室外游泳池与景观水景循环系统设计实例分析.docx
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室外游泳池与景观水景循环系统设计实例分析
室外游泳池与景观水景循环系统设计实例分析
简述该方案的游泳池、儿童戏水池为无边，游泳池西侧与下沉广场的跌水高差为3米，同时游泳池局部设置雕塑喷泉，与跌水瀑布形成壮观的景点。
游泳池面积为400㎡，成人池分为深水区和浅水区，其水池深0.9~1.5m，容积约为500m3。
戏水池面积为50㎡，戏水池深为0.6m，容积为30m3。
按摩床水池深为0.5m。
游泳池跌水池及低位跌水池面积约为100㎡，其水池深为0.3m。
总容积约为600m3。
根据上述情况，为了节约成本，本设方案将游泳池与按摩共用一套设备循环过滤系统。
2方案提出与比较
2.1系统设备应用
根据现在游泳池过滤设备、技术水平主要有传统游泳池循环系统与成套过滤设备二种类型。
给水循环类型比较如下表：
序号
循环系统
优点
缺点
适用范围
备注
1
传统游泳池循环系统
机房占用空间；沙缸过滤40微米；
管道漏水，二次污染；运行、维护费用高；设备多，安装复杂；
满足各种循环系统要求；
采用氯剂消毒、铝盐、硫酸铜
2
成套过滤设备
不用机房，不用管道；
高达6微米的过滤精度；运行费用低；
操作维简单；
处理表面漂浮物；池底杂物不能排除；
循环水、冲浪、按摩、泡泡浴满足不同造型；
采用固体投药方式，用量少，含量更稳定，比传统的漂白水或漂白粉更安全
游泳池运行费用的经济分析。
以东莞某住宅小区游泳池工程为例，总容积580m3。
以法国戴思乐泳池成套过滤设备参考说明，具体数据分析内容见下表游泳池运行费用的经济分析数据表。
根据某工程方案的数据进行分析比较，综合经济和技术的因素，成套过滤设备在现代工程的水处理与游泳循环系统得到广泛应用。
因而本工程的游泳池与景观结合的园林配合设计方案的需要，因此采用传统的机械式游泳池循环系统。
图1 游泳池水净化工艺流程图
1游泳池 2冷、热水混合器 3毛发聚集器 4循环水泵
5砂缸过滤器 6板式换热器 7水质监控仪 8电磁计量泵
a消毒剂 b碱液 c次氯酸钠 d硫酸铜
2.2经济分析数据表
序号
项目名称
内容
成套过滤设备
传统游泳池循环系统
1
电费
游泳季节按照180天，10h/天计算
2.76（KW/h）*10（h）*180（d）*1（天/KW）=4968元
8.28（KW/h）*10（h）*180（d）*1（天/KW）=14904元
非游泳季节按照180天，6h/天计算
2.76（KW/h）*6（h）*180（d）*1（天/KW）=2981元
8.28KW/h）*10（h）*180（d）*1（天/KW）=8942元
2
水费
游泳季节按照180天，
以每天15%补水量，每年换3次计算：
（580*15%*180+580*3）*3（元/T）=52200元
以每天15%补水量，每年换2次计算：
（580*15%*180+580*2）*3（元/T）=50460元
3
维护
管理人员
只需1名普通人员即可，以1000元/月工资计算，一年费用为120__元
需2名电工，以1000元/月.人工资计算，一年费用为24000元
4
国产强氯精
游泳季节
按1g/m3，每天2次投放计算：
580*1*60次/月*6月*0.023元/g=4802元
非游泳季节
按1g/m3，每天1次投放计算：
580*1*30次/月*6月*0.023元/g=2401元
5
酸碱
游泳季节
按每日7g/m3，每天投放1次：
580*7g/m3*0.002元/g*180天=1462元
按每日7g/m3：
580*7g/m3*0.002元/g*180天=1462元
非游泳季节
按每日7g/m3，3天投放1次：
580*7g/m3*0.002元/g*60天=487元
按每日7g/m3，3天投放1次：
580*7g/m3*0.002元/g*180天=487元
6
消毒水
游泳季节
按每日30g/m3：
