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游泳场馆的空气质量和空气处理

概述

游泳场馆的空气质量一直都是很受关注的问题,我们走进游泳馆,都会感觉到“游泳池味”的刺激气味,在高湿和空气污染的环境里运动、锻炼、娱乐、休闲和工作,长期以来对身体会造成伤害的风险。


游泳池和Spa场馆内始终处于高温高湿的环境下,目前游泳池的水处理为了确保池水水质,通常会在池水中加氯消毒,水中的自由氯经过消毒过程后产生了带有刺激气味的氯胺等氯的化合物,它们极易蒸发和挥发到空气中,致使空气的质量恶化,氯胺是一种刺激有害物,也是致癌物,危害人体的健康,还会与装修材料上凝结的水滴溶合,腐蚀建材和装修材料。到目前为止,游泳场馆的工作者(维护人员、救生员)和游泳运动员是受游泳场馆空气污染而导致哮喘高发病者,


游泳场馆的空气污染源:高湿度、氯消毒副产物DBPs、挥发有机物VOCs和人体呼吸道的细菌和病毒的交叉感染。

 

1.2  游泳池和Spa场所空气质量指标

我国和欧美澳等国家都对游泳池水质标准有明确和严格的要求,但至今还没用比较全面的游泳场馆的空气质量的标准。游泳场馆空气质量的要求是要确保对游泳者和工作人员的健康和舒适、对建筑物和装饰物不被腐蚀,也就是室内空气要确保适宜的温度和湿度、气流速度要有要求、微生物和污染物的指标严格限制、空气新鲜度要有要求和控制和空气的洁净度的指标。对于游泳馆空气综合质量只能从不同的标准、规范收集、综合和总结。例如:我国城镇建设行业标准《游泳池水质标准CJT244-2016》中水面空气臭氧浓度要求,我国行业标准《体育建筑设计规范JGJ 31-2003》游泳馆温湿度要求,国际卫生组织WHO标准Guidelines for saferecreational water environments VOLUME 2 SWIMMING POOLS AND SIMILARENVIRONMENTS 空气军团菌的微生物、VOC等指标,美国ASHRAE 62.1空气温湿度、换气次数等指标。


国际组织和各国尚没有游泳场馆空气质量的标准,上海市2015年6月1日起实施了上海市地方标准《公共游泳场所卫生管理规范》,该地标对室内外公共游泳场所的建设卫生要求、设施设备要求、日常运行管理要求及水质卫生和游泳馆空气等标准值及检测方法,旨为是对我国原执行的《游泳场所卫生标准GB9667-1996》的补充、完善。由于各方面的原因,如果从国际卫生组织WHO标准、我国的《游泳池给水排水工程技术规程》《游泳池水质标准CJT244-2016》和《体育建筑设计规范JGJ 31-2003》、澳洲欧洲和美国标准以及游泳池专业技术和实践来说,该规范难免存在着少量的错误和不足,但是它确实是各个比较全面和可执行的地标。

 

游泳池水质卫生指标

游泳馆空气卫生指标


1.3 游泳池和Spa场所空气温湿度处理

竞赛类游泳池的水温是27±1℃,为了使游泳者和戏水者在离开水面时不致产生寒冷感,泳池区的环境温度应控制在比池水高2℃,而水疗池和其它类型的游泳池的水温一般更高,但游泳馆空气的温度最高不得超过30℃。至于环境的相对湿度,如果湿度太高,溶解在水分里的氯胺等有害物的对人体的健康有害,还容易造成装修材料的损坏,并且易使玻璃及顶棚结露滴水。然而相对湿度太低时,又会造成泳池池水蒸发速率加快而增加耗能,且会加速人体表面的蒸发而容易产生寒冷感。因此,泳池区的环境相对湿度应控制在60-70%范围内。而室内空气气流在通过泳池池面时会使池水的蒸发效应加速,过快的飞速也会加大池边上游泳者身上带的水分的蒸发,吸收人体的热量,使人有寒冷感觉,对人体健康不利。因此,气流通过池面的风速不宜过快,0.2­—0.3m/s 较为适宜。

图1 游泳场馆室内最佳空气湿度

 

泳池区的环境空气具有高湿度并带有化学物质及臭味,为避免池区的空气扩散至其他空间,应采用通风控制方式使泳池区的压力相对于毗邻空间为微负压区,其负压值应保持在12—37Pa,防止泳池区的空气扩散至其他空间。另外,泳池区的通风系统应独立设置,不得与其他空间的通风系统并用,以避免池区的空气混流进入其他空间形成交叉污染。再者,还要保证适量新鲜空气的补充以改善池区空气质量。


