游泳池設計和運行中的人身安全和設備安全

——游泳池可以這樣設計和維護之六

文：劉春生

1. 概述

在《兒童安全國際會員國報告2011》^[1]中，在18個成員國中，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有聯邦法令 ^[2]、美國國家標準2006 ^[3] 、2011^[4]和各州的游泳池的標準和規范，對游泳池安全技術和產品都有嚴格的規定和要求，大大提高了游泳池的安全性。

本文是在游泳池工程實踐的基礎上，在對國外的新技術、新設備、新標準的關注和研究中，結合我國目前的游泳池技術和設備的水平現狀，提出一些適合我國游泳池設計和運行中人身安全和設備安全問題的新思路。

2. 游泳池設計和運行中的人身安全

2.1 水泵吸程和安全負壓釋放系統SVRS

水泵對于游泳池的循環過濾系統來說就像人體的心臟，它是系統正常運行的樞紐。水泵的主要性能參數是流量和揚程，流量是單位時間內通過水泵出水 口處輸出的水量，當然它是在水泵抵抗循環過濾整個系統的壓力、獲得位能和動能的量度，所以流量就是在一定揚程下的流量，不同的揚程就有不同的流量，揚程高 時流量小，而揚程小時流量大。而系統的揚程在特定的游泳池循環過濾系統中的變化范圍是一定的，初始過濾時，系統壓降小，也就是揚程小，此時流量就大；運行 一段時間后，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。進出水口相同管徑的水泵，當吸水管上負壓真空表和出水管上壓力表^[5]安裝在相同水平上時，水泵的揚程就是吸程和壓程的總和。

對于壓程來說，對于泳池和機房高差在5米之內的自灌式循環過濾系統中，如果按流體力學的標準設計時管路時，根據統計得知，絕大多數的初始過濾時 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，所以水泵揚程的選取在15—17米時才 是符合游泳池循環過濾工況的（已包括了1.10倍的揚程保證系數）。如果選擇了過大揚程的循環水泵，它就會在過大流量的低揚程工況連續運行，耗電增大，過 濾精度減小；特別是在啟動水錘的作用下，系統出現瞬時高壓的水擊現象，對過濾器、循環系統管件和其它設備帶來損害的風險，此時擊壞設備的現象就像人患了高 血壓造成了腦溢血一樣的原理。

對于吸程來說，水泵總的揚程錯誤的選大時水泵的吸程也相應增大大，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力源，通常游泳池循環水泵的吸程約為0.2bar的負壓，對于游泳池循環過濾水泵來說，總的揚程在15—17米時是比較實際的。

由于水泵吸水口具有負壓產生的真空吸力，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過濾水泵時不宜選用高揚程（大吸程）的水泵，其次還要設置安全泄壓裝置。

2.1.1真空負壓斷電安全保護裝置

真空負壓斷電保護裝置，他通過水泵吸水管上安裝的負壓真空探頭來探測負壓情況，若遇到被吸入物體堵住了回水口時，水泵的吸水口的負壓增大，當達到安全設定值時，即切斷電源。

2.1.2破真空泄壓安全裝置

它是一組機械系統裝置，安裝在泵前的吸水口附近的吸水管道上，其主要結構是由精密的壓力彈簧和閥芯組成的，其原理是當底排吸入被堵時，在泵前產 生的負壓打開彈簧和閥芯，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械式安全部件，反應靈敏，可在毫秒的時間內釋放負壓。

2.2 防吸入底排結構

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構

2.3其它因素對人身安全的影響

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

在游泳時，人們用皮膚感覺水的冷和熱，根據水溫的不同和水中運動量的強弱，通過皮膚血管血流量的調整和血管的擴縮、心臟和肺部功能的調節，實現 物理性體溫調節；與此同時，腎上腺素、甲狀腺素的分泌，糖、脂肪的代謝和蛋白質的變換，實現了人的化學性體溫調節。所以水溫對游泳者至關重要，要根據不同 的運動量、不同的年齡、不同的體質，選擇不同水溫，以實現游泳者合理的物理性體溫調節和化學性體溫調節，才有利于人體的健康。如競賽和運動性游泳的水溫為 25-27℃，兒童、老年人、殘疾人休閑、戲水的游泳池水溫為30℃左右，如果是被動性水療的水溫可高35-40℃。當然室內空氣溫度和濕度也很重要，室 溫低會使游泳者在出水時有寒冷感，對身體不利；還會使池水熱量的散發得快，使房頂和墻壁上會出現水的過多凝結現象，濕度大容易腐蝕建筑物和裝飾材料。如果 室內溫度過高，會出現悶熱，使游泳者游泳時感到呼吸不適。一般室內游泳池的溫度以室溫高于水溫2℃為宜，但室內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，水中所含化學物質不得危害人體健康，要確保游泳池水質的安全可靠。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的要求，也就是池水要安全、衛生、健康、舒適^[5]。

