溫水游泳池節能規劃

美國能源部的研究指出，以目前的技術，確實可以達成超過 50%的能源節省量。

明確的瞭解游泳池的能量損失原因，提升設備的能源績效，適當的經營管理、降低 池水的損失量，以及保持池水的溫度，都能減少游泳池的運轉和維護費用，達成能 源績效改善的效果。

現有的使用傳統加熱方式的溫水游泳池，若要改善其能源績效，大致可以從現 有的耗能設備的效能提升，以及降低能源費用的支出兩方面來考量，必要時可以考 慮適用的再生能源設備的配合使用。溫水游泳池本身的主要能源消耗是來自於池水 的熱損失。為了保持池水溫度，必須利用加熱器來隨時加熱以補充被損失的熱能。

有效的加熱系統的設置必須針對不同的加熱系統（例如太陽能加熱系統、電力、天 然瓦斯、燃油或熱泵）來評估，依據實質的環境條件與限制因素、投資成本與期望 報酬率來分析。當然，對於不同的加熱系統，彼此之間也可以相互的搭配應用。最 後，再進行全系統的能源成本分析，以尋求最佳的設計方案。

本小節是參照美國佛羅里達太陽能源中心（FSEC）的技術手冊，推演而得，提 供有關於太陽能熱水系統 FSEC 加熱規劃程序如下。

一、 基本條件設定

˙ 游泳池水溫 （t_pool）

˙ 地下水溫度（tground-water）

˙ 大氣溫度（t_air）

二、 游泳池的熱損失與熱獲得

游泳池熱損失的計算包含池水在傳導、對流、輻射與蒸發四部分的總熱損失。

游泳池的熱獲得大致分為兩種：一為游泳池因太陽的直接照射而獲得之熱能，對於 室內游泳池，此部份省略不計。另一部份是由加熱系統提供之熱量，太陽能熱水系 統游泳池的熱效能與其能源成本計算的整個分析過程概述如下：

（一）熱損失

游泳池的熱損失通常是指在傳導、對流、輻射與蒸發四部分的熱損失。傳導 熱損失是經由池體；對流、輻射與蒸發熱損失是經由池水表面。游泳池的總 熱損失是上述四種方式熱損失的總和。由於傳導熱損失所佔的比例是相對的 比較小，在計算游泳池總熱損失時通常可以忽略不計傳導熱損失部分。一般 而言，蒸發熱損失約 70%，輻射熱損失約 20%，對流與其他的熱損失合計約 10%。這四種方式的熱損失。

（二）熱獲得

對於室外游泳池，在一天的大多數時間之中，都是暴露於直接的陽光照射。

在這種情況下，游泳池本身就是非常有效的集熱器，能吸收落於池水表面的 太陽能大約 75%。若為室內游泳池，太陽熱能的獲得就必須依靠集熱板。室 外游泳池也能利用集熱板以獲取太陽熱能。

基於上述，游泳池的熱獲得可以簡單區分為兩種來源：一為吸收直接照射於 游泳池面的太陽光的熱量。對於室內游泳池，此部份的熱獲得為零；若為室 外游泳池，需要計算此部份的熱量。另一部份是經由太陽能集熱板提供的熱。

室內或室外游泳池均可運用此種方式獲取太陽能。

三、 室內換氣需求

室內游泳池的特性是高的潛熱負荷。這種大部分是來自池水蒸發的潛熱負荷必 須被控制，讓因銹蝕與結露而對房屋構造產生的破壞性影響降至最低限度。具有適 當的濕氣含量的室外空氣可以被運用。其次，開放收費的或免收費使用的游泳池通 常都會有許多的人在其中從事非常耗費體力的游泳活動。為了避免讓進出室內游泳

池的使用者有不舒適感覺，必須提供適宜的通風。換言之，游泳池需要進行溼度的 控制，以維持必要的人體舒適感的環境條件。

因此，游泳池的空氣調節系統其設計會有提供冷氣或除濕的不同換氣做法，其 基本目的是要防止可能產生的使用者不舒適感或熱能的不當排放或能源的浪費。綜 言之，對於在室內游泳池內潛在的氯與濕氣應該特別注意。這些潮濕的與有腐蝕性 的元素，在池水區域未開放使用的時段，很容易達到非常高含量的程度。也因為如 此，對於室內的游泳池，建築材料的選擇非常重要。建築師與專業技師或工程師都 必須瞭解，在游泳池開始使用之後，建築物的操作與使用，甚至是在系統中可能發 生的物理或化學變化的現象，幾乎是他們無法控制的。

一般而言，室內游泳池的相對溼度的設計標準是 50～60%。但實際的相對溼度 應該高於建議的設計標準，這是因為當游泳者由池水中浮出時，作用在人身上的蒸 發冷卻效果。溼度若高於建議的標準，將導致腐蝕與結露的問題以及使用者不舒適 感。

