室内游泳池水分蒸发量的实测与分析

．６８・设计参考暖通空调ＨＶ＆ＡＣ　２００６年第３６卷第９期

室内游泳池水分蒸发量的

实测与分析

沈阳建筑大学于凌燕☆

同济大学刘传聚

中船总公司第九设计院林亚宏

摘要分析了游泳池水面蒸发率的影响因素。应用常用的计算公式计算了某室内游泳馆

的水面蒸发率，并进行了测试。比较了计算值与实测值，推荐了游泳池平静水面时和一般使用

时水面蒸发率的计算公式。

关键词室内游泳馆平静水面一般使用水面蒸发量人员密度温差

Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ　ａｎｄ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｎ　ｒａｔｅ　ｏｆ

ｗａｔｅｒ　ｅｖａｐｏｒａｔｉｏｎ　ｉｎｎａｔａｔｏｒｉｕｍｓ

Ｂｙ　Ｙｕ　Ｌｉｎｇｙｏｎ＊，Ｌｉｕ　Ｃｈｕｏｎｊｕ　ａｎｄ　Ｌｉｎ　Ｙｏｈｏｎｇ

Ａｂｓｔｒａｃｔ Ａｎａｌｙｓｅｓ　ｔｈｅ　ａｆｆｅｃｔｉｎｇ

Ｃｏｍｐａｒｅｓ　ｔｈｅ　ｍｅａｓｕｒｉｎｇ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｏｆ　ｔｈｅｆａｃｔｏｒｓ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｒａｔｅｅｖａｐｏｒａｔｉｏｎ　ｒａｔｅ　ｗｉｔｈｏｆ　ｗａｔｅｒ　ｅｖａｐｏｒａｔｉｏｎ　ｆｒｏｍ　ｓｗｉｍｍｉｎｇ　ｐｏｏｌｓ． ｔｈｏｓｅ　ｃａｌｃｕｌａｔｅｄ　ｆｒｏｍ　ｃｏｍｍｏｎ　ｆｏｒｍｕｌａｓ　ａｎｄ

ｒｅｃｏｍｍｅｎｄｓ　ｔｈｅ

Ｋｅｙｗｏｒｄｓｆｏｒｍｕｌａｓ　ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｏｆｆ　ａｎｄ　ｏｐｅｒａｔｉｏｎ　ｐｅｒｉｏｄｓ．ｎａｔａｔｏｒｉｕｍ，　ｃａｌｍ　ｗａｔｅｒ　ｓｕｒｆａｃｅ，　ｎｏｒｍａｌ　ｏｐｅｒａｔｉｏｎ，　ｗａｔｅｒ　ｓｕｒｆａｃｅ　ｅｖａｐｏｒａｔｉｏｎ　ｒａｔｅ，

ｏｃｃｕｐａｎｃｙ，　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ

★Ｓｈｅｎｙａｎｇ　Ｊｉａｎｚｈｕ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，　Ｓｈｅｎｙａｎｇ，　Ｃｈｉｎａ