游泳池除湿热泵利用逆卡诺循环的原理,把泳池和Spa池水蒸发的水分和热量收回,去除冷凝水并把回收的热量释放到池水和/或室内空气中,从而使泳池和Spa场馆恒湿、池水恒温和室内空气恒温。它采用少量的电能驱动压缩机运行,高压的液态工质经过膨胀阀后在蒸发器内蒸发为气态,并大量吸收空气中的热能,达到制冷除湿的作用。尔后气态的工质被压缩机压缩成为高压高温的液态,然后进入空气冷凝器和/或池水冷凝器把空气和/或水加热,如此不断地循环。

图2 游泳场馆除湿机原理

 

4  纳米TiO2光催化技术对游泳场馆的空气处理

纳米TiO2光催化技术是一种高级氧化的新型对水质和空气的消毒技术。TiO2具有化学稳定好、高硬度、高耐磨耗性、对人体和环境无害、资源丰富、价格低廉等特点,因此引起人们广泛的关注,经过多年的研究,它已广泛的应用于污水治理、空气净化、环保、医疗卫生等杀毒、灭菌、污染物处理等多个领域。

 

4.1 纳米TiO2光催化技术在空气处理中的应用

纳米TiO2技术以其清洁能源和材料、催化活性高、氧化能力强、稳定性好等优点而被广泛应用于空气净化领域,因其具有降解有机物、消毒灭菌、分解有毒气体而倍受青睐。


利用光催化的方法氧化降解空气中的VOCs是近年来日益受到重视的一项污染治理新技术。这个过程不需要其他化学助剂,反应条件温和,而且最终产物通常只有CO2和H20,不会产生二次污染,具有发展潜力的研究领域。有结果证实,许多种气相有机污染物可以通过光催化氧化过程快速分解,包括脂肪烃、醇、醛、酮、卤代烃、芳烃、硫醇及杂原子有机物等,它能够分解几乎所有有机化合物,适用于各种类型和各种场合的室内空气净化。

 

4.2 游泳场馆除湿与光催化技术相结合的空气处理系统

近几年来,德国、英国和美国等发达国家率先把带有热回收功能的除湿热泵系统应用在泳池水疗工程上;中国工程院院士、清华大学建筑学院教授江亿先生提出“温湿度独立控制系统是降低能耗,改善室内环境,与能源结构匹配的有效途径”;中国建筑设计研究院的领导和专家赵锂、傅文华、杨世兴、赵昕等先生研究了光催化技术用于游泳池水处理系统并获得重大成果。把游泳场馆的温湿度独立控制系统和光催化空气消毒系统的有机结合,实现游泳场馆空气质量的深度处理和控制。

图3 游泳场馆除湿与光催化技术相结合的空气处理系统

 

空气中VOCs的常用消除的方法主要有两种方式:降解和回收;其中回收包括吸收、吸附和滤膜隔离等等,而降解则可分为高温热分解以及氧化分解。由于使用回收方法都存在需要再生的缺陷,而高温热分解也并不适用于室内常温环境,因此如何使用氧化分解方法消除室内VOCs成为国内外学者研究的热点。光催化氧化是目前学者们研究消除室内VOCs的最主要方法之一,该技术的反应条件温和,可以降解绝大部分室内VOCs并可以减少二次污染。


光催化高级氧化AOT空气净化技术是近十几年来才发展起来的空气污染治技术,由于它能通过光催化反应,将污染物不可逆地转化为物理、化学性质完全不同的无害物质,因而,被誉为是当代最先进的空气净化技术。光催化空气净化技术在我国已有深入的研究和应用,我国在2009年制订了国标《GB/T 23761-2009 光催化空气净化材料性能测试方法》规范了光催化空气处理的研究和应用。


对游泳场馆室内空气的处理,如果把回收和降解相结合,就能通过三集一体除湿热泵加上纳米TiO2光催化技术的共同作用达到较为理想的空气质量的目的。通过除湿热泵控制游泳池区的空气温度、相对湿度,除去溶解在空气中水份里的化学污染,并经过滤尘处理后,再通过一套类似于AOT水处理的空气纳米TiO2高级氧化技术来处理VOCs,通过综合利用已经研究和应用的成果,提供游泳场所室内空气质量综合处理的技术和设备。

 

结语

游泳场馆室内空气要确保适宜的温度和湿度,并对气流速度、微生物和污染物的控制,以及空气新鲜度和空气的洁净度的指标。采用带有除尘净化、除湿热回收、空气消毒、空气新鲜度监控、空气洁净度检测等技术,让原来的除湿热泵变成游泳场馆空间净化处理的综合设备,确保对游泳者和游泳馆工作人员的健康和舒适、对建筑物和装饰物不被腐蚀。

 

作者:刘春生:《易商资讯》特聘技术专家

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