游泳池設(shè)計(jì)和運(yùn)行中的人身安全和設(shè)備安全

——游泳池可以這樣設(shè)計(jì)和維護(hù)之六

文：劉春生

1. 概述

在《兒童安全國際會(huì)員國報(bào)告2011》^[1]中，在18個(gè)成員國中，中國、泰國、菲律賓和越南的溺水傷亡居于14歲以下兒童意外死亡之首，而其它成員國如美國、德國、澳大利亞、加拿大、奧地利等國的溺水傷亡都比交通事故的死亡率小。美國對于游泳池安全的法規(guī)有聯(lián)邦法令 ^[2]、美國國家標(biāo)準(zhǔn)2006 ^[3] 、2011^[4]和各州的游泳池的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，對游泳池安全技術(shù)和產(chǎn)品都有嚴(yán)格的規(guī)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實(shí)踐的基礎(chǔ)上，在對國外的新技術(shù)、新設(shè)備、新標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)注和研究中，結(jié)合我國目前的游泳池技術(shù)和設(shè)備的水平現(xiàn)狀，提出一些適合我國游泳池設(shè)計(jì)和運(yùn)行中人身安全和設(shè)備安全問題的新思路。

2. 游泳池設(shè)計(jì)和運(yùn)行中的人身安全

2.1 水泵吸程和安全負(fù)壓釋放系統(tǒng)SVRS

水泵對于游泳池的循環(huán)過濾系統(tǒng)來說就像人體的心臟，它是系統(tǒng)正常運(yùn)行的樞紐。水泵的主要性能參數(shù)是流量和揚(yáng)程，流量是單位時(shí)間內(nèi)通過水泵出水 口處輸出的水量，當(dāng)然它是在水泵抵抗循環(huán)過濾整個(gè)系統(tǒng)的壓力、獲得位能和動(dòng)能的量度，所以流量就是在一定揚(yáng)程下的流量，不同的揚(yáng)程就有不同的流量，揚(yáng)程高 時(shí)流量小，而揚(yáng)程小時(shí)流量大。而系統(tǒng)的揚(yáng)程在特定的游泳池循環(huán)過濾系統(tǒng)中的變化范圍是一定的，初始過濾時(shí)，系統(tǒng)壓降小，也就是揚(yáng)程小，此時(shí)流量就大；運(yùn)行 一段時(shí)間后，過濾器的攔截物漸漸的阻擋了水流的通道，壓降就變大，流量就變小。進(jìn)出水口相同管徑的水泵，當(dāng)吸水管上負(fù)壓真空表和出水管上壓力表^[5]安裝在相同水平上時(shí)，水泵的揚(yáng)程就是吸程和壓程的總和。

對于壓程來說，對于泳池和機(jī)房高差在5米之內(nèi)的自灌式循環(huán)過濾系統(tǒng)中，如果按流體力學(xué)的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)時(shí)管路時(shí)，根據(jù)統(tǒng)計(jì)得知，絕大多數(shù)的初始過濾時(shí) 壓降為（0.8-1）±1bar，反沖洗的壓降為（1.2-1.4）±1bar，最大反沖洗壓降1.5±1bar，所以水泵揚(yáng)程的選取在15—17米時(shí)才 是符合游泳池循環(huán)過濾工況的（已包括了1.10倍的揚(yáng)程保證系數(shù)）。如果選擇了過大揚(yáng)程的循環(huán)水泵，它就會(huì)在過大流量的低揚(yáng)程工況連續(xù)運(yùn)行，耗電增大，過 濾精度減小；特別是在啟動(dòng)水錘的作用下，系統(tǒng)出現(xiàn)瞬時(shí)高壓的水擊現(xiàn)象，對過濾器、循環(huán)系統(tǒng)管件和其它設(shè)備帶來損害的風(fēng)險(xiǎn)，此時(shí)擊壞設(shè)備的現(xiàn)象就像人患了高 血壓造成了腦溢血一樣的原理。

對于吸程來說，水泵總的揚(yáng)程錯(cuò)誤的選大時(shí)水泵的吸程也相應(yīng)增大大，如果吸水口直接與游泳池的回水口相連，它就是游泳者吸入溺水的動(dòng)力源，通常游泳池循環(huán)水泵的吸程約為0.2bar的負(fù)壓，對于游泳池循環(huán)過濾水泵來說，總的揚(yáng)程在15—17米時(shí)是比較實(shí)際的。

由于水泵吸水口具有負(fù)壓產(chǎn)生的真空吸力，它就給游泳者帶來被吸入溺水的安全隱患，首先是在選擇游泳池循環(huán)過濾水泵時(shí)不宜選用高揚(yáng)程（大吸程）的水泵，其次還要設(shè)置安全泄壓裝置。

2.1.1真空負(fù)壓斷電安全保護(hù)裝置

真空負(fù)壓斷電保護(hù)裝置，他通過水泵吸水管上安裝的負(fù)壓真空探頭來探測負(fù)壓情況，若遇到被吸入物體堵住了回水口時(shí)，水泵的吸水口的負(fù)壓增大，當(dāng)達(dá)到安全設(shè)定值時(shí)，即切斷電源。

