游泳池设计和运行中的人身安全和设备安全 ——游泳池可以这样设计和维护之六 文：刘春生 1.      概述 在《儿童安全*际会员*报告2011》^[1]中，在18个成员*中，中*、泰*、菲律宾和越南的溺水伤亡居于14岁以下儿童意外死亡之首，而其它成员*如美*、德*、澳大利亚、加拿大、奥地利等*的溺水伤亡都比交通事故的死亡率小。美*对于游泳池安全的法规有联邦法令 ^[2]、美**家标准2006 ^[3] 、2011^[4]和各州的游泳池的标准和规范，对游泳池安全技术和产品都有严格的规定和要求，大大提高了游泳池的安全性。 本文是在游泳池工程实践的基础上，在对*外的新技术、新设备、新标准的关注和研究中，结合我*目前的游泳池技术和设备的水平现状，提出一些适合我*游泳池设计和运行中人身安全和设备安全问题的新思路。 2.      游泳池设计和运行中的人身安全   2.1 水泵吸程和安全负压释放系统SVRS 水泵对于游泳池的循环过滤系统来说就像人体的心脏，它是系统正常运行的枢纽。水泵的*主要性能参数是流量和扬程，流量是单位时间内通过水泵出水口处输出的水量，当然它是在水泵抵抗循环过滤整个系统的压力、获得位能和动能的量度，所以流量就是在一定扬程下的流量，不同的扬程就有不同的流量，扬程高时流量小，而扬程小时流量大。而系统的扬程在特定的游泳池循环过滤系统中的变化范围是一定的，初始过滤时，系统压降小，也就是扬程小，此时流量就大；运行一段时间后，过滤器的拦截物渐渐的阻挡了水流的通道，压降就变大，流量就变小。进出水口相同管径的水泵，当吸水管上负压真空表和出水管上压力表^[5]安装在相同水平上时，水泵的扬程就是吸程和压程的总和。 对于压程来说，对于泳池和机房高差在5米之内的自灌式循环过滤系统中，如果按流体力学的标准设计时管路时，根据统计得知，绝大多数的初始过滤时压降为（0.8-1）±1bar，反冲洗的压降为（1.2-1.4）±1bar，*大反冲洗压降1.5±1bar，所以水泵扬程的选取在15—17米时才是符合游泳池循环过滤工况的（已包括了1.10倍的扬程保证系数）。如果选择了过大扬程的循环水泵，它就会在过大流量的低扬程工况连续运行，耗电增大，过滤精度减小；特别是在启动水锤的作用下，系统出现瞬时高压的水击现象，对过滤器、循环系统管件和其它设备带来损害的风险，此时击坏设备的现象就像人患了高血压造成了脑溢血一样的原理。 对于吸程来说，水泵总的扬程错误的选大时水泵的吸程也相应增大大，如果吸水口直接与游泳池的回水口相连，它就是游泳者吸入溺水的动力源，通常游泳池循环水泵的吸程约为0.2bar的负压，对于游泳池循环过滤专用水泵来说，总的扬程在15—17米时是比较实际的。 由于水泵吸水口具有负压产生的真空吸力，它就给游泳者带来被吸入溺水的安全隐患，首先是在选择游泳池循环过滤水泵时不宜选用高扬程（大吸程）的水泵，其次还要设置安全泄压装置。 2.1.1真空负压断电安全保护装置     图1中（1）就是真空负压断电保护装置，他通过水泵吸水管上安装的负压真空探头来探测负压情况，若遇到被吸入物体堵住了回水口时，水泵的吸水口的负压增大，当达到安全设定值时，即切断电源。         
       图1 真空负压断电保护装置 2.1.2破真空泄压安全装置 它是一组机械系统装置，安装在泵前的吸水口附近的吸水管道上，其主要结构是由精密的压力弹簧和阀芯组成的，其原理是当底排吸入被堵时，在泵前产生的负压打开弹簧和阀芯，吸入空气，解除了水泵对人体的吸力。它是无需电源的泳池机械式安全部件，反应灵敏，可在毫秒的时间内释放负压。         图2 安全破真空泄压装置 2.2 防吸入底排结构           
图3 防吸入底排有效防止平面底排的吸入溺水
图4 双底排、三底排间距大于3英尺（约1米）      图5 窄长型底排和超大型平面底排的尺寸和结构 2.3其它因素对人身安全的影响 水温、室温、湿度、水质、化学含量、菌毒感染、水体清澈程度、游泳负荷等都对游泳者的人身安全和健康具有影响。 在游泳时，人们用皮肤感觉水的冷和热，根据水温的不同和水中运动量的强弱，通过皮肤血管血流量的调整和血管的扩缩、心脏和肺部功能的调节，实现物理性体温调节；与此同时，肾上腺素、甲状腺素的分泌，糖、脂肪的代谢和蛋白质的变换，实现了人的化学性体温调节。所以水温对游泳者至关重要，要根据不同的运动量、不同的年龄、不同的体质，选择不同水温，以实现游泳者合理的物理性体温调节和化学性体温调节，才有利于人体的健康。如竞赛和运动性游泳的水温为25-27℃，儿童、老年人、残疾人休闲、戏水的游泳池水温为30℃左右，如果是被动性水疗的水温可高35-40℃。当然室内空气温度和湿度也很重要，室温低会使游泳者在出水时有寒冷感，对身体不利；还会使池水热量的散发得快，使房顶和墙壁上会出现水的过多凝结现象，湿度大容易腐蚀建筑物和装饰材料。如果室内温度过高，会出现闷热，使游泳者游泳时感到呼吸不适。一般室内游泳池的温度以室温高于水温2℃为宜，但室内空气温度*高不超过30-32℃。 游泳池池水中不含有病原微生物，水中所含化学物质不得危害人体健康，要确保游泳池水质的安全可靠。防止疾病的传播、保障游泳者的安全、提高游泳者的舒适度、使池水的感官性状良好这些都是对水质的要求，也就是池水要安全、卫生、健康、舒适^[5]。 水的能见度差将会导致游泳者收到损伤，也是安全救护人员辨别游泳者是否处于危险或危难中所要求的主要条件。 