锈钢换热器24 — 3oh可加热一池水,8的48,6oh可加热一池水,水一 水,汽一水均可使用.因为冷媒(池水)温度低,流量大, 热媒(蒸汽)能迅速冷却的缘故,池水加热不要疏水器. 5游泳池的设计 游泳池的循环周期和循环流量是一个问题的两个方 面.循环周期和循环流量决定系统处理能力的大小,总 造价的高低和运营费用的多少,因此它是游泳池水处理 设计最重要的数据.综合国内外的各种馆池,循环周期 最短者为1h,最长者为12h.而循环周期相差1倍,就是耗 电量相差1倍.硬性规定循环周期是不恰当的,那么应怎 样理解和对待这个问题呢?把重点放在水处理除污能力 和确保高质量出水土.从中外游泳池,凡开群众场时,到 了夏季人流高峰期,水质变坏的事实看,无论多短的循环 ?-——— 358?-——— 周期,无论多大的循环流量都无济于事.为何单纯砂滤 显得无能为力呢?因为缩短循环周期,加大循环流量的 结果是,一次次的在密闭容器里穿透,形成无效空转.能 不能把主攻方向改变为提高除污能力,确保出水质量和 水的氧化与活力上呢?我们试着这样作了,在很多项目 上取得了成功. 首先的问题是如何避免新,旧水的过度掺合.推流 式远比升流式要好,带扩散喇叭的微流速水口比小口径 高流速的水口要好.严格杜绝国外高速射流进水的错误 作法.推流式用N个DN100带q~300喇叭的进水口较好 地解决了这一问题,使池水基本可以均匀推进. 还可以用变换循环流量的 办法 鲁班奖评选办法下载鲁班奖评选办法下载鲁班奖评选办法下载企业年金办法下载企业年金办法下载 来对应.降低功率, 减小流量,增加水泵台数.一般选泵3,4台,按最大循环 流量的25%,33%选泵,冬天1台泵转,春秋1,2台泵 转,夏季2,3或3,4台泵转.基本选3台泵,已解决了 流量的变送问题. 也可以用连续或间歇循环的办法来适应.冬季工作 8h,春秋工作12,16h,夏季24h.深化水处理的性能,提 高设备的功能,增加处理的水量.新机型的滤速在0, 50m/h的范围内任意工作,出水浊度<0.4ms/L,溶氧量 增加,活化性增强.这就没有必要增加穿过滤层的次数. 现在提出一个不容忽略的问题,压力系统是全密闭的,过 多的循环次数并不能改善水质.之所以采用敞开的手 段,主要目的是在于曝气——加氧,使池水每进机一次, 都有2次曝气加氧过程,增加了活化性,有了去除有机物 质的能力.实践证明,无论是什么性质的游泳池(包括儿 童嬉水池),人流高峰期每天有2次的循环足矣.