580*30g/m3*0.002元/g*180天=6264元
非游泳季节
按每日15g/m3：
580*15g/m3*0.002元/g*180天=3132元
7
铝盐
游泳季节
按每日15g/m3：
580*15g/m3*0.0025元/g*180天=3915元
非游泳季节
按每日7.5g/m3：
580*7.5g/m3*0.0025元/g*180天=1305元
8
其它
游泳季节
按每日0.03元/m3：
580*0.03元/m3*180天=3132元
非游泳季节
按每日0.015元/m3：
580*0.015元/m3*180天=1044元
9
合计
运行费用
81301.00元
119047元
3循环系统设计
3.1循环方式的选择
鉴于定期供水方式卫生条件差等缺点及直流供水方式受水源的限制，游泳池一般采用循环过滤方式供水。
设置独立的水净化设备，将使用过的池水抽出一部分经净化和消毒后再送回游泳池里循环使用。
目前国内外游泳池供水的循环方式一般有三种，升流式、顺流式和混合式。
采用升流式供水的做法是池底进水，池顶周边溢水，目的是使漂流物能够较快溢出水面。
此种供水方式要求池水绝对满溢，否则水处理无法进行，因此在施工中对土建要求极为严格，即要求池顶边上表面，都必须在同一高程上，否则就会造成溢流出水的不均匀。
为弥补这一缺陷，常采用的方法是加大循环流量，必然造成能量的浪费。
另一方面由于池底进水口的面积与池底的面积比相差悬殊，池水的平均上升速度很小，除进水口处水流是自下而上外，周围的水流都是自上而下的回流，沉淀照样进行，故池底还是易积污；顺流式的做法是浅水端池壁进水、深水端池底回水，泳池中沉淀物能顺利排出池外进入过滤器，避免了新、旧水的过度掺合，增加了过滤器的除污能力，确保了出水质量，但需要人工打捞水面漂流物；混合式则是二上述二种循环方式的综合，池底和池壁都进水，回水从池底回40%，表面溢流回水占60%，这种循环方式配水均匀，池底不积污，水面漂浮物也会及时溢走，但该方式施工难度大，造价高，一般只有需要承接重大比赛项目的游泳场馆才会采用，如奥运会比赛游泳馆。
根据上述情况，结合本工程配合景观园林方案的要求采用升流式供水方式。
3.2水力计算
3.2.1游泳池循环水量的计算
循环水量是设计机械循环设备的主要数据，一般根据循环次数按下式计算。
Q=V/（AT）
Q游泳池的循环水量，m3／h；
V游泳池的水容积，m3；
a管道、水处理设备水容积调整系数，取a＝1．05；
T循环周期，h。
根据《游泳池和水上游乐池给水排水设计规范》（CECS14：
20__）中对泳池循环水的要求，取循环周期T=6小时；代入公式得:
Q=V/（AT）=500/（1.05*6）=80.0m3/h
根据本工程的游泳池的回水方式为满溢回流，回水量均由溢流回水，必须增加循环水泵的流量。
因此游泳池水泵循环水量以满足跌水的流量，同时循环水的回水时间确定储水箱的水箱容积大小。
查建筑给排水设计手册P355，表7.2-9得出堰的进口形式是直角，其流量系数m=1420，游泳池壁跌水堰口水面长度b=40.0m，沿池墙堰口顺流下跌，水厚H0=10cm,代入公式计算水泵流量:
Q=m*b*H03/2＝1420.040.00.013/23.6＝208.0m3/h
因此，游泳循环水泵流量必须满足要求选用设备的型号。
3.2.2儿童池循环水量的计算
根据图纸设计内容满足跌水的溢流量水力计算公式，查建筑功给排水设计手册得出宽顶堰溢流水量公式：
Q=m*b*H03/2
Q溢流循环水量，L／S
m宽顶堰的流量系数，取决于堰流进口形式，查建筑给排水设计手册P355，表7.2-9
b堰口水面宽度，m
H0堰前静水头，mH2o
查建筑给排水设计手册P355，表7.2-9得出堰的进口形式是直角，其流量系数m=1420，儿童水池墙的跌水堰口水面长度b=13.5m，沿池墙堰口顺流下跌，水厚H0=15cm,代入公式计算水泵流量:
Q=m*b*H03/2=1420__.50.0153/23.6=108.0m3/h