０引言

与一般的建筑相比，室内游泳馆的湿负荷很

大，它的主要来源包括游泳池水面、潮湿地面、游泳

者以及工作人员的水分蒸发，其中人员的散湿量很

少，最主要的来源是游泳池的水面蒸发。湿负荷的

计算直接影响了暖通系统的设计和运行以及能耗

分析，同时还决定了池水加热量的大小。当空调系

统的去湿能力不足时，会造成室内环境恶化，围护

结构表面结露，严重的还会导致围护结构腐蚀而造

成安全事故。

对游泳馆湿负荷的研究长期以来一直在进行。

但是由于影响水面蒸发的因素很复杂，至今还没有

令人满意的理论公式。而各种经验公式由于实验

条件的不明确，其适用性也受到很大的局限。室内游泳池水面蒸发率的影响因素

经验公式通常首先研究平静水面的水分蒸发

率，再根据不同的使用条件加以修正。

平静水面蒸发率的影响因素分析

平静水面蒸发过程为发生在空气一水边界层内

的热质交换过程。一般描述方程为

Ｊ＝ｋ（ＰＫ，一Ｐ．）

式中Ｊ为单位面积水分蒸发率，９八ｍ２ （１）

・ｓ）；ｋ为

☆于凌燕，女，１９７１年１２月生，在读博士研究生 ２０００９２上海市四平路１２３９号同济大学机械学院供热供燃 气通风与空调研究所 （０２１）　６５９８２３８２ Ｅ－ｍａｉｌ；　ｙｕｌｉｎｇｙａｎ２００４）１２６．　ｃｏｍ收稿日期：２００５－０５－１６

