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H21.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！。冲洗历时不应人为确定，应以开始流出清水的时间作为依据。我们测得的数据是，2.5min后冲洗水浓度开始减小，3.0min后开始变清，3.5min以内全清。于是，以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，它的冲洗历时永远是210S。游泳池滤体的冲洗强度：中外公布的冲洗强度为15～20l／s?m2，根据我们滤料情况，在机体的结构设计上，把冲洗强度提高为32l／s?m2，此时全部滤料翻滚搅搓，3min内已淘洗洁净。结论：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，才能做到节水。游泳馆设计中存在的问题及解决措施：把热耗降下来在游泳馆