2.1.2破真空泄壓安全裝置

它是一組機(jī)械系統(tǒng)裝置，安裝在泵前的吸水口附近的吸水管道上，其主要結(jié)構(gòu)是由精密的壓力彈簧和閥芯組成的，其原理是當(dāng)?shù)着盼氡欢聲r(shí)，在泵前產(chǎn) 生的負(fù)壓打開彈簧和閥芯，吸入空氣，解除了水泵對人體的吸力。它是無需電源的泳池機(jī)械式安全部件，反應(yīng)靈敏，可在毫秒的時(shí)間內(nèi)釋放負(fù)壓。

2.2 防吸入底排結(jié)構(gòu)

1）防吸入底排有效防止平面底排的吸入溺水

2）雙底排、三底排間距大于3英尺（約1米）

3）窄長型底排和超大型平面底排的尺寸和結(jié)構(gòu)

2.3其它因素對人身安全的影響

水溫、室溫、濕度、水質(zhì)、化學(xué)含量、菌毒感染、水體清澈程度、游泳負(fù)荷等都對游泳者的人身安全和健康具有影響。

在游泳時(shí)，人們用皮膚感覺水的冷和熱，根據(jù)水溫的不同和水中運(yùn)動(dòng)量的強(qiáng)弱，通過皮膚血管血流量的調(diào)整和血管的擴(kuò)縮、心臟和肺部功能的調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn) 物理性體溫調(diào)節(jié)；與此同時(shí)，腎上腺素、甲狀腺素的分泌，糖、脂肪的代謝和蛋白質(zhì)的變換，實(shí)現(xiàn)了人的化學(xué)性體溫調(diào)節(jié)。所以水溫對游泳者至關(guān)重要，要根據(jù)不同 的運(yùn)動(dòng)量、不同的年齡、不同的體質(zhì)，選擇不同水溫，以實(shí)現(xiàn)游泳者合理的物理性體溫調(diào)節(jié)和化學(xué)性體溫調(diào)節(jié)，才有利于人體的健康。如競賽和運(yùn)動(dòng)性游泳的水溫為 25-27℃，兒童、老年人、殘疾人休閑、戲水的游泳池水溫為30℃左右，如果是被動(dòng)性水療的水溫可高35-40℃。當(dāng)然室內(nèi)空氣溫度和濕度也很重要，室 溫低會(huì)使游泳者在出水時(shí)有寒冷感，對身體不利；還會(huì)使池水熱量的散發(fā)得快，使房頂和墻壁上會(huì)出現(xiàn)水的過多凝結(jié)現(xiàn)象，濕度大容易腐蝕建筑物和裝飾材料。如果 室內(nèi)溫度過高，會(huì)出現(xiàn)悶熱，使游泳者游泳時(shí)感到呼吸不適。一般室內(nèi)游泳池的溫度以室溫高于水溫2℃為宜，但室內(nèi)空氣溫度最高不超過30-32℃。

游泳池池水中不含有病原微生物，水中所含化學(xué)物質(zhì)不得危害人體健康，要確保游泳池水質(zhì)的安全可靠。防止疾病的傳播、保障游泳者的安全、提高游泳者的舒適度、使池水的感官性狀良好這些都是對水質(zhì)的要求，也就是池水要安全、衛(wèi)生、健康、舒適^[5]。

水的能見度差將會(huì)導(dǎo)致游泳者收到損傷，也是安全救護(hù)人員辨別游泳者是否處于危險(xiǎn)或危難中所要求的主要條件。

游泳池所能容納游泳者的人數(shù)有一定的限度，要同時(shí)保證兩個(gè)條件：一是游泳者活動(dòng)的安全空間所決定的水量和水面積，二是滿足處理凈化水量對應(yīng)的水面積。人數(shù)過多對水質(zhì)和安全都十分不利。

3. 游泳池設(shè)計(jì)和運(yùn)行中的設(shè)備安全

3.1 壓力探頭

上文闡述了由負(fù)壓真空探頭構(gòu)成的保障人身安全的真空負(fù)壓斷電系統(tǒng)和破真空泄壓安全裝置，以下介紹的壓力探頭是保障設(shè)備安全的有效措施。

人們在反沖洗等操作中、在關(guān)停系統(tǒng)中某個(gè)功能的設(shè)備時(shí)、在設(shè)備檢修維護(hù)中，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)閥門誤操作的現(xiàn)象，不該關(guān)閉的閥門給關(guān)上了，或者是閥門、 管件、管道出現(xiàn)了故障被堵塞了，這些都會(huì)使系統(tǒng)的壓力急劇增大而使水泵、砂缸、管閥等設(shè)備爆裂。如果在水泵出水口處安裝了壓力探頭，當(dāng)系統(tǒng)壓力達(dá)到一定限 度時(shí)，水泵的電源就會(huì)自動(dòng)切斷，從而保證了設(shè)備的安全。

