隨著人民生活水平不斷提高，國內相繼興建了許多大型室內游泳館。由于室內游泳館投資高，運行費用大，室內條件與普通建筑有較大差異，尤其在冬季可能出現圍護結構結露問題，本文將針對游泳館冬季防結露設計中的一些問題進行分析。

本文使用的一些符號說明：

G——蒸發量 kg/h Ψ RH ——相對濕度 %

T——溫度 ℃ ρ——密度 kg/m3

Pq——水蒸汽分壓力 Pa V——風速 m/s

Pqb——飽合水蒸汽分壓力 Pa A——泳池面積 m2

U——傳熱系數 W/m2 *℃ R——熱阻 m2 *℃/W

K——材料傳熱系數 W/m2 *℃ L——通風量 m3/h

B——大氣壓 Pa X——絕對濕度 kg /kg

Cp——空氣比熱 kJ/kg*℃ α——內表面傳熱系數 W/m2 *℃

為便于說明，本文以杭州某在建的室內游泳館作為例子進行分析，室外參數以杭州地區為準，池水溫度暫定為26℃，游泳館外型見圖1，室內見圖2。游泳館室內面積為3000m2，水池面積為1400m2，包括一個標準泳池和一個淺水區，圍護結構以彩鋼板和玻璃為主。

對于室內游泳館空調設計而言，室內參數的確定是最為重要的，只有在確定了室內參數后，才能進行室內負荷，發濕量及通風量的相應計算，而室內參數的選擇也會影響到初投資及運行費。

表1是《體育建筑空調設計》給出各國游泳館采用的設計參數[1]

表2給出了國家衛生標準[2]：

表3列出了《體育建筑設計規范》中游泳館設計參數[3]：

表3與表1、2的最大區別，就是在表1、2中明確了室內溫度與池水溫度關系，而表3并未強調這一點，同時規范中采用了“宜”字，表明可按當地氣象條件和建筑本身特點選擇合適室內設計參數。

游泳館室內溫度高，發濕量大，如果設計不當冬季會出現圍護結構結露現象。由于結露現象會引發許多問題，因此，這里的討論均以冬季防結露設計為前提。現在國內防結露設計主要采取加強圍護結構保溫性能和提高圍護結構內表面溫度的辦法（如送熱風或熱輻射的辦法）。筆者認為也可以從另一個角度來解決這個問題，即降低室內露點溫度的辦法。

露點溫度可由兩個參數確定——室內溫度和室內相對濕度——由于室內溫度選擇范圍較小，為方便記，這里把室內溫度設為28℃(池水溫度+2℃)。而室內相對濕度變化范圍較大，本文重點討論相對濕度的變化對游泳館空調設計的影響。

我們選擇三個相對濕度參數作比較：Case1: ψ=70%，Case2: ψ=60%，Case3: ψ=50%。在28℃時對應的露點溫度：Case1:22.0℃、Case2:19.5℃、Case3:16.8℃。為防止結露，圍護結構內表面溫度取比相應露點溫度高1℃[1]，分別為23.0℃、20.5℃、17.8℃，根據圍護結構內表面溫度可據公式（1）計算出防結露所需之U值[1] :

U(Tn－Tw)= α(Tn－Twn) （1）

Tn——室內溫度 ℃

Tw——室外溫度 ℃

Twn——圍護結構內表面溫度 ℃

α——內表面傳熱系數，α值的計算有專門論述，為方便計，此取8.7w/m2*℃

根據U值，可相應計算出圍護結構材料傳熱系數K。

池面蒸發量按公式(2)計算[4]：

G=（α+0.00013V）×(Pqb－Pq)×A×B/B’ （2）

α——擴散系數，取值0.00017kg/m2*h*Pa

V——池面風速m/s

B’——當地實際大氣壓Pa

排除室內濕負荷所需通風量按公式(3)計算[1]：

L= （3）

△d——室內外含濕量差 kg/kg

ρ——取值1.2kg/m3

三種情況計算結果見表4：

*僅為新風部分加熱量，從-4℃加熱到28℃

根據上述K值，分別選取圍護材料，彩鋼板采用100mm厚保溫材料（傳熱系數：0.37W/m2*℃），能滿足三種情況的要求。玻璃部分Case1須采用中空LOW-E低幅射玻璃，價格為350元/m2，K=1.34W/m2*℃，Case2采用中空玻璃315元/m2，K=2.13W/m2*℃，Case3可采用普通玻璃，K=4.56W/m2*℃，價格80元/m2，具體造價及運行費見表5：

