常去游泳的小伙伴会发现,即使是夏天游泳,入水时还是会觉得冷。如果在泳池里运动量不够,那更是冷得瑟瑟发抖,恒温泳池为什么那么凉?为什么不加热点呢?今天就带大家一探究竟!
通常来说,恒温游泳池会通过散热和加热来维持水温,我们首先了解一下游泳池的散热量,游泳池的散热量可以分为以下四部分:
一是游泳池水表面的水的蒸发散热量;二是游泳池壁面和底面的导热散热量;三是管道和气体水循环设备的散热量;四是游泳池补充新鲜水所需的热量。
其中在春秋冬季,游泳池水表面的散热量是最大的一部分,即水表面和空气的对流换热量最大,也就是说游泳池的水主要是晾凉的;而在夏季,由于外界气温较高,水表面散热量较少,主要的散热是泳池补充新鲜水时所需的热量消耗。
为了抵消这部分散热,就需要加热系统给游泳池加热。要了解游泳池加热系统,首先要知道游泳池的水循环系统。
从图1中看出,游泳池的水从泳池底部流出,经过水质监控器、絮凝剂、毛发聚集器等去除大的杂质后来到净化循环水泵,水泵的作用是给水加压,使得水流可以继续流动;之后水流经过过滤砂缸、消毒剂,就到了恒温恒湿设备,如空气源热泵;最后水流经过计量泵和除藻剂,如此水流在循环过程中得到了加热,再回到游泳池中。
图1 游泳池水循环图
来源 | 《浅谈室内游泳池设计》
其中加热系统有以下几种类型:空气源热泵恒温加热系统,这个系统利用空气中的热量,来加热水,优点是能耗较低,清洁无污染,所以很适合用于游泳池加热;地源热泵恒温加热系统,这个系统是利用地下土壤的热量,加热水;太阳能加热系统,太阳能加热会受到天气的影响,所以需要辅助加热来补充热量;燃料锅炉和电锅炉加热系统,这个系统的经济特性较好,但存在环境污染问题。
其实我们在游泳池游泳的时候,当靠近侧壁时会感觉到水温稍高一些,这是因为水循环分为顺流循环和逆流循环(见图2)以及两者结合的混流循环,而顺流循环的入水口在侧壁,所以新鲜的热水在侧壁上。
图2 游泳池循环方式
来源 | 《不同加热方式对游泳池池水温度场影响的模拟分析》
恒温游泳池的水到底凉不凉,我们先来看一组数据。国际游泳联合会(FINA)的比赛类游泳池的水温是25℃—28℃、我国儿童池的水温为28-30℃、英国儿童教学游泳池水温为29-31℃、美国青少年教学类游泳池是28-30℃。
总体来说,游泳池的水温比人的体温低很多。既然上文说到恒温游泳池有加热系统,那为什么游泳池的温度不能再热一些呢?
游泳是一项运动,如果是追求入水的舒适性,那就成泡澡了。所以要从运动生理学的角度和池水的热传质理论理解游泳池水温。
如图3,人体在运动的时候,代谢产热增加,体温会升高,为了降低体温就要增加身体表面散热量,身体会出现出汗等反应。出汗就是为了增加体表面的水含量,水量蒸发是吸热过程,吸收了身体的热量,所以使得体温降低。
同时,也可以利用一些外界冷却散热使得体温降低,游泳就是使用游泳池的水给身体降温。
所以,如果游泳池的水温和体温一样,或者比体温还要高,根据热力学第二定律(高温物体向低温物体传导),身体的热量就不能传到水中,因此体温会持续增加,体温过高会使得身体脱水、中暑,热衰竭等。
而且如果游泳池的水温较高,我们就相当于在高温高湿的环境下运动,这样会加重身体的体温调节和体液平衡调节的负担。
图3 身体热储量
来源 | 《高温环境下混合预冷对中长跑运动员体温调节和有氧耐力运动表现的影响》
综上,游泳池的水温不能太高。因此由于水温低于体温,我们要注意下水前的热身运动,让水从局部到全身,慢慢适应。
而且不同用途和类型的游泳池、不同游泳者(专业游泳运动员、非专业游泳者、初学者、运动量)在设计和选择池水水温时也要有所区别。
我国主要的游泳设施有体育设施的游泳馆、全民健身的游泳馆、社区游泳池、会所游泳池、高校和中小学游泳馆等。在设计和选用游泳设施时,水温的适合性一定要充分考虑,不能只使用国际游泳联合会(FINA)规定的水温。
游泳场馆举行完赛事后对大众开放时,池水水温也要考虑大众群体生理和运动量等要求,适当提高到适合这些群体使用的水温。
最后,小编给大家列举一下我国目前泳池设计水温最新行业标准《游泳池给水排水工程技术规程》CJJ 122-2017,大家游泳时可以做个参考。
来源 | 建标库