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游泳馆池设计中存在的问题
游泳馆池设计中存在的问题及解决措施
王清熙
北京市沃奇新德水处理开发公司
前言
“游泳馆池设计中存在的问题及解决措施”一文发表于一九九八年全国水处理大会,一九九八年第3期“给水排水技术动态”,一九九八年第8期、第9期“给水排水”。
受到了中外水处理界的高度重视,受到国家有关部门的高度重视,已收录入“中国建设科技文库”和“中国改革开发的理论与实践”。
本文对全国设计者有重要的指导意义。
至于1989年12月26日工程建设标准化协会“游泳池给水排水设计规范”,尽管并非法规,只是“为了满足设计需要”,“推荐给有关工程建设设计单位使用”(摘自它的前言)。
但十年来竟被设计单位误认为是“规范”,造成极大的损失。
该小册子是十年前人们的一种认识,与实际情况有极大的差异,又仅只谈到一种金属压力罐的使用,而金属压力罐被引入泳池水处理领域,一个世纪来,证明并不适宜,请全国设计者务必慎用。
一、把机房面积降下来
八、游泳池的进水出水口
二、把电耗降下来
九、游泳池的溢水沟
三、把水耗降下来
十、游泳池的充放水时间
四、把热耗降下来
十一、游泳池组的设计
五、游泳池的循环周期和循环流量
十二、游泳池循环系统的自控
六、游泳池水的消毒
十三、水力自动化处理系统
七、游泳池循环系统的材质
游泳馆设计中存在的问题及解决措施:
把机房面积降下来
游泳嬉水是极好的文体活动,游泳馆、游泳池、嬉水池、水上乐园遍布全球。
随着社会的发展,这些建筑与日俱增,在发达的美国,已有450万座,中国的这类建筑,也如雨后春笋,比比皆是,正以迅猛的速度在发展。
许多专家、工程师也都相继遇到了泳池设计这一问题。
泳池嬉水工程的投资,少则几十万,多则几千万。
而每年的运转费用,少则数十万,多则数百万。
它既是耗水大户、又是耗电大户和耗热大户。
随着能源的日益紧缺,随着时代的迅速发展,我们应该在理论上深入研究,在设计上不断改进,在实践中认真总结,逐步使问题得到解决。
许多国外的理论、实践总结、经验公式和各具特色的过滤砂缸,在各自的国度里都曾取得了一定的成功,但在群众性泳池中使用,始终并不十分尽人意。
近些年来,适用于人口众多的我国的群众性泳池中,显得无能为力。
如何简化设计、简化管理,减少基建投资,减少运转费、维修费,如何节水、节点、节热能、节药品、节人力,如何在任何情况下确保水质,是本文讨论的内容。
一、把机房面积降下来
已建游泳池机房面积普遍偏大,从120~400m2不等(为便于说明,本文皆以标准池为例),机房造价10~40万元或更高,滤罐数2~6个都有,罐径一般2~3m,立式居多,卧式较少,国外的机房设计得更是宽大。
形成的主要原因是罐数多,摆开后必然占据较大面积。
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做法,在任何超大型、任何高档次的游泳馆也是不需要的。
水厂和泳池处理,虽然有共同之处,但却是两个完全不同领域的两码事。
1)世界上几乎见不到≥1万m3水的游泳馆,而中型水厂的产水量都在几万m3以上,水量相差悬殊。
2)水厂是“无限”次通过。
3)江河湖的原水水质可能聚变,而泳池的水质不可能聚变,没有强烈外界因素的直接加入,泳池水质的变化是极为缓慢的。
4)江河湖水常规处理主要靠投加混凝剂和助凝剂,而泳池水处理主要靠过滤、氧化和活化。
泳池这几千m3水的周而复始处理,当路子走对以后,并不困难,没有必要人为搞的那么复杂。
除了全部电动阀门控制的系统需要设置控制室外,手动系统和水利自动化系统都无此必要。
其它房间更没有单设的必要。
对水力自动化系统来说,除了主机房和机房一角的加氯间外,不需要在设置任何房间。
水力自动化系统的机房总面积<50m2,主体是水力自动化曝气滤机,占地面积不足9m2,它是一种结构紧凑的整体性机型,当前已有60套机型,日出利税粮由100m3~30000m3。
游泳馆设计中存在的问题及解决措施:
把电耗降下来
游泳池水处理的唯一目的是解决水质问题,是采用有压处理,还是采用无压处理,只是个手段问题。
对于由±0.000来,又回到±0.000去的这一特定环境下的水处理领域,使用什么手段才是合理的呢?
很显然,对于原本没有压力要求的系统,做成重力系统更为合理。
请看公式1
当处理流量Q相同的情况下,周功率N与扬程H成正比。
一、综合国内外压力系统的设计水头为:
H1=15~35m。
二、无压系统的设计水头H2
1.水处理机房与泳池在同层,H2=3~5m.
2.水处理机房在泳池下层。
H2=4~6m.
