分层空调解决游泳馆结露问题的研究

引言

室内游泳馆的主要特点是高温高湿、负荷大、能耗高，而且越来越多的游泳馆采用大面积的玻璃窗，这些因素使得围护结构表面结露问题在游泳馆使用过程中突出出来。

常规的防止游泳馆结露的办法有增大围护结构的热阻，降低室内相对湿度和提高围护结构内表面温度，这些办法基本上能解决围护结构的大面积结露，但是不能避免局部薄弱区域的结露。本文采用合理的分层式气流组织方式，消除以往的分层空调中存在的垂直方向大温差和水平方向温度分布不均的问题，在满足舒适度和节能的基础上避免围护结构的结露。

1  游泳馆几何模型

本文选取寒区某游泳馆为算例。为了对游泳馆室内的结露情况有较好的研究，取具有对称结构的比赛大厅的一半作为研究对象，并且对研究对象进行了一定的简化处理。为了突出结露问题，仅分析冬季运行工况。模型的具体尺寸：高度Y方向14m，宽度x方向23.76m，长度z方向35m。泳池的尺寸为18.76m~25m×3m。

2  游泳馆气流组织形式

本文对游泳馆模型气流组织的设计方案如下：

馆内风管布置分3层，底层标高3．50m，沿外墙设置，风口形式为散流器，其作用有两个，一是形成外墙及外窗热风幕，二是创造泳池边走道上的舒适空调环境，池边行走区距地面2.4m处的任一点，设计空气速率都控制在0.13m／s以下，避免给室内人员造成吹风感；第二层风管也沿外墙设置，标高8.1Om，风口形式为圆形喷口，出风吹向池面，它的主要作用是给池内的人员提供适当的温度；第三层风管设置在接近屋顶处的网架内，标高为网架上桁架下方1.5m处，风口形式为扁形喷口，出风吹向屋顶，防止顶棚结露。在顶棚同一标高处设两行排风管，控制室内的负压，排风口尺寸为：4m×O.5m，并列两排于顶棚。室内同时设有侧墙回风，侧墙回风口尺寸：0.5m×2m，分布于南北两侧墙。回风管设在馆内的顶棚内。

3  防结露效果分析

设计工况：送风温度36℃， 含湿量16.26g／kg，风口间距6m，底层风口平送，二三层风口侧送，安装角度0°。模拟结果及分析：

从图1和图2看出：壁面温度在25℃～30℃之间。在两壁面交线上，温度较低，在21℃～22℃之间。回风口附近温度在30℃左右。底部散热器附近温度在35℃以上。屋顶温度在23℃～30℃之间。在屋顶与壁面交线上，由于顶部风口射流的影响，温度在29℃～32℃。回风口附近温度在30℃以上。

从图3和图4看出：壁面相对湿度在55％～65％之间。在两壁面交线上，相对湿度较大，局部区域达到70％以上，但仍在75％以下。回风口附近相对湿度稍高，在60％左右。底部散热器附近相对湿度在50％以下。屋顶相对湿度在50％～65％之间，在四个转角处相对湿度较高，接近70％。屋顶与侧壁交线的相对湿度在53％～65％之间。

对空间温度场分析发现：空间温度在28℃～37℃之间。垂直方向温差5℃左右，上部空间温度较高。3.5米以下部分温度比较均匀。池区内温度稳定在31.2℃～32℃之间。

最后得出：在该气流组织方式和送风参数下，房间的空气温度在28℃～32℃之间，容易结露的侧壁和屋顶温度分布在23℃以上，很少的局部区域在22℃以上，满足不结露要求。垂直方向上，以往的分层空调中存在的大温差现象已经消失。房间的相对湿度在50％～65％之间，靠近壁面处相对湿度有所增大，但仍在75％以下。下部空间相对湿度稍大，但垂直方向的分层现象并不明显 通过对速度场

的分析发现，房间中速度分层比较明显，2.4m以下人员活动的主要区域速度都在0.2m／s以下，满足规范和设计要求，房间上部风速较高，在1m／s以上，较大的风速正好把上部空间积存的高温高湿的空气排走，保持上部空间的温湿度在一定的范围内，防止顶棚结露。

4  方案优化

总体看来，该气流组织方式已经达到了防止结露的目的。但是房间中的温度大部分比设计温度要高，相对湿度要低，虽然这样对防结露更有利，但从经济节能的角度，该方案有必要进一步优化。

影响房间流场分布的因素主要有送风温度、相对湿度、风速、风口形式、风口问距、风口送风角度等。以往的设计研究作表明方形风口避免结露的发生比圆形风口更有效，这也是本文顶部送风采用方形风口的原因。笔者对送风温度、送风的相对湿度、送风速度、风口间距、风口的送风角度的不同工况分别进行了进一步的模拟分析，现将分析比较的结果列于表中(表1)。

表1 模拟结果对比表

由表1得出：送风温度最好≥32℃ ；相时湿度应＜55％；上两层风口的风速最好在6m／s、4m／s以上，下层风口的风速不要过大；上层风口角度在上扬l5o左右贴附效果较好，中部风口在下倾15°。时需适当加大风速，下部风口负责池边区域的空气调节，送风角度在15。以上为宜；上部风口间距可以适当加大，不会造成太大影响，中、下风口间距对流场影响比较大，最好在7m以下。

5  结论

本文采用的气流组织方式消除丁以往大空间中分层空调的温度分层现象，室内空气温度分布更加均匀，侧壁上不存在明显的低温部位，即使最不利的壁面交线上结露的可能也很小，因此该气流组织方式可以避免室内游泳馆发生结露。

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