修回日期：２００６－０３－１３暖通空调ＨＶＢｚａｃ　２００６年第６卷第９期设计参考・６９・

实验系数；Ｐｗ为水表面温度下饱和空气的水蒸气用的实验系数ｋ为０．　０２０

分压力，ｋＰａ；　ｐ。为空气中水蒸气分压力，ｋＰａ　ｏ １．２室内游泳池水面实际水分蒸发率的影响因素

从式（１）可以看出，影响水分蒸发率的因素为：由于人员活动和室内送风风速等的影响，游泳

空气温度、水温和空气相对湿度。实验系数由于实池水面实际的水分蒸发率与平静水面有所不同。

验条件和不确定因素等不同而不同，普遍接受和使目前普遍接受和使用的公式有

Ｅ＝Ａ　（４．　６　Ｘ　１０－２　＋　３．　６３　Ｘ　１０－＇ｖ）　（ｐ，一ｐａ）（１０１．３２５／Ｂ）　［２－３１ （２）

Ｅ＝Ａｍ　（８９＋７８．　２ｖ）　（ｐ，，一Ｐ．）／砰４１ （３）

、产

、、．产

、，产庄１

成Ｊ只Ｕ了．、

／百、了‘、Ｅ＝Ａａ（ｐ，一ｐａ）　ｂ　［５］

ａ＝２．０６　Ｘ　１０－２＋２．９０１　Ｘ　１０－２　ｖ　＋　６．　９２　Ｘ　１０－３　ｖ２

ｂ＝１．２２一０．　１９ｖ＋０．０３８铲

式（２）一（４）中Ｅ为游泳池水面蒸发量，ｇ／ｓ；Ａ为

游泳池面积，ｍ２　；ｖ为游泳池表面风速，ｍ／ｓ；　Ｂ为

当地大气压，ｋＰａ；　ｍ为人员修正因数；Ｙ为游泳池

池水温度条件下水的汽化潜热，ｋＪ／ｋｇ。为统一单

位，式（１）一（４）由原始关联式经单位换算后得到。

由式（２）一（４）可知，影响室内游泳池水面蒸发

的因素除了空气温度、水温和空气相对湿度外，还

有池面风速和人员活动情况等。

式（１）一（４）是在不同实验条件下得到的，对于

国内游泳池蒸发量计算的可靠性需要验证，因此笔

者对某室内游泳池的水面蒸发量进行了测量［６１０

２实验步骤及分析

２．１游泳馆概况

本次所测的室内游泳馆是上海外国语大学的

游泳馆，游泳馆面积１　０００　ｍ２，体积５　１００　ｍ３，游泳

池水面尺寸为２５ｍＸ２１ｍ。送风方式为上送上

排，空调系统形式是直流式，新风经表面式加热器

后直接送人室内，因此送风含湿量即为室外空气的

含湿量。测量时间为２００４年１２月２日、１２月３

日，通过对送排风量的调整，测试时室内维持正压，

因此送风量即为通风量。围护结构内表面无结露

现象。

２．２测量方法

游泳池水面蒸发量的测量主要有以下几种方

法：１）测量蒸发前后的水位变化；２）通过质量平

衡算得蒸发量；３）测量冷凝或吸附的水蒸气量；４）

通过能量平衡算得蒸发潜热量。

本次实验采用方法２），以游泳馆为控制体，维

持室内正压，保持围护结构内表面无结露现象，忽

略人体散湿量，当游泳池为惟一的湿源时，根据质

量平衡可以得到以下平衡式：ＧＳ＝Ｇｐ＋ＧＬ

Ｇｓ　ｄ。十Ｅ＝炕ｄ󰀀＋以ｄ，

若室内空气参数均匀，那么有４＝ｄ，，则

Ｅ＝Ｇ５　（ｄ。一ｄｏ）（７）

式（（５）一（７）中Ｇｇ为游泳馆总送风量，ｋｇ／ｓ；味

为游泳馆排风量，ｋｇ／ｓ；以为游泳馆渗透排风量，

ｋｇ／　ｓ；ｄ。为送风含湿量，ｇ／ｋｇ；　ｄ。为排风含湿量，

ｇ／ｋｇ；ｄ，为渗透排风含湿量，ｇ／ｋｇｏ

２．３实验设备及测量步骤

实验所使用的仪器为：ＴＥＳＴＯ温度风速计、

ＫＡＮＯＭＡＸ智能型多参数测定仪、ＶＡＩＳＡＬＡ温

湿度手持表、ＹＯＫＯＧＡＷＡ自动记录仪、铜一康铜

热电偶。

测量步骤如下：

１）沿着游泳池边在水面上均匀布置三个热电

偶，用以测试水的温度。热电偶用泡沫塑料包裹，

使之悬浮于水面，探针浸人水中。取三者的平均温

度作为水的计算温度。

２）沿着游泳池边均匀布置两个热电偶，用以测

试室内空气的温度。热电偶探针距地面高度约为

２０　ｃｍ。取二者的平均温度作为空气的计算温度。

３）自动记录仪每隔５　ｍｉｎ记录水的温度和室

内空气的温度。

４）每隔５　ｍｉｎ记录游泳池中的人数。

５）用ＴＥＳＴＯ温度风速计在游泳池四边的中

间位置测试室内空气的风速，取最大值作为室内空

气风速。

６）每隔３０　ｍｉｎ用ＫＡＮＯＭＡＸ智能型多参数

测定仪在游泳池四边的中间位置测试室内空气的

温度和相对湿度，取其平均值作为计算温度和计算

相对湿度，

从而得到室内空气的含湿量。・７０・设计参考暖通空调ＨＶ＆ＡＣ　２００６年第３卷第９期

７）每隔３０　ｍｉｎ用ＶＡＩＳＡＬＡ温湿度手持表

