游泳池、嬉水池、水上樂園、等場館設計中存在的問題及解決措施
2014-8-22 14:09:41點擊：
游泳嬉水是極好的文體活，游泳館、游泳池、嬉水池、水上樂園遍布全球。隨著社會的發展，這些建筑與日俱增，在發達的美國，已有450萬座，中國的這類建筑，也如雨后春筍，比比皆是，正以迅猛的速度在發展，許多專家、工程師也都相繼遇到了泳池設計這一問題。
泳池嬉水工程的投資，少則幾十萬，多則幾千萬。而每年的運轉費用，少則數十萬，多則數百萬。它既是耗水大戶、又是耗電大戶和耗熱大戶。隨著能源的日益緊缺，隨著時代的迅速發展，我們應該在理論上深入研究，在設計上不斷改進，在這實踐中認真總結，逐步使問題得到解決。
許多國外的理論、實踐總結、經驗公式和各具特色的過濾砂缸，在各自的國度里都曾取得了一定的成功，便在群眾性泳池中使用，始終并不十分盡人意。近些年來，知用于人口眾多的我國的群眾性泳池中，顯得無能為力。
如何(he)簡化(hua)設計(ji)、簡化(hua)管理，減少基建投資，減少運(yun)轉費、維修費，如何(he)節(jie)水、節(jie)電(dian)、節(jie)熱能(neng)、節(jie)藥品、節(jie)人力，如何(he)在任何(he)情況下確保水質，是(shi)本文討論的內容。
一、把機房面積降下來
本篇文章來源：全自動軟水器 //qztptp.com
已建游泳池機房面積普遍偏大，從123-400m2不等（為便于說明，本文皆以標準為例）機房造價10-40萬元甚至更高，濾罐數2-6個都有，罐徑一般2-3m，立式居多，臥式較少，國外的機房設計得更是寬大。形成的主要原因是罐數多，擺開后必然占據較大的面積。
有的機房，除了過濾間外，還有加氯間、氯瓶間、加藥間、加熱間、工具間、藥庫、化驗室、控制室等。這種照大中型水廠配置的幫法，在任何超大型、任何高檔次的游泳館也是不需要的。水廠和泳池處理，雖然有共同之處，但卻是兩個完全不同領域的兩碼事。
（1）世界上幾乎幾不到≥1萬m3水的游泳館，而中型水廠的產水量都在幾萬m3以上，水量相差懸殊。
（2）水廠是無限的水，一次性通過；而泳池的水是有限的水，“無限”次通過。
（3）江河湖的原水水質可能驟變，而泳池的水質不可能驟變，沒有強烈外界因素的直接加入，泳池水質的變化是極為緩慢的。
（4）江河湖水常規處理主要靠投加混凝劑和助凝劑后沉淀和過濾，而泳池水處理要靠過濾、氧化和活化。泳池這幾千噸水的周而復始處理，當路子走對以后，并不困難，沒有必要人為搞得那么復雜。除了全部電動閥門控制的系統需要設置控制室外，手動系統和水力自動化系統都無此必要。其它房間更沒有單設的必要。對水力自動化系統來說，除了主機房和機房一角的加氯間外，不需要再設置任何房間。
水力自動化系統的機房總面積<50m2，主體是水力自動化曝氣濾機，占地面積不足90m2，它是一種結構緊湊的整體性機型，當前已有60套機型，日處理水量由100m2～30000m3。
二、把電耗降下來
游泳池水處理的唯一目的是解決水質問題。是采用壓有處理，還是采用無壓處理，只是個手段問題。對于0.000來，又回到0.000去的這一特定環境下的水處理領域，使用什么手段才是合理的呢？很顯然，對于原來沒有壓力要求的系統，做成重力系統更合理。
當處理流量(liang)Q相同(tong)的情況下，軸功率N與揚程H成正比。
一、綜合國內外壓力系統的設計水頭為：H1=15～35m
二、無壓系統的設計水頭H2
1 .水處理機房與泳池在同層，H2=3～5m.
2.水處理機房在泳池下(xia)層(ceng)。H2=4～6m.