3.2 水錘的水擊現(xiàn)象

水錘對設(shè)備和管件的損壞都是因水錘現(xiàn)象造成的設(shè)備、管件的損壞案例。在有壓管路系統(tǒng)中，由于某些外界原因（如閥門突然開啟或關(guān)閉，水泵機(jī)組啟動(dòng)或突然停 止等），使得水流速度突然發(fā)生較大變化，從而引起壓強(qiáng)急劇升高和降低，此現(xiàn)象就是水擊，或水錘效應(yīng)。如果系統(tǒng)設(shè)計(jì)欠佳、管道較小的時(shí)候，產(chǎn)生的水錘可以導(dǎo)致管道強(qiáng)烈的振動(dòng)、造成沖擊會(huì)很大，有可能對系統(tǒng)的管道、管件和設(shè)備造成破壞。

如果選用水泵的富裕揚(yáng)程過高，在啟動(dòng)水錘的沖擊下，有時(shí)砂缸會(huì)象吹氣球一樣膨脹、甚至爆裂。如果游泳池與機(jī)房位置高差很大時(shí)，開啟和關(guān)閉水泵和閥門，也會(huì)造成水錘的水擊現(xiàn)象，損壞系統(tǒng)的設(shè)備和管閥。所以說，有效的防止水錘現(xiàn)象，也是實(shí)現(xiàn)設(shè)備安全的主要因素。

3.3 不同高差的處理方式

本刊的上一期刊登了《石英砂過濾器的負(fù)壓過濾和重力過濾—游泳池可以這樣設(shè)計(jì)和維護(hù)之四》一文，對于當(dāng)游泳池與機(jī)房高差約5米的正常壓力循環(huán)過濾系統(tǒng)、當(dāng)游泳池與機(jī)房高差約10米的負(fù)壓力過濾系統(tǒng)或重力過濾系統(tǒng)、當(dāng)游泳池與機(jī)房高差約20米的重力循環(huán)過濾系統(tǒng)這三種情況做了探討，也是解決游泳池設(shè)備安全的方法。

4. 總結(jié)

游泳池設(shè)計(jì)和運(yùn)行中的人身安全和設(shè)備安全問題是實(shí)現(xiàn)游泳池功能的首要問題。游泳池的設(shè)計(jì)和運(yùn)行要符合技術(shù)先進(jìn)、安全可靠、經(jīng)濟(jì)合理、衛(wèi)生環(huán)保、節(jié)水節(jié)能等原則^[6]，技術(shù)先進(jìn)是安全可靠的前提和保證，經(jīng)濟(jì)合理、衛(wèi)生環(huán)保、節(jié)水節(jié)能是在技術(shù)先進(jìn)前提和保證下的安全可靠的成果。由于游泳池工程實(shí)踐的積累和游泳池技術(shù)的發(fā)展，對游泳者的溺水、傷害、感染和化學(xué)中毒^[7]等 方面的人身安全的認(rèn)知和預(yù)防措施不斷出現(xiàn)新的技術(shù)、規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)；由于游泳池的數(shù)量、種類、設(shè)施和應(yīng)用的發(fā)展，為了保證游泳池的正常工作和運(yùn)行，游泳池設(shè)備 安全也是急需解決的問題，而設(shè)備安全問題，也是實(shí)現(xiàn)技術(shù)先進(jìn)、安全可靠、經(jīng)濟(jì)合理、衛(wèi)生環(huán)保、節(jié)水節(jié)能等原則的基本問題。

游泳池設(shè)計(jì)和運(yùn)行中的人身安全問題包括如下：水泵揚(yáng)程、安全負(fù)壓釋放系統(tǒng)SVRS、真空負(fù)壓斷電安全保護(hù)裝置、破真空泄壓安全裝置、防吸入底排結(jié)構(gòu)、雙底排和三底排間距、窄長型底排和超大型平面底排的尺寸和結(jié)構(gòu)和尺寸、以及水溫、室溫、濕度、水質(zhì)、化學(xué)含量、菌毒感染、水體清澈程度、游泳負(fù)荷等都對游泳者的人身安全和健康的影響問題；游泳池設(shè)計(jì)和運(yùn)行中的設(shè)備安全問題包括如下：壓力探頭、水錘的水擊現(xiàn)象、不同高差的處理方式等問題。這些問題在我國的游泳池工程實(shí)踐中都具有很現(xiàn)實(shí)的意義。

參考文獻(xiàn)：

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. 游泳池給水排水工程技術(shù)規(guī)程 GJJ 122-2008

6. 游泳池給水排水工程技術(shù)手冊 中國建筑設(shè)計(jì)研究院機(jī)電設(shè)計(jì)研究院主編，2010

7. WHO Guidelines for Safe Recreational Water Environments Volume 2 Swimming Pools and Similar Environments 2006

(歡迎指正、探討和交流，轉(zhuǎn)載和摘錄請標(biāo)明出處和作者)

作者：劉春生 亞士圖中國總部（AstralPool China）技術(shù)總監(jiān)

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