室內換氣量的計算是以池水蒸發為基礎，加入對環境設計相關因子的考慮，訂 出合適的室內空氣換氣需求，做為通風設施在實際設計時的依據。通風設施必須是 足以移除由池水表面蒸發而積聚在室內的水氣，提供使用者比較舒適之室內環境。

室內換氣計算的基本概念與相互關聯性，請參考圖 2.2.1。

圖 2.2.1 室內換氣計算流程

在冬季，當室外的溫度與溼度是低於游泳池的設計條件時，可以利用溼度感知 器來控制室外空氣的需要量，以維持期望的溼度標準。反之，在夏季，當室外的溫 度與溼度高於游泳池的設計條件時，只能利用少量的室外空氣。冬季的設計室外條 件必須要審慎的檢核，這種將濕氣移除的最佳條件並不是經常出現的，而且在建立 最低的空氣需求量之前，有一些室外條件是必須要被檢核與計算的。由計算而獲得 的空氣量經常是每小時換氣 1～2 次，這是一種比較低的空氣移動率。

游泳池設計需要在建築師與顧問工程師之間的良好合作。室內游泳池的通風、

加熱以及空調系統設計都是同樣的重要。室內游泳池的加熱系統在寒冷季節時的運 轉會對其操作成本產生影響。此外，為控制室內游泳池的氯與水氣，通風系統的操 作成本亦應考慮。通風也是熱量損失的來源之一。

四、 池水覆蓋物的影響

由於在游泳池的總熱損失中，蒸發熱損失的比例非常大，使用游泳池覆蓋物是 最有效的方法。理論上，池水覆蓋物的保溫效果能將蒸發熱損失量完全消除，但因 游泳池使用時間的多寡而有不同效果，減低的比例隨案例狀況而改變。然而，覆蓋 物的使用也能降低池水對太陽熱能的直接吸收，特別是室外游泳池。其減少量大約

池水蒸發量

 無人使用時之游泳池

 有人使用時之游泳池

設計換氣設施 室內空氣換氣需求

舒適需求 環境設計因數

是 15～20%，這是因為在日出後至開始使用之間的時間差異的影響。覆蓋物的材質 的保溫效果，以及覆蓋物的設計也會對熱吸收的減少量發生影響。覆蓋物對於對流 熱損失或紅外輻射熱損失的影響，大約是 10%的減少量。在池水接受日射之前，必 須先進行覆蓋物保溫的措施。對於大型的游泳池，操作覆蓋物的便利性是重要的考 慮事項，因此可將泳池覆蓋物分割為數個比較小的、可操作的模組單元。

五、 游泳池太陽能加熱系統的熱量提供

經過熱負荷的計算，可以瞭解游泳池的熱損失量與熱獲得量的狀況。對於游泳 池，很明顯的，熱損失量是大於熱獲得量。也就是，必須提供額外的熱量才能讓池 水的溫度維持在使用者感覺舒適的水準。運用總熱平衡的概念能計算出必須提供的 額外熱量，包括來自太陽能加熱系統、電能加熱、天然氣、燃油或熱泵。

對於室外游泳池而言，有陽光照射的地方不但能增加游泳的舒適感，也能明顯 的降低游泳池的加熱成本。此游泳池在 11 月份期間的節約量幾乎是 1/3。注意，若 氣候是過於寒冷或溫暖時，此例題的每日能源需求量將會有明顯的改變。

（一）集熱器面積計算

太陽能熱水裝置集熱面積是依據熱水負荷，即水量和水溫、集熱器本身熱效 率、系統熱效率以及使用時的氣象條件（例如，日照強度、環境溫度、環境 風速）來確定。

以太陽能加熱系統為例，在計算出游泳池的總熱損失之後，利用熱平衡能推 估出可能需要的太陽能集熱板的面積，由此計算所需的太陽能加熱系統的成 本。事實上，對於大型的游泳池而言，未經妥善規劃與設計的游泳池建築或 基地配置通常是無法提供需求的集熱板面積與架設空間。因此，必須依靠其 他的輔助加熱系統。

完全採用太陽能加熱系統的游泳池，若考慮游泳季節的延伸，其集熱板面積 的量會很大。利用程式與電腦可以計算出全年各月份的集熱板需求量，由需 求量變化的趨勢，再考慮游泳季節延伸的問題，設置空間和設備裝置方式以 及成本收回的問題，才能計算出合理的太陽能加熱系統的規模。降低太陽能 加熱系統成本的最有效方法是搭配使用游泳池覆蓋物，減少蒸發熱損失的影 響。

（二）輔助加熱器能源轉換

估算游泳池能源負荷最簡單的方法是游泳池在過去的能源耗用量的紀錄，或 者是類似規模的游泳池的能源耗用紀錄。具有類似的地點、規模、陽光照射 條件與防風設施的二座游泳池，其能源使用通常不會有明顯的差異。游泳池 的能源使用與其採用的加熱系統有關。

1. 電能加熱

電能加熱系統的熱效率幾乎是 100%。如果知道電能熱水器在某一段時間

電能加熱系統的熱效率幾乎是 100%。如果知道電能熱水器在某一段時間