注：無壓循環水理系統，初始水頭損失0.4m，終止水頭損失2.2m，正常運轉所需水頭3m-6m。這個數值主要取決于機房地面與泳池水在的相對關系。換句話說，同層、地面、半地下式機房，取決于處理機頂高于泳池水面的高度；下層、地下式機房，取決于水面高于機房地面的高度。因此，水處理設計與土建設計的配合是關鍵。
可以(yi)(yi)看出,在相同的(de)(de)(de)處(chu)理水量情況下,壓(ya)力系統的(de)(de)(de)電(dian)耗是無壓(ya)系統的(de)(de)(de)2.5倍以(yi)(yi)上。上百座館池的(de)(de)(de)大量運(yun)行經驗告訴我們，僅(jin)電(dian)量一項，每年可節(jie)約(yue)15~58萬。
三、把(ba)水(shui)耗(hao)降下來
取消自動補水池
在水的系統中，為了保持某一固定液面，補水池、補水箱往往是不可缺少的。除非控制水位的浮球閥或電磁閥已經損壞外，一般不會漏水。但對游泳池來說，補水池、補水箱不宜使用。開放中的游泳池是不存在固定的液面的，波動的游泳池液面造成的結果是，泳者不斷的入水，池水一次次地溢走，泳者不斷的出水，一次次的補水，永不停息，只有閉池時，才算結束。浪費的水超過30m3/h。對全球缺水的今天，應杜絕這種做法。
那一次次溢走的水，都是經過加熱的溫水，而一次次補進的水卻都是冷水，這才是池溫為什么迅速降低的根本原因。由于低溫水無休止的加入，每年多消耗標準煤超出百噸！
為了堵住這個耗水跑熱大漏洞，30多年來筆者走了一個漫長的全過程，逐漸縮小補水池為補水箱，又把補水箱縮小到只有300L，實踐證明，浪費的水量和熱量與補水池或補水箱的容量大小毫無關系，與采取何種型式的浮球閥與電磁閥也沒無關系。直到徹底取消補水箱，這個漏洞才堵注。結論是：不能依靠泳池波動水面來控制泳池液面。每年我國有上億噸水和幾十萬噸煤，由這里流掉！但取消補水池和補水箱以后，除了每池、每年帶來5~10萬元的效益外，未出理異常。
2、力圖取消平衡水池
一般設計平衡水池的主要目的是：調節泳者占據的池容。調節手段是：用（各種各樣的）浮球閥的補水，來保持固定的液面。實際上，在國內外的許多實例中，可以看到，平衡水池的水面與泳池水面安全一致，浮球閥也是控制著這個水面。不管它是叫平衡水池，還是叫調節水池，實際都是一個放大了的補水池。因此，它浪費的水量和熱量與補水池是完全相同的。這種平衡水池應淘汰。
還有一種設計，平衡水池的水面，或浮球閥控制的水面，明顯低于泳池的水面。開池時泳者擠出的水存入平衡水池，閉池時再打入泳池中。由于波動的泳池水面不會影響浮球閥，該形勢較好。但這種平衡水池補水浮球閥，必須比泳池液面低得多，浮球閥控制水面以上的容量，必須不小于高峰人流的總容量，通常不小于30m3，以儲存泳者擠出的水，閉池時把水送回泳池采取什么手段，也是麻煩事，國外的作法是把平衡池當作水泵吸水池來用，方法是簡單而有效的，可是能量白白浪費了不少。
眾所周知，那些平衡池、調節水池的容量有的雖然很大，但與泳池的容量相比，卻又是小巫見大巫。因此，如何開發泳池本身的調節作用，才是設計研究者的課題。
請看，無平衡水池館池的情況：當開池前特意把水放滿，通常15個人擠走1m3水，入池極限450人，擠走30m3水，在閉池時，水面下降應是30mm，實際上，由于池水充滿度總是100%，時刻有水溢走，溢走的水近10m3，閉池時測量水位降是30~41mm。這時池水少了40m3，造成池水的水位變化卻很微小，假如不去測量，往往不易發現。在一次開池時，只要有人入池，便雙失去了平靜的水面，更難發現這個水位差。隨著入池人員的增多，又一次達到高峰時，由于池水不再溢滿，溢走的水明顯減少，如此周而復始，可以達到一個動態平衡，也可以看出，開池時水面總是高于停池時的水面。眾所周知游泳池本身不僅有相當大的水量，而主要是它的水面很大。即使水量減少了100m3，水面才相差100mm。對于重大的國際比賽平說，只有對池水深度的嚴格規定，把泳池設計成無論什么時候都100%的溢滿，是一種很大的誤解，實用中并沒有這個必要。