经验数据计算堰口跌水量可按照10.0~15.0m3/h作为计算依据。
3.2.3水景池跌水流量的计算
下沉广场人工小溪及人工湖面积约370㎡。
小溪的流水分别由高位水景池跌水流，实际情况跌水池分别有小溪的上位水池、游泳池西侧台阶水池跌水均取下沉广场小溪水作为循环水量、下沉广场池中池的跌水量。
分别计算水景各处跌水流量：
查建筑给排水设计手册P355，表7.2-9得出堰的进口形式是直角，其流量系数m=1420，人工小溪上位跌水池堰口水面长度b1=10.0m、游泳池西侧台阶水池堰口水面长度b2=18.0m、沉广场池中池沿池堰口水面长度b3=34.0m，墙堰口顺流下跌，水厚H0=10cm,代入公式计算水泵流量:
Q=m*b*H03/2=1420（10+18+34.0）0.0103/23.6=300.0m3/h
4过滤沙缸的确定
依据计算后游泳池的循环水量进行选用过滤沙缸的流量，本工程的游泳设备均参照澳洲运水高品牌，根据厂家产品使用手册，选用3台1400侧式过滤沙缸，其单台工作最大压力为100KPa（即10mH2o水头损失），其过滤面积M=1.54*3=4.62m2,过滤沙缸的过滤速度60.0m3/h.个，游泳池循环水量Q=3*60.0=180.0m3/h满足要求，儿童池循环水量108.0m3/h也满足要求，选用2台1400侧式过滤沙缸。
下沉广场水景循环水选用4台1400侧式过滤沙缸，Q=4*90.0=360.0m3/h满足要求，过滤面积M=2.0*4=8.0m2。
5确定水泵流量、扬程
根据游泳池、按摩池循环水量，过滤器的水头损失及管道的水头损失。
4.1水泵的流量
游泳、按摩池循环水泵流量，选用澳洲运水高游泳设备的离心水泵，并带有毛发收集器，其主要技术参数见下表：
型号
流量Q
扬程H
（m）
效率
（%）
功率（kw）
数量（台）
（m3/h）
（L/s）
轴功率
电机功率
2404350
54
15
25
3.5
2.5
2
2404351
75
21
25
3.5
3.5
8
4.2循环水泵及过滤设备的选用与经济效益
循环水泵与过滤设备的反冲洗水泵合用，并以反冲洗的要求来校核。
循环水泵基础设型橡胶剪切隔振器；进水管道设可曲挠管道橡胶伸缩接头，以减小水锤冲击和水泵振动产生噪声。
循环周期和循环流量决定系统处理能力的大小，总造价的高低和运行费用的多少，因此在设计中用变换循环流量的办法来适应由于季节、游泳池池水水质变化对流量的影响。
本设计依靠台数控制来降低实际运行能耗，调节流量。
在砂缸上设有压力表，可根据压力表数值的变化来确定砂缸的反冲洗时间。
砂缸上亦设有清水镜，以便随时观察水流状态。
为便于维修，进出水管道上设控制阀门。
综合经济与技术等因素的条件下，在游泳池工程选用水泵、过滤器等设备均为进口设备为合适，在运行与维护过程中，结合投资商与物业公司的分析：
投资运行维护寿命。
按照传统游泳池循环系统，主要设备有水泵、加药设备、过滤沙缸三大设备；结合下表内容进行比较，投资商与物业公司一致认为使用进口设备，维护费与初期投资分析比较，国产的水泵一般2年以后就进行维护或更换。
但是进口水泵一般5年后进行维护。
设备名称
产地
投资
寿命
运行费
维护费
特点
水泵
国产
投资低
2年
偏高
偏高
寿命短
进品
国产2~3倍
5~10年
适中
低
寿命长
过滤沙缸
国产
投资低
5~10年
进品
国产1.5倍左右
5~10年
加药设备
国产
进品
国产2~3倍
低
精确度高
5泳池附属设施及配件设计
5.1管道敷设与选用
目前用于游泳池水循环管材较理想有2种，一是薄壁不锈钢管，这种管材焊接可靠，水质稳定管内壁不易结垢，但造价较高；另一种是ABS或UPVC管，承插粘接，优点是质轻，施工方便；缺点抗压能力不如不锈钢管，并且接口不耐温，考虑到游泳池管道主要是预埋敷设，不容易受外力破坏，且本方案的游泳池不是恒温游泳池，故综合考虑本设计采用0.6Mpa级给水用ABS管。
5.2循环管道设计
根据设备计算选型，最大循环流量就是3台循环水泵同时开启，流量为375=225m3/h。
