室内温水プールの設計

2021-01-20 オフ 投稿者: SHANY™
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室内温水プール（Natatorium、図1参照）の設計には、快適な環境を作り出すために様々な項目の検討（図2参照）が必要である。特に、建物の保護、省エネ、温熱快適性の向上のために40~60%の湿度レベルを維持しなければならない。

※ Images source: Pixabay.com

図1. 室内温水プール

図2. CFD解析事例（温熱環境・結露発生有無に関する検討）

温水プールでの内部潜熱負荷は人体とプールの蒸発から発生する。ここで蒸発負荷は、他の負荷要素よりも重要であり、プールの面積、濡れた床面、水温、プールの種類による活動レベルによって異なる。

温水プールでの蒸発量は内部潜熱負荷は式[1]に示す経験式によって求められる。この式は一般の活動レベルのプールに対する経験式であり、床表面が濡れている領域でも使用可能である。

w_{\mathrm{p}}=\frac{A}{Y}\cdot (p_{w}-p_{a})\cdot (0.089+0.0782V) \; \cdots [1]

ここに、wp は水の蒸発量 [kg/s]、A はプールの表面積 [m2]、Y は水表面温度における相変化するために要する潜熱 [kJ/kg]、pw は水表面温度における飽和水蒸気圧 [kPa]、pa は空気露点温度における飽和圧 [kPa]、V は水面上部における気流速度 [m/s]である。また、0.089の単位は [W/(m2·Pa)]であり、0.0782の単位は [W·s/(m3·Pa)]である。

温水プールの種類により異なる活動レベルを考慮して蒸発率を評価するためには活動係数（activity factor）Faを用いて式[1]を修正する。約2,400 kJ/kgのY 値と0.05~0.15 m/s範囲のV 値に対して式[1]は式[2]のように単純化される。

w_{\mathrm{p}}=4 \times 10^{-5}\cdot A \cdot (p_{\mathrm{w}}-p_{\mathrm{a}})\cdot F_{\mathrm{a}} \; \cdots [2]
※ 温水プールの種類によって異なる活動係数 Faは、下表に示す。
Type of Pool Typical Activity Factor (Fa)
Baseline (pool unoccupied) 0.5
Residential pool 0.5
Condominium 0.65
Therapy 0.65
Hotel 0.8
Public, schools 1.0
Whirlpools, spas 1.0
Wavepools, water slides 1.5 (minimum)
また、温水プールの設計条件を下表に示す。
Type of Pool Air Temperature [°C] Water Temperature [°C] Relative Humidity [%]
Recreational 24 ~ 29 24 ~ 29 50 ~ 60
Therapeutic 27 ~ 29 29 ~ 35 50 ~ 60
Competition 26 ~ 29 24 ~ 28 50 ~ 60
Diving 27 ~ 29 27 ~ 32 50 ~ 60
Elderly swimmers 29 ~ 32 29 ~ 32 50 ~ 60
Hotel 28 ~ 29 28 ~ 30 50 ~ 60
Whirlpools, spas 27 ~ 29 36 ~ 40 50 ~ 60

以上の内容に対してもっと詳しい説明は、ASHRAE Handbook1[1] ASHRAE Handbook 2019 : HVAC Applications – Chapter 06. Indoor Swimming Pools, 2019.を参考し、学習してください。

[1] ASHRAE Handbook 2019 : HVAC Applications – Chapter 06. Indoor Swimming Pools, 2019.

Written by Sihwan Lee
[Associate Professor, Nagoya University]

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