*1：玻璃是圍護結構最薄弱部分(除節點外)，價格差異也較大，為方便計，此處不考慮其余圍護結構部分造價差異，僅比較了玻璃部分，價格與熱工性能參考了沈陽遠大鋁業有限公司參數。

*2：設備造價部分僅考慮了通風（進排風）部分，其余部分由于變化量較小，也不予考慮。

*3：運行費僅指通風部分耗電量及新風加熱部分，至于由于蒸發量變化引起補充水及加熱部分由于量比較小，亦不考慮。冬季按運行時間3個月，每天8小時計算。

由表4可以看出(此表只能示意)，在室內溫度不變的情況下，相對濕度取值越高，其運行費會較低，但圍護結構材料投資較大，節點處理也較復雜；反之，亦然。

室內取不同相對濕度耗能關系可參見圖3[5]。

圖3是國外對一個室內游泳池做的測試，具體條件不明，但基本可以看出不同室內條件下耗能的差異，以及采用了節能技術后節能的比例。

此圖與我們的分析結果是一致的。因此為達到一個最佳的經濟效果(綜合費率最低)，設計人員應對室內參數的選擇做仔細的分析比較。

實際工程中室內相對濕度取用，可參考公式（4）[6]：

ψ=55+0.25Tw(%RH) （4）

Tw——室外溫度℃

此公式為國外一個計算公式，可以為我們的設計提供一個參考。但具體的取值，仍應根據當地氣象條件和建筑本身特點做相應的計算。

為使室內游泳館綜合造價最合理，同時在各不同季節能經濟運行，設計有必要根據各季節室外氣象條件的不同選取不同的室內設計參數：

3.1 夏季：

室內溫度和RH值均取允許值的高限值，當自然通風能滿足要求時，應采用自然通風。當自然通風不能滿足要求，可由空調系統對部分補風進行除濕降溫處理，以達到室內設計參數。

3.2 冬季：

室內溫度取允許值的低限值，而RH值冬季應分為兩個運行模式選取：有結露可能時和無結露可能時。

如當室內參數為28℃、70%（RH）圍護結構U值為2.04 w/m2*℃時，室外溫度大于10℃，圍護結構便不會產生結露現象。此時可設定當室外氣溫大于10℃時，室內參數均取28℃、70%（RH），當室外氣溫小于10℃時，室內溫度取28℃，而RH取值可按圖4所示來選取(即B點對應的RH值)。

3.3 過渡季：

室內溫度取允許值的低限值，RH值取允許值的高限值。當自然通風可以滿足要求盡量采用自然通風。當室外濕度偏高而溫度偏低時，系統應能進行除濕升溫的處理。

3.4 閉館時段：

在游泳館閉館時，冬季室內溫度取值班溫度（如5℃），RH值應能滿足不結露要求。過渡季及夏季在閉館時進行自然通風。控制室內RH值不高于90%。

上述運行的實現必須要求有相應控制，關于室內游泳池控制的內容可詳見相關文章。

游泳館一般均是高大空間，室內溫度場、濕度場和速度場的分布非常復雜，以上論述均是考慮室內溫度場、濕度場和速度場是均勻分布的，與實際的狀況有較大不同，因此有必要進行室內溫度場、濕度場和速度場的模擬，以發現室內最不利的薄弱點，來進行相應的設計。我們委托同濟大學對此工程作了CFD模擬。模擬采用三維單精度分離隱式穩態解算器。所使用到的計算方程包括連續性方程，k-ε湍流動量方程，能量方程和組分傳遞方程。壓力速度耦合算法為SIMPLE算法。壓力離散差分格式采用標準離散差分格式，其它變量采用一階迎風格式。CFD模擬了三種室內參數，28C 70%，28C 60%，28C 50%。下面是最終采用參數28C 50%的模擬結果[7]：

圖5-6分別是室內溫度場、濕度場模擬圖：

由分析結果可見，即使理論上經過計算不會發生結露現象，但由于室內溫度場、濕度場和速度場的不均勻性，在局部區域仍可能產生結露現象，必須根據模擬結果對薄弱部位采取相應加強措施。