注:
无压循环水处理系统,初始水头损失0.4m,终止水头损失2.2m,正常运转所需水头3m~6m。
这个数值主要取决于机房地面与泳池水面个相对关系。
换句话说,同层、地面、半地下式机房,取决于处理机顶高于泳池水面的高度;下层、地下式机房,取决于水面高于机房地面的高度。
因此,水处理设计与土建设计的配合是关键。
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。
上百座馆池的大量运行经验告诉我们,仅电量一项,每年可节约15~58万元。
游泳馆设计中存在的问题及解决措施:
把水耗降下来
1、取消自动不水池
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。
除非控制水位的浮球阀或电磁阀已经损坏外,一般不会漏水。
但对游泳池来说。
补水池、补水箱不宜使用。
开放中的游泳池是不存在固定液面的,波动的游泳池液面造成的结果是,泳者不断的入水,池水一次次地溢走,泳这不断的出水,一次次地补水,永不停息,只有闭池时,才算结束。
浪费的水超过30m3/h。
对全球缺水的今天,以杜绝这种做法。
那一次次溢走的水,都是经过加热的温水,而一次次补进的水却都是冷水,这才是池温为什么迅速降低的根本原因。
由于低温水无休止的加入,每年多消耗标准煤超出百吨!
为了堵住这个耗水跑热大漏洞,30多年来笔者走了一个漫长的全过程,逐渐缩小补水池为补水箱,又把补水箱缩小到只有300l,实践证明,浪费的水量和热量与补水池或补水箱的容量大小毫无关系,与采取何种型式的浮球阀与电磁阀也无关系。
直到彻底取消补水箱,这个漏洞才赌注。
结论是:
不能依靠泳池波动水面来控制泳池液面。
每年我国有上亿吨水和几十万吨煤,由这里流掉!
但取消补水池和补水箱以后,除了每池、每年带来5~10万元的效益外,未出现异常。
2.改变设计,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(各种各样的)浮球阀的补水,来保持固定的液面。
实际上,在国内外的许多实例中,可以看到,平衡水池的水面与泳池水面完全一致,浮球阀也是控制着这个水面。
不管它是叫平衡水池,还是叫调节水池,实际都是一个放大了的补水池。
因此,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,或浮球阀控制的水面,明显低于泳池的水面。
开池时泳者挤出的水存入平衡水池,闭池时再打入泳池中。
由于波动的泳池水面不会影响浮球阀,该形势较好。
但这种平衡水池补水的浮球阀,必须比泳池液面低得多,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,通常不小于30m3,以储存泳者挤出的水闭池时把水送回泳池采取什么手段,也是麻烦事,国外的作法是把平衡池当作水泵吸水池来用,方法是简单而有效的,可是能量白白浪费了不少。
众所周知,那些平衡水池、调节水池的容量有的虽然很大,但与泳池的容量相比,却又是小巫见大巫。
因此,如何开发泳池本身的调节作用,才是设计研究者的课题。
请看,无平衡水池馆池的情况:
当开池前特意把水放满,通常15个人挤走1m3水,入池极限450人,挤走30m3水,在闭池时,水面下降应是30mm。
实际上,由于池水充满度总是100%,时刻有水溢走,溢走的水近10m3,闭池时测量水位降是39~41mm。
这时池水少了40m3,造成池水的水位变化却很微小,假如不去测量,往往不易发现。
在一次开池时,只要有人入池,便又失去了平静的水面,更难发现这个水位差。
随着入池人员的增多,又一次达到高峰时,由于池水不再溢满,溢走的水明显减少,如此周而复始,可以达到一个动态平衡。
也可以看出,开池时水面总是高于停池时的水面。
众所周知游泳池本身不仅有相当大的水量,而主要是它的水面很大。
即使水量减少了100m3,水面才相差100mm。
对于重大的国际比赛来说,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,把泳池设计成无论什么时候都100%的溢满,是一种很大的误解,实用中并没有这个必要。
然而,池底进水,周边溢水的设计,则又必须绝对溢满,还要绝对溢流,否则,水处理无法进行。
然而,即使这种型式,同样可以启用游泳池本身的调节功能,而无需设置平衡水池。
具体的做法是:
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,然后四周以1%的坡度坡向溢水沟。
(见图1)
顺便提醒一下,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,都必须在同一高度上,不得相差±1mm,这几乎是不可能的。
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1mm就相当于增大或缩小了∮357mm管道的过水断面积,高程相差1mm产生的结果是溢流出水不均匀。
为了弥补这一缺陷,欧美的作法十加大循环水量,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0.07mm/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。
结论:
尽量避免使用上升泉式,多用河道式。
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、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、和冲洗强度三个因素。
滤体的工作周期:
笔者曾对国内外的大量馆池作过普查,了解到各馆的工作周期都不一样,从1天~15天都有,实质都是人为规定的一种作法、一种自己制订的冲洗制度。
有的水量浪费很大。
其中也有正确的作法,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,人为提前冲洗和拉长冲洗的时间。
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,水的污染程度相差不是几倍,而是百倍!
死的(不管是手动的还是电动的)工作制度都不够理想。
国外的资料表明,尽管其人流数量远远少于我国,夏季水质变坏也屡有发生。
我们利用滤层阻力增加,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。
上百个馆池的大量数据告诉我们,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:
总括中外写在书本上的资料为5~8min,实际普查结果为15~30min,个别的竟达到2h,调查中竟未见到一处是5~8min,连国外的电动冲洗阀,也设定为15min。
原因是管理或承包者怕冲不干净影响水质?
!
这是一个很大的浪费。
按常用的φ2.5m罐计算,每一次冲洗水量,至少比需要的多消耗38m3/每罐次!
。
冲洗历时不应人
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