游泳池所能容纳游泳者的人数有一定的限度，要同时保证两个条件：一是游泳者活动的安全空间所决定的水量和水面积，二是满足处理净化水量对应的水面积。人数过多对水质和安全都十分不利。 3.      游泳池设计和运行中的设备安全 3.1 压力探头 上文阐述了由负压真空探头构成的保障人身安全的真空负压断电系统和破真空泄压安全装置，以下介绍的压力探头是保障设备安全的有效措施。 人们在反冲洗等操作中、在关停系统中某个功能的设备时、在设备检修维护中，有时会出现阀门误操作的现象，不该关闭的阀门给关上了，或者是阀门、管件、管道出现了故障被堵塞了，这些都会使系统的压力急剧增大而使水泵、砂缸、管阀等设备爆裂。如果在水泵出水口处安装了压力探头，当系统压力达到一定限度时，水泵的电源就会自动切断，从而保证了设备的安全。 3.2 水锤的水击现象
图6 水锤对设备和管件的损坏 上面的几张照片都是因水锤现象造成的设备、管件的损坏案例。在有压管路系统中，由于某些外界原因（如阀门突然开启或关闭，水泵机组启动或突然停止等），使得水流速度突然发生较大变化，从而引起压强急剧升高和降低，此现象就是水击，或水锤效应。如果系统设计欠佳、管道较小的时候，产生的水锤可以导致管道强烈的振动、造成冲击会很大，有可能对系统的管道、管件和设备造成破坏。 如果选用水泵的富裕扬程过高，在启动水锤的冲击下，有时砂缸会象吹气球一样膨胀、甚至爆裂。如果游泳池与机房位置高差很大时，开启和关闭水泵和阀门，也会造成水锤的水击现象，损坏系统的设备和管阀。所以说，有效的防止水锤现象，也是实现设备安全的主要因素。 3.3 不同高差的处理方式    本刊的上一期刊登了《石英砂过滤器的负压过滤和重力过滤—游泳池可以这样设计和维护之四》一文，对于当游泳池与机房高差约5米的正常压力循环过滤系统、当游泳池与机房高差约10米的负压力过滤系统或重力过滤系统、当游泳池与机房高差约20米的重力循环过滤系统这三种情况做了探讨，也是解决游泳池设备安全的方法。   4.      总结 游泳池设计和运行中的人身安全和设备安全问题是实现游泳池功能的首要问题。游泳池的设计和运行要符合技术先进、安全可靠、经济合理、卫生环保、节水节能等原则^[6]，技术先进是安全可靠的前提和保证，经济合理、卫生环保、节水节能是在技术先进前提和保证下的安全可靠的成果。由于游泳池工程实践的积累和游泳池技术的发展，对游泳者的溺水、伤害、感染和化学中毒^[7]等方面的人身安全的认知和预防措施不断出现新的技术、规范和标准；由于游泳池的数量、种类、设施和应用的发展，为了保证游泳池的正常工作和运行，游泳池设备安全也是急需解决的问题，而设备安全问题，也是实现技术先进、安全可靠、经济合理、卫生环保、节水节能等原则的基本问题。 游泳池设计和运行中的人身安全问题包括如下：水泵扬程、安全负压释放系统SVRS、真空负压断电安全保护装置、破真空泄压安全装置、防吸入底排结构、双底排和三底排间距、窄长型底排和超大型平面底排的尺寸和结构和尺寸、以及水温、室温、湿度、水质、化学含量、菌毒感染、水体清澈程度、游泳负荷等都对游泳者的人身安全和健康的影响问题；游泳池设计和运行中的设备安全问题包括如下：压力探头、水锤的水击现象、不同高差的处理方式等问题。这些问题在我*的游泳池工程实践中都具有很现实的意义。 参考文献： 1.      Safe Kids Worldwide Member Country Reports 2011，Washington, USA Sept 2011 2.      Virginia Graeme Baker Pool and Spa Safety Act 2007 3.      American National Standard for Suction Entrapment Avoidance in Swimming Pools, Wading Pools, Spas, Hot Tubs, and Catch Basins ANSI/APSP-7, 2006 4.      ANSI for Suction Fittings for Use in Swimming Pools, Wading Pools, Spas, and Hot Tubs 2011 5.      游泳池给水排水工程技术规程 GJJ 122-2008 6.      游泳池给水排水工程技术手册 中*建筑设计研究院机电设计研究院主编，2010 7.      WHO Guidelines for Safe Recreational Water Environments Volume 2 Swimming Pools and Similar Environments 2006 (欢迎指正、探讨和交流，转载和摘录请标明出处和作者) 作者：刘春生 亚士图中*总部（AstralPool China）技术总监 上海市徐汇区中山西路1602号宏汇*际广场B座10楼1008室 Tel：总机021-63910615, 64693089, 54254008 转881     直线021-64695540 Fax：021-63910615 Website：www.astralpool.com www.astralpool.cn Email：jliu@astralpool.cn        liu778@21cn.com