5.1 室內濕量計算

技術措施給出了水面蒸發量計算公式(2) [4]：

G=（α+0.00013V）×（Pqb－Pq）×A×B/B1 （2）

《體育建筑空調設計》給出了另一個計算公式(5) [1]：

G=0.0075×(0.0152V+0.0178)×(Pqb－Pq)×A （5）

上述兩個公式較為近似，但有一個缺點，均未給出相應計算條件。

一些國外資料研究表明活動池面比靜止池面蒸發量要高出很多。

公式（6）給出了國外計算游泳池蒸發量的公式[6]：

（6）

Cp——室內空氣比熱J/kg k

α取值見表10

蒸發率 傳熱系數 時段(工作日) 時段(星期六 時段 (禮拜天關閉時間)

α 開放時間 開放時間

(W/m2K) 8.00~21.00 6.00~18.00

Maximum 5.8 08.00-12.00，15.00-18.00 06.00-09.00，12.00-15.00 -

Medium 3.8 12.00-15.00，18.00-21.00 0.900-12.00，15.00-18.00 -

Minimum 1.8 00.00-08.00 00.00-06.00，18.00-24.00 00.00-24.00

公式(7)給出了ASHRAE的泳池計算公式[8]：

G=4x10-5×A×(Pw-Pa)×Fa [kg/s] (7)

Pw-池水溫度對應的飽和水蒸汽分壓力，kPa

Pa-室內露點溫度對應的飽和水蒸汽分壓力，kPa

Fa-活動系數，取值見表11

根據三種公式的計算結果，公式2、5得出的發濕量最大，公式6得出的發濕量最小，公式7得出的發濕量居中。

由于發濕量計算關系到游泳館設計的成敗，因此，筆者希望國內能對這個方面做更為細致研究，以提供一個能進行工程計算的公式。

5.2 室內參數的確定：室內相對濕度的問題上面已討論過，而如果能相應降低冬季室內溫度不僅可以減少室內負荷，亦可降低露點溫度，其好處是顯而易見的。國外最新資料表明，在室溫與水溫相同的條件下，人亦可以有較好的舒適感，由于一般游泳館冬季采暖均采用了輻射加熱風采暖，從舒適角度講，適當降低室內溫度亦是可行的，而具體什么溫度最合適，仍需進一步實驗。

5.3 高校室內游泳館的設計問題：由于游泳將成為高校學生必修項目，許多高校開始興建室內游泳館。由于高校游泳館較為特殊，一是其非贏利性質，二是它的對象單一而且特殊。由于其非贏利性質，較低造價和運行費是設計人員必須考慮的；而針對其對象和用途的特殊性——均為年輕人，體質好，且為學習訓練用——是否可采用不同于社會游泳館參數，比如冬季池水溫度取24℃室溫取25℃，以相應降低造價和運行費。這僅是筆者的一個不成熟的想法，還有待相關專家考證。

由上面的分析可知，在冬季，為防止結露，采用較低的相對濕度，可以降低圍護材料造價及復雜度，而在夏季和過渡季節無結露危險時則采用較高相對濕度，以便最經濟運行。通過合適的選擇不同季節的室內參數，使設計更為經濟、合理和節能。當然設計應結合相應辦法——如提高圍護結構內表面溫度等來解決結露問題，采用輻射采暖以提高熱舒適性等——以達到最佳設計之目的。

對于室內游泳館一些目前仍不明確的問題如室內發濕量的計算及相應的設計標準等，筆者迫切希望有關部門和專家能切實應對，提出相應解決辦法，以便工程設計人員運用。

1．鄒月琴，賀綺華.體育建筑空調設計.北京.中國建筑工業出版社，1991

2．中華人民共和國國家標準游泳場所衛生標準.GB9667-88

3．體育建筑設計規范. JGJ31-2003 J265-2003 中國建筑工業出版社，2003

4．全國民用建筑工程設計技術措施-暖通空調動力.（2003）建設部工程安全監督與行業發展司 中國建筑標準設計研究所

5．Renato M.Lazzarin and Giovanni A.Longo. Applied thermal Engineering， 1996， Vol 16.No.7.99:561-570

6． L. Johansson， L.Westerlund， Applied Energy ，2001，70 :281-303

7．浙江財經學院游泳館CFD模擬報告. 同濟大學， 2004.1

8．ASHRAE Applications Handbooks(SI) 4.6