在新风人口处测试室外空气的温度和相对湿度，从

而得到送风含湿量。

８）用ＴＥＳＴＯ风速计在新风人口处测试风速，通过新风人口处的风速、温度、新风口面积可得

到某个时刻的通风量。

２．４实验结果及分析

２．４．１测量结果（见表１）

表１

工况１游泳馆蒸发，测试结果

工况２工况３工况４工况５工况６

时间 １２月２日１３：４５＾－１４：４０ １２月２日１４：４０＾－１５：３０ １２月３日９：３０＾－１１：５０

０ １２月３日１２：００＾－１３：１０

５．８ １２月３日１３：１０－Ｖ１５：１０ １２月３日１５：１０＾－１６：００人员密度／（个／／１００　ｍ２）

Ｑ自，ＪＱ｝ｎ ．

…８

口ＪＯ自ｎ６Ｑ臼１１扮ｂ

ｏ山室内参数

进风参数

匕ｄｎ习

卜洲户 ．００月ｂ９户

：１１１』Ｊ二」Ｏ

Ｑ廿０叶九０ ：二ＪＵＪＪ任

几口，奋巴」 ：￣』〕￣』〕空气温度／℃

含湿量／（９／ｋｇ）

相对湿度／％

池水温度／℃

风速／／（ｍ／ｓ）

温度／℃

含湿量／（ｇ／ｋｇ）

风速／／（ｍ／ｓ）

质量通风量／（ｋｇ／ｓ）２７．６

１５．７

６７．０

２８．１

０．　１２

２１．０

１１．２２１．１

１１．　１２８．２

１５．２

６２．５

２８．１

０．１１

２２．　１

１２．０２８．４

１６，２

６５．７

２８．０

蒸发量／（ｇ／ｓ）

蒸发率／（１０－２　ｇ／（ｍ２・ｓ））２４．９

４．７４２３．２

４．４２１８．２

３．４７２８．４

１５．６

６３．３

２８．１

０．０９

２１．３

１１．８

５．９０

５．６９

２１．６

４．４４２１．０

４．００ ７．５

２８．３

１６．９

６９．０

２８．０

０．１３

２２．２

１２．８

５．８９

５．６８

２３．２

４．４３

表３一般使用时游泳池蒸发率

工况６７５

．７

４４２

肠５．２９

４．之

乙１７．一０况－ｏｌ．Ｊ

ｅ工－民

５

生工况４

６．３２

４２．３

４．８７９．７

３．１２ｎＵＪ生‘０‘１１

－八」５．１５

３． 注：进风口面积为０．　８０２　５　ｍ２，游泳池池水容积为８００　ｍ３．２．４．２结果分析

工况３人员密度为０，实测蒸发率为３．４７Ｘ

１０－２　ｇ／（ｍ２・Ｓ），可以认为是平静水面条件下游泳

池的蒸发率。由式（１）一（４）分别计算得到的蒸发

率如表２所示。

表２游泳池平静水面蒸发率

计算值／（１０－２　ｇ／（ｍ２・Ｓ））

与实测值的相对误差／％式（１）

３．０８

一１１．２式（３）

２．４５

一２９．３式（４）

３．０８

一１１．２式（２）计算蒸发率／（１０－２留（ｍ２・Ｓ）　）

相对误差／％式（３）计算蒸发率／（１０－２　ｇ／（ｍ２・Ｓ）　）

相对误差／％式（４）计算燕发率／（１０－２创（ｍ２・Ｓ）　）

相对误差／％工况１

６．４１

３５．２

４．９５

４．４３．２１

－３２．２－２４．９　－２９．７　－２５．５　－３５．７

注：式（（３）的人员修正因数ｍ取０．　５Ｅ４１．

从表２可以看出，式（１），（４）的预测值误差尚

在允许的范围内，而我国普遍使用的式（２）和

ＡＳＨＲＡＥ手册中使用的式（３）对静止水面蒸发率

的预测与实测值偏差较大，由于影响水面蒸发率的

因素较多，式（２），（３）的实验条件可能与测试条件

有较大不同，因此式（２），（３）用于静止水面游泳池

蒸发率的预测的条件还需进一步验证。对于平静

水面蒸发率的计算推荐使用式（１），（４）。

工况１，２，４，５，６是在一般使用时，不同条件下

的游泳池蒸发率的测定。一般使用时的游泳池是

指游泳池的人员密度ｎ为０．０１－０．１５人／耐，其

活动方式为游泳、潜水、水上运动等。实测值与通

过式（２）＾－（４）计算得到的蒸发率的比较见表３， 注：式（３）的人员修正因数ｍ取１０４１．

从表３可以看出，式（２）的计算值比实测值大，

误差超过２９．７％，式（４）的预测值比实测值小，误

差超过２４．９％，式（３）的预测值与实测值较接近，

误差不超过１７％，因此在计算一般使用的室内游

泳池蒸发量时，推荐使用式（３）。

２．４．３人员修正因数ｍ对蒸发率的影响

由于游泳者的活动方式会影响游泳池的蒸发

量，因此计算得出的蒸发量需要乘以相应的修正因