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温泉水处理及SPA和泳池
供水系统设计方案
  
一、方案概述
知了谷SPA供水供热项目是一个包括室外泡池群、游泳池、别墅群的综合性给排水、供热及水处理系统工程。工程涉及面广,设备多,为便于描述,我们把项目化分为原水处理恒压供水 SPA终端給排水别墅群生活热水供应游泳池循环过滤以及自动控制六部分进行说明。
二、各部分组成及功能简述
第一部分:原水处理
原水处理包括原水的净化、输送、降温与存储
、原水净化、输送、存储
原水采集于各天然温泉的汇流点,具有高温、高含沙量等特点,必须经过一系列的净化处理,才能供给泡池终端使用。
原水处理工艺流程如下:
 
                                                                             图一:原水处理工艺流程图


1.1旋流除沙
旋流除沙是采用沙水比重不同进行分离的原理,一路是分离后的水输送到缓存水箱,一路是因重力下沉的沙。沉积沙需要定期进行人工清理。
1.2板式换热降温
85℃左右的原水经过旋流除沙器后,温度会降至80℃左右,仍远高于过滤、净化系统温度承受能力,必须采取强制降温处理。为保证温泉水的物理性质不发生改变,我们设计采用逆流板式换热装置,把80℃左右的温泉水强制降温到50℃左右的温泉水。强制降温后的温泉水,再经过软水器、石英砂过滤装罐、活性碳吸附罐、紫外线消毒器后,输送到主供水箱存储,为后续工艺使用。为节约冷水资源,我们采用游泳池存储的水做为热交换介质。另外,为别墅群集中供热的水箱的加热和恒温也采用板换产生的热量,具体工艺图入下图所示:



                                                                            图二:板式换热原理图


注意:由于板式换热前无法加装软水处理装置(软水器工作温度不能超过50℃),因此,板式换热无法避免的结垢会影响板换的工作效率。当板换后的温泉水温暖超过50℃以上时,系统将强制整个供水系统的运行。必须保证板换后的温泉水温度低于50℃,系统才能连续正常运行。
第二部分:变频恒压输送
原水经过净化工艺处理变成可使用的温泉水,进入主供水箱存储。主供水箱是为解决SPA用水高峰用水量不足而设计的具有一定存储能力的水箱。通过主供水箱进行存储及二次供水,为原水处理流量不足赢的处理的时间。
1、主供管网恒压控制
为保证供水终端用水需要,需要对供水管网进行恒压控制。


                                                                    图三:变频恒压供水原理图
2、主供管网恒温
为避免主供管网的水在长时间不使用变冷的情况,在主供管网的末端设计了回水温差控制,在主管网管道末端水温与主供水箱水温差5℃时,自动打开回水电磁阀,以维持整个管网的水温时刻控制在45℃左右。


                                                  图四:主供水管网回水控制原理
 
第三部分:SPAU终端给、排水及恒温控制
知了谷SPA水疗池按功能分:普通泡池(石灰岩池、红酒池、枯木池等)、功能泡池(旋涡池、瀑布池、溪流池、沸腾池等)及特殊功能疗养(能量环、巷道按摩、鱼疗池)等。
1、普通泡池
1.1普通泡池的控制结构示意图


                                                         图五:普通泡池给排水原理图
1.2液位、温度控制工作原理
在启用泡池时,主供电磁阀及恒温电磁阀自动打开,排水电磁阀关闭,泡池初次给水开始。到达高水位时,液位开关反馈信号给PLC控制系统,主供电磁阀及恒温电磁阀关闭,系统初次给水结束。当因人使用和蒸发带走水分,液位低于高水位时,主供电磁阀自动打开,补足液位。系统实时检测泡池温度,当泡池温度降低到设定温度以下时,恒温电磁阀打开,以补充新鲜温泉水。多余热水则由溢流口溢出。温度重回正常值后,恒温电磁阀自动关闭。
1.3池底照明(含系统所有水底灯的控制)
池底照明通过安装泡池侧面的水底灯实现,灯的控制通过触摸屏实现。
2、功能泡池
1.1功能泡池的结构示意图
 