然(ran)而，池底進水(shui)(shui)，周(zhou)邊溢(yi)水(shui)(shui)的(de)(de)設(she)(she)計，則又(you)心須絕(jue)對溢(yi)滿(man)，還要絕(jue)對溢(yi)流，否則，水(shui)(shui)處理(li)無法進行。然(ran)而，即使這(zhe)種型式，同樣(yang)可以啟(qi)用游泳池本身的(de)(de)調節功(gong)能，而需設(she)(she)置平衡水(shui)(shui)池。具體(ti)的(de)(de)做法是(shi)：泳池水(shui)(shui)面(mian)、周(zhou)邊溢(yi)水(shui)(shui)面(mian)、溢(yi)水(shui)(shui)溝(gou)蓋面(mian)示(shi)高皆(jie)為0.000，溝(gou)外側地(di)面(mian)皆(jie)為0.040的(de)(de)標高，然(ran)后(hou)四周(zhou)以1%的(de)(de)坡度坡向溢(yi)水(shui)(shui)溝(gou)。
順便提醒一下，池底進水，周邊溢水這種設計對土建施工要求極為嚴格，要求雙側共長100m的池邊上頂面，都必須在同一高度上，不行相差+1mm這幾乎是不可能的。常常一個工程要返工3~4次，最后依然有較大差距。在100m長度上， 高程相差1mm就相當于增大或縮小了Φ357mm管道的過水斷面積，高程相差1mm產生的結果是溢流出水不均勻。為了彌補這一缺陷， 歐美的作法是加大循環水量，由于浪費能量過大，很不適合我國國情。實際上，國際上這種下進上溢式（逆流式）方式。這是一個誤區，應立即杜絕這種錯誤方式。
采用這一作法的目的是，使漂流物能夠較快溢出池面。然而在拉水線時，便起不到這個作用。還有人認為，這一作法可以減少池底的沉淀物，實踐證明，沒有這個作用。因為池底進水口面積不到池底面積的1／10000，池水的平均上升速度不到0.07mm/s，除進水口的水流是自下而上外，周圍的水流都是自上而下的回流，沉淀照樣進行。
結論：盡量避免使用上升泉式，多用河道式。由土建配合，啟用游泳池本身的自我調節功能，力圖避免另設平衡池。
3、節約游泳池濾體的沖洗水量
游泳池濾體的沖洗水量，取決于工作周期、沖洗歷時、和沖洗強度三個因素。
濾體的工作周期：筆者曾對國內外的大量館池作過普查，了解到各館的工作周期都不一樣，從1天～7天都有，實質都是人為規定的一種作法、一種自己制訂的沖洗制度。有的水量浪費很大。其中也有正確的作法，按濾層阻力增加值實施沖洗。遺憾的是，它是手動的；當水質不好時，幾乎都誤認為是沖洗不夠造成的，人為提前沖洗和拉長沖洗的時間。國外還有一種輪沖的作法，如5個罐，每天沖1個，5天1個輪回。這種自動輪沖的作法，與我國手動沖洗的作法并沒有本質上的區別，與實際情況脫節，和水質沒有建立起任何關系。眾所周知，季節不同，地區不同，館的性質不同，人流量不同，人口素質不同，水的污染程度相差不是幾倍，而是百倍！死的（不管是手動的還是電動的）工作制度都不夠理想。國外的資料表明，盡管其人流數量遠遠少于我國，夏季水質變壞也屢有發生。
我們利用濾層阻力增加，水位自然升高的原理，實現了水力自動化控制。工作周期是一個變值，它隨季節、天氣、人流、污染程度的變化而變化。上百個館池的大量數據告訴我們，工作周期完全決定于水質。極限最短的工作周期和極限最長的工作周期相差百倍！一般冬季難得遇到自動沖洗的機會。