经水力学计算选定管路管径大小（详见设计图），水泵吸水管流速不宜超过1.0m/s，出水管流速一般宜采用1.5m/s，循环给水管流速1.51m/s，管径mm；循环回水管流速0.71.0m/s。
5.2.1循环给水管水力计算表
顺流式的循环系统，其进水口设于池侧壁上及池底进水方式，选用澳洲运水高的池壁多向进水器，每个进水口的流量为1.5L/S（即5.4m3/h）,进水口的直径为DN50mm，间距按3.0m布置。
具体安装高度详细见大样图。
整个流游泳池设计44个进水口，满足循环水量要求。
5.2.2循环回水管水力计算表
依据建筑给排水数据手册的回水管流速一般采用1.0-1.5m/s。
在此不再作计算，省略计算过程。
5.2.3泄水口
泄水口设于池底的最低位置，其尺寸为500X500mm，满足流量及流速2.0-2.5m/s设计要求。
泄水管间接与检查井连接，采用重力泄水。
详见设计平面图。
5.2.4吸污口
设于游泳池四周的池壁上设置固定的排污真空管道，排污真空管道与循环回水管连接。
5.2.5溢流水槽
本工程只一小段溢水槽，均为溢满流水。
用于排除游泳者入池时溢的池水，并带走水面的漂浮物。
溢水口设在溢水槽内，用以排除溢流水，直接排至室外检查井。
5.3补水方式
由于直接补水方式不能随时补水，并且容易污染自来水源，故本工程采用间接补水方式，并修建补水水池为游泳池补水。
本工程设计初次充水时间按30小时计算，故进水管为DN100连接小区给水管网引至补水井，补水井连通管为DN200。
经核算满足公共游泳池每天补水量15%的要求。
6水质净化处理
6.1自动计量加药
游泳池池水必须进行pH值调整和消毒杀菌处理。
为了保证池水清洁安全，防止传染疾病、防止产生臭味、防止游泳人员的眼睛感到不适，避免和减小管道、设备的腐蚀，需对池水pH值进行连续监控并自动投加消毒剂，使余氯经常保持在规定的范围内。
本设计采用先进的传感器技术，通过带敏感器件的过程传感器pH探头和ORP探头，经监控仪控制精密计量泵的投药装置，完成对水质的pH值的监测控制及消毒处理，可使池水的pH值保持在7.5。
游离氯和pH值控制方式为调节器的开关量（ON、OFF）控制，由于游泳池的水容积可用做缓冲，因此控制值可维持在很接近的范围内。
同时采用精密电磁计量泵向循环泵的出水管中投加定量的混凝剂（明矾）和向过滤器的出水管中投加定量的除藻剂（硫酸铜），可方便地控制加药量的大小。
加药计量泵和循环水泵联锁工作，只有当循环水泵工作时，加药计量泵才能工作。
游泳池pH值和消毒剂浓度的自动控制及自动计量加药，除了能保持良好的池水水质使游泳者很舒适以外，还可以由于自动投加药剂而节省运行费用。
6.2过虑消毒设备选用
水质净化采用砂缸过滤（石英砂粒径0.8~1mm），同时采用投药泵投加不同药剂处理水质（投药泵为美国兰白牌）：
混凝剂：
采用聚合氯化铝，促进水中杂质沉降，提高过滤效果，长期定量投加；
消毒剂：
采用二氯异氰脲酸钠或缓释氯片，杀灭水中细菌，保证游泳者的卫生安全，长期定量投加；
除藻剂：
采用硫酸铜，抑制水中藻类生长，间断投加；
酸碱剂：
采用碱性钠、盐酸，调整泳池水中的酸碱性，间断投加；
故采用9台投药泵，5台加消毒剂，2台加混凝剂，另外1台根据情况可投加除藻剂或酸碱平衡剂，保证水质达到理想效果。
6.3自动计量加药原理
7总结与建议
游泳给水循环系统与景观水景给水循环系统结合满足不同场合水景特色功能要求。
在节水的的同时不仅提高供水的效率，降低管理费用，预期达到景观观赏价值。
下沉广场人工小溪水景与游泳池分为两个独立系统，一次性投资相对较大，但能达到节水效果，运行费用低，社会效益大，值得借鉴。
游泳池系统设备的选用时，建议在游泳池容积在300m3以下选购成套设备作为过虑方式的同时投资与运行效果及管理费比较合理。
容积超以上范围值建议使用传统机械式工艺过虑设备才能保证游泳池运行效果、投资及运行管理费的效益。
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