                                                                        图六:功能泡池给排水原理图
2.2工作原理
功能泡池的给水、排水、恒温及照明与普通泡池一致,只是增加了循环泵或风泵提供动力。循环泵或风泵使水或风具有一定的动能,并通过设计好的出水口或风口,或对人体产生按摩效果,或对人视觉产生冲击,或产生瀑布、溪流等场景。使人的身、心、神得到极大满足。以下是功能池中最常见的旋涡池、沸腾池、溪流池、瀑布池实景展示:

旋涡池实景图


                                                                           沸腾池实景图


           溪流浴池实景图

        洞窟浴池实景图
  
         瀑布浴池实景图

                          巷道按摩示意图
3、特殊功能
在本项目中,特殊功能指能量坊、海沙浴、鱼料池。
特殊功能与普通泡池及功能泡池,在结构和功能有较大区别。泡池是人直接接触温泉水,利用温泉水的特性进行疗养。而特殊功能(能量坊、海沙浴等)是借助温泉的热能,利用管式换热原理,加热特定物质以实现能量转化,来对人进行物理疗养;鱼疗池更特殊,是在泡池中放入特种耐温鱼苗(学名亲亲鱼),实现人鱼共浴。
3.1能量坊
 
能量坊由6把高级定作躺椅组成,分别以黄龙玉、玛瑙、翡翠做外贴面,通过内置专用耐高温水管,实现热量传递,达到理疗效果。能量坊的温度通过控制循环水泵的启停进行控制。温度低于设定值,自动启动循环泵,通过驱动缓存水箱中的高温水,流过高温水管,实现加热(与地暖采暖原理一致)
3.2海沙浴
    海沙浴是利用地暖管采集主供水箱的热,对海沙进行加热,利用加温后的海沙实现对人体的疗养。

海沙浴池实景图
3.3鱼疗池
鱼疗池是在普通泡池的基础上,增加了一台制氧泵及生化过滤箱(自带紫外线消毒器)。

 
 
                                                        图七:鱼疗池给排水原理图
第四部分:别墅群生活热水供应
1、水源及存储方式
别墅群生活用热水水源取自市政自来水管网,需要先存储后加温使用。
2、加温及恒温控制
加温与保温的热量取自温泉水降温板式换热产生的热量,通过控制系统使水箱水温保持在50℃左右。原理参见图二:板式换热原理图
3、输送
输送方式采用变频恒压输送方式。原理参见图三:变频恒压供水原理图
第五部分:游泳池的给水、排水及循环过滤
设计规范按照国家《游泳池给水排水工程技术手册》(中国建筑工业出版社出版)进行。游泳池的平面布置图如下:

                                                                 图八:游泳池平面布置图
深水区:25*8*2(长(m )*宽(m )*深(m ))  容积约:400m3
浅水区(含儿童戏耍池):25*4*1.5(儿童1.2)(长(m )*宽(m )*深(m ))  容积约:140m3
游泳池总容积为:540 m3
1、水质要求:
水质设计参数表
序号 项目 国家标准 设计标准
1 水温 23~30℃ 30℃±3℃
2 PH值 7.0~7.8 7.0~7.8
3 浑浊度 ≦5TNU ≦2TNU
4 尿素 ≦3.5mg/L ≦3.5mg/L
5 游离性余氯 ≦0.3~0.5mg/L ≦0.3~0.5mg/L
6 细菌总数 ≦1000个/mL ≦200个/mL
7 大肠杆菌数 ≦18个/L 每100mL不得检出
2、池体主体结构
池体主体结构采用负沿(无边际)设计:
示意图如下:
 
图九:负沿结构示意图
 
负沿泳池实景效果如下:
图十:负沿游泳池实景图
2、初次充水及排水时间
◆初次充水时间:≦48小时(根据甲方实际水量可调整)
◆排空时间:≦4小时
3、循环方式及循环时间
     循环过滤方式采用逆流式循环,通过均衡水箱进行补充水。循环时间6小时。
 