游泳池濾體的沖洗歷時：總括中外寫在書本上的資料為 5～8 min，實際普查結果為 15～30 min，個別的竟達到2h，調查中竟未見到一處是 5～8min，連國外的電動沖洗閥，也設定為15min。原因是管理或承包者怕沖不干凈影響水質？！這是一個很大的浪費。按常用的 φ2.5m罐計算，每一次沖洗水量，至少比需要的多消耗 38 m3／每罐次！。
沖洗歷時不應人為確定，應以開始流出清水的時間作為依據。我們測得的數據是， 2.0min后沖洗水濃度開始減小， 2.5 min后開始變清， 3.0min以內全清。于是，以水力學原理按此實測資料制造機型，實現水力自動控制，不受人為因素影響，它的沖洗歷時永遠是150s。
游泳池濾體的沖洗強度：中外公布的沖洗強度為 15～20 l／s·㎡，根據我們濾料情況，在機體的結構設計上，把沖洗強度提高為 32l／s·㎡，此時全部濾料翻滾攪搓，2.5 min內已淘洗潔凈。
結論：只(zhi)有(you)增大了(le)沖(chong)洗強度(du)，才能(neng)減少沖(chong)洗歷時，還必(bi)須(xu)依據(ju)水質(zhi)自身規(gui)律實現自動(dong)沖(chong)洗，才能(neng)做到(dao)節水。
四、 把熱耗降下來
在游泳館土建和采暖通風設計正確的情況下，池面蒸發和池身傳導不是熱耗的主要因素。游泳池水的熱耗主要取決于水耗，尤其在冬季水耗對熱耗的影響極大。調查的結果是，我國大部分館每年9、10月就開始加熱，直到次年4、5月份才停熱，熱耗很大。然而，對采用我們作法的我國北方館，由于冬季不補水，不換水，不用自來水消毒，春、秋兩季每月只需補熱l～2h，冬季每月補熱2次，每次1～2 h，每年累積補熱時間＜4 0 h。結論：節熱問題的實質是春、秋、冬季如何節水的問題。
我國冬季正處人流低谷，壓力系統也應該爭取不補水、不換水，可以盡量減少沖洗次數。
池溫降低的一個很重要的原因是，加藥、消毒都用自來水。每天加進冷水約有 5～20m3，有的遠大于20 m3，同時擠走的卻是溫水，尤其寒冷冬季低溫水的加入，使池溫迅速下降，幾乎需要每天啟用加熱系統，這是一個沉重的負擔。我們的作法是取之池水用之池水，既節約了水，又消除了降低水溫的因素。請大家今后的設計中應避免用自來水加藥、消毒。不要小看這個問題，僅此一項，每池每年可節約成千上萬噸水和千萬大卡的熱量！
另外，在調查中我們還發現，不少館的池水加熱系統設計得十分龐大不說，往往還用的是各種各樣的容積式換熱器。泳池本身就有特大容積，沒有必要再用容積式換熱器。容積式體積大，占地多，效率低，普通碳鋼的不能用，不銹鋼的造價又太高。只有不銹鋼板式換熱器（當前還沒有使用非金屬換熱的材料和技術）或其它更小型、更經濟、更快捷的措施才適合泳池水的換熱。
對于標準池來說，采用8～15㎡不銹鋼板式換熱器已經足夠，實踐中得出15㎡的 2 4～30 h加(jia)熱一(yi)(yi)池水(shui)(shui)，8㎡的 48～60 h加(jia)熱一(yi)(yi)池水(shui)(shui)。水(shui)(shui)一(yi)(yi)水(shui)(shui)、汽(qi)一(yi)(yi)水(shui)(shui)均可使用。池水(shui)(shui)加(jia)熱不要疏水(shui)(shui)器，因為冷(leng)媒 （池水(shui)(shui)）溫(wen)度低、流量(liang)大(da)、熱媒一(yi)(yi)蒸汽(qi)能(neng)迅速冷(leng)卻過冷(leng)的緣故。
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