水的能見度差將會導致游泳者收到損傷，也是安全救護人員辨別游泳者是否處于危險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有一定的限度，要同時保證兩個條件：一是游泳者活動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的水面積。人數過多對水質和安全都十分不利。

3. 游泳池設計和運行中的設備安全

3.1 壓力探頭

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

人們在反沖洗等操作中、在關停系統中某個功能的設備時、在設備檢修維護中，有時會出現閥門誤操作的現象，不該關閉的閥門給關上了，或者是閥門、 管件、管道出現了故障被堵塞了，這些都會使系統的壓力急劇增大而使水泵、砂缸、管閥等設備爆裂。如果在水泵出水口處安裝了壓力探頭，當系統壓力達到一定限 度時，水泵的電源就會自動切斷，從而保證了設備的安全。

3.2 水錘的水擊現象

水錘對設備和管件的損壞都是因水錘現象造成的設備、管件的損壞案例。在有壓管路系統中，由于某些外界原因（如閥門突然開啟或關閉，水泵機組啟動或突然停 止等），使得水流速度突然發生較大變化，從而引起壓強急劇升高和降低，此現象就是水擊，或水錘效應。如果系統設計欠佳、管道較小的時候，產生的水錘可以導致管道強烈的振動、造成沖擊會很大，有可能對系統的管道、管件和設備造成破壞。

如果選用水泵的富裕揚程過高，在啟動水錘的沖擊下，有時砂缸會象吹氣球一樣膨脹、甚至爆裂。如果游泳池與機房位置高差很大時，開啟和關閉水泵和閥門，也會造成水錘的水擊現象，損壞系統的設備和管閥。所以說，有效的防止水錘現象，也是實現設備安全的主要因素。

3.3 不同高差的處理方式

本刊的上一期刊登了《石英砂過濾器的負壓過濾和重力過濾—游泳池可以這樣設計和維護之四》一文，對于當游泳池與機房高差約5米的正常壓力循環過濾系統、當游泳池與機房高差約10米的負壓力過濾系統或重力過濾系統、當游泳池與機房高差約20米的重力循環過濾系統這三種情況做了探討，也是解決游泳池設備安全的方法。

4. 總結

游泳池設計和運行中的人身安全和設備安全問題是實現游泳池功能的首要問題。游泳池的設計和運行要符合技術先進、安全可靠、經濟合理、衛生環保、節水節能等原則^[6]，技術先進是安全可靠的前提和保證，經濟合理、衛生環保、節水節能是在技術先進前提和保證下的安全可靠的成果。由于游泳池工程實踐的積累和游泳池技術的發展，對游泳者的溺水、傷害、感染和化學中毒^[7]等 方面的人身安全的認知和預防措施不斷出現新的技術、規范和標準；由于游泳池的數量、種類、設施和應用的發展，為了保證游泳池的正常工作和運行，游泳池設備 安全也是急需解決的問題，而設備安全問題，也是實現技術先進、安全可靠、經濟合理、衛生環保、節水節能等原則的基本問題。

游泳池設計和運行中的人身安全問題包括如下：水泵揚程、安全負壓釋放系統SVRS、真空負壓斷電安全保護裝置、破真空泄壓安全裝置、防吸入底排結構、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構和尺寸、以及水溫、室溫、濕度、水質、化學含量、菌毒感染、水體清澈程度、游泳負荷等都對游泳者的人身安全和健康的影響問題；游泳池設計和運行中的設備安全問題包括如下：壓力探頭、水錘的水擊現象、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踐中都具有很現實的意義。

參考文獻：

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規程 GJJ 122-2008

6. 游泳池給水排水工程技術手冊 中國建筑設計研究院機電設計研究院主編，2010

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

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作者：劉春生 亞士圖中國總部（AstralPool China）技術總監

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