图十一:泳池循环过滤系统管路示意图
4、水处理工艺
◆使用自带毛发过滤器循环泵(预过滤)
◆石英砂过滤(主过滤)
◆絮凝剂投加装置(辅助过滤)
◆紫外线消毒
5、泳池的加热与恒温
泳池初次加热及恒温所需热量来自与温泉水进行板式换热产生的热量,通过自动化控制系统维持水温在30℃左右。
原理参见图二:板式换热原理图。
6、池底照明
游泳池的照明通过安装泳池侧面8只不锈钢专用水底灯实现,水底灯采用AC12V供电。
通过安装于泳池侧面的水底灯实现照明。灯的安装位置参见图八:游泳池平面布置图
 
三、主供水箱、缓存水箱容积、及别墅生活用热水水箱设计
1、主供水箱、缓存水箱
要设计主供水箱缓存水箱容积、及别墅生活用热水水箱,必须知道整个系统两个非常重要的参数:日最大用水量和每小时最大用水量。
1.1日最大用水量估算及每小时最大用水量
为节约资源,游泳池的水设计为循环使用,他的用水源来自市政自来水,在计算在日最大用水量和每小时最大用水量不考虑。
日最大用水量由四部分组成:
V1:所有泡池的初次给水
V2:补充泡池因蒸发和人体带走损失的水
V3:维持泡池恒温需要的补充水
V4:别墅泡池及生活用水
V0:总的用水量
V0=V1+V2+V3+V4
根据统计计算,所有室外泡池的容积和为V1=110立方;
V2: 按经验公式,补充水按泡池容积6%进行补充
V2=V1*6%=6.6立方
V3:采用热量平衡原则进行计算。
新温泉水按48℃(主供水箱水温设计为50℃),泡池恒温按42℃进行估算。
第1步::计算维持泡池恒温(42℃)所需的热量Q1
第2步:根据热量平衡原则,按新鲜温泉水温度从50℃降低到42℃,需要的补充比。
第1部分:恒温所需热量Q1
Q1=1.2*∑*(1.163*V*(0.0174*VF+0.0229)*(PB-PA)*760*F/B)
∑:所有泡池该值的总和
Q1=1039225KJ/H
Q2=水的密度*水的比热*(新鲜温泉水温度(50℃-泡池使用温度42℃)*补充水总的容积
利用Q1=Q2,可以解算出总的补充水量:V3=31立方
V4: 别墅群泡池及生活用水
别墅群共有9个别墅,由目前没有泡池的具体尺寸,因此,按每个泡池6立方的用水量进性估计,合计45立方,再考虑恒温及散热,V4取55立方。
V0=V1+V2+V3+V4=110+6.6+31+55=203立方。
日最大用水量:203立方
1.2每小时最大用水量
由于SPA泡池的使用特点,在泡池初次给水时需要在1个小时内把所有泡池注满,因此小时最大用水量按203立方计算。根据知了谷用水特点,取个不均衡使用系数0.7则每小时最大用水量为:203*0.8=142立方。
1.3主供水箱及缓存水箱容积确定
结合日最大用水量和每小时最大用水量的计算,主供水箱设计为120立方,缓存水箱设计为30立方,可满足知了谷高峰用水需求。水箱的长、宽、高尺寸根据实际机房尺寸待定。
1.4水箱制作工艺
   主供水箱和缓存水箱均采用混泥土浇灌,做防水处理。并设置自然溢流口。整个水箱部做保温。
2、别墅群生活用热水水箱设计
2.1最大日用水量及每小时最大用水量
知了谷有9栋别墅,按每个别墅最大日用水0.8方来计算的话,水箱设计必须大于7.2立方。由于供热水箱主要为宾客淋浴用水,每小时最大用水量也按7.2立方进行计算。因此供热水箱按10立方进行设计。
2.2供热水箱制作 
供热水箱采用不锈钢制作,外加保温层和溢流口。水箱的长、宽、高尺寸暂不定。
四、水处理设备粗选型
1、水处理、净化、消毒设备
水处理设备按使用部位和功能进行
1.1旋流除沙器  
厂家:国产    
使用工艺:原水净化处理
旋流除沙器选用国产XY-40/25
每小时处理流量:40~80T
技术参数:
①进水浊度≦320度
②出水浊度≦10度
③进水压力≧0.4MP
④压力损失0.028MP
⑤除砂直径:>0.8毫米
1.2不锈钢石英砂过滤罐
厂家:国产     
使用工艺:游泳池净化处理
技术参数:
1.3不锈钢活性碳吸附罐
数量:1台   使用部位:缓存水箱到主供水箱的管道过滤
技术参数: 
1.4玻璃纤维石英砂过滤罐(WLBCG1000)
厂家:威浪仕   
使用工艺:原水净化处理
主要技术参数:
◆ 进出口管径:2.0(inch)
◆ 过滤面积:0.79(m2)
◆ 流量:35 m3/h
◆ 装砂量:712kg
1.5软水处理器
厂家:北京碧波晟业   
使用工艺:原水净化处理
技术参数: 
1.6板式换热器
厂家:广东热合    
使用工艺:原水净化处理
技术参数:2、水循环设备
2.1 耐高温管道立式离心泵(3KW)
厂家:上海凯泉  
使用工艺:原水净化处理
技术参数:
 
2.2高温管道立式离心泵(1.1KW)
数厂家:上海凯泉  
使用工艺:原水净化处理
技术参数:
 2.2变频增压泵(11KW)
厂家:上海凯泉   
使用工艺:主供管网恒压供水
变频增压泵(11KW)
厂家:上海凯泉   数量:2台  
使用工艺:别墅供热管网恒压供水
2.3循环过滤泵2.2KW(自带毛发过滤器)
厂家:威浪仕
使用工艺:泳池循环过滤用3台
使用工艺:泡池循环过滤用8台 
2.4潜污泵900W
厂家:乐泰泵业  
使用工艺:瀑布与叠水
3、水底照明设备
厂家:美国滨特尔
供电电压:AC12V,自带温度保护功能。
选用美国滨特尔水底灯,。
4、水温、水液位检测设备

◆温度控制器:
厂家:日本OMRON
技术参数:AC220V供电,自带RS485通讯模块。
传感器输入:PT100
可实现远程与PLC进行读写控制。
使用地点:所有室外需要恒温控制的泡池和测温点。
◆温度传感器:
厂家:北京赛亿凌
技术参数:不锈钢外壳封装
传感器类型:PT100
使用地点:所有室外需要恒温控制的泡池和测温点。
◆不锈钢浮球液位开关
厂家:北京赛亿凌
使用地点:所有室外需要液位控制的泡池。
5、阀门及管道、管件
◆电动3通阀
厂家:上海上晋
使用地点:板换工艺
◆电磁阀
厂家:上海上晋
使用地点:泡池给、排水控制
◆涡杆碟阀
厂家:厦门三厘
使用地点:泳池给、排水控制
◆ 手动碟阀
厂家:厦门三厘
泡池给排水控制
◆热力管道(国产)
◆冷水管道(华亚)
五、自动监控系统
自动监控系统由动力配电柜和PLC控制柜两面柜组成,实现整个系统流量、温度、液位、压力的协调运行。
 
图十二:温度器读写控制示意图
主要元件选型
1、 触摸屏   
选用日本OMRONNP7英寸彩色触摸屏
  2、 PLC
选用日本OMRON CP1L小型PLC
 3、 变频器
选用国产海利普水泵专用变频器
 4、 其他低压电气元件
配电部分选用TE公司产品,其他器件选用国产优质产品。
5、 实现功能
◆ 泡池组横温控制;
◆ 泡池给排水远程控制;
◆ 供水管网自动变频恒压控制;
◆ 水底灯组远程控制;
◆ 游泳池循环过滤时钟控制;
◆ 所有电器执行部件集中监控;
 

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