溫泉水處理及SPA和泳池供水系統.

知了谷SPA供水供熱系統

設

計

方

案

云南健爾峰機電工程有限公司2012-7-1

一、方案概述

知了谷SPA供水供熱項目是一個包括室外泡池群、游泳池、別墅群

的綜合性給排水、供熱及水處理系統工程。工程涉及面廣，設備多，為

便于描述，我們把項目化分為原水處理、恒壓供水、 SPA終端給排水、

別墅群生活熱水供應、游泳池循環過濾以及自動控制六部分進行說明。

二、各部分組成及功能簡述

第一部分：原水處理

原水處理包括原水的凈化、輸送、降溫與存儲

1、原水凈化、輸送、存儲

原水采集于各天然溫泉的匯流點，具有高溫、高含沙量等特點，必

須經過一系列的凈化處理，才能供給泡池終端使用。

原水處理工藝流程如下：

圖一：原水處理工藝流程圖

1.1旋流除沙

旋流除沙是采用沙水比重不同進行分離的原理，一路是分離后的水

輸送到緩存水箱，一路是因重力下沉的沙。沉積沙需要定期進行人工清

理。

2

1.2板式換熱降溫

85℃左右的原水經過旋流除沙器后，溫度會降至80℃左右，仍遠高

于過濾、凈化系統溫度承受能力，必須采取強制降溫處理。為保證溫泉

水的物理性質不發生改變，我們設計采用逆流板式換熱裝置，把80℃左

右的溫泉水強制降溫到50℃左右的溫泉水。強制降溫后的溫泉水，再經

過軟水器、石英砂過濾裝罐、活性碳吸附罐、紫外線消毒器后，輸送到

主供水箱存儲，為后續工藝使用。為節約冷水資源，我們采用游泳池存

儲的水做為熱交換介質。另外，為別墅群集中供熱的水箱的加熱和恒溫

也采用板換產生的熱量，具體工藝圖入下圖所示：

圖二：板式換熱原理圖

注意：由于板式換熱前無法加裝軟水處理裝置（軟水器工作溫度不能超

過50℃），因此，板式換熱無法避免的結垢會影響板換的工作效率。當

板換后的溫泉水溫暖超過50℃以上時，系統將強制整個供水系統的運

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行。必須保證板換后的溫泉水溫度低于50℃，系統才能連續正常運行。

第二部分：變頻恒壓輸送

原水經過凈化工藝處理變成可使用的溫泉水，進入主供水箱存儲。

主供水箱是為解決SPA用水高峰用水量不足而設計的具有一定存儲能

力的水箱。通過主供水箱進行存儲及二次供水，為原水處理流量不足贏

的處理的時間。

1、主供管網恒壓控制

為保證供水終端用水需要，需要對供水管網進行恒壓控制。

圖三：變頻恒壓供水原理圖

2、主供管網恒溫

為避免主供管網的水在長時間不使用變冷的情況，在主供管網的末

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端設計了回水溫差控制，在主管網管道末端水溫與主供水箱水溫差5℃

時，自動打開回水電磁閥，以維持整個管網的水溫時刻控制在45℃左右。

圖四：主供水管網回水控制原理

第三部分：SPAU終端給、排水及恒溫控制

知了谷SPA水療池按功能分：普通泡池（石灰巖池、紅酒池、枯木

池等）、功能泡池（旋渦池、瀑布池、溪流池、沸騰池等）及特殊功能

療養（能量環、巷道按摩、魚療池）等。

1、普通泡池

1．1普通泡池的控制結構示意圖

圖五：普通泡池給排水原理圖

1．2液位、溫度控制工作原理

在啟用泡池時，主供電磁閥及恒溫電磁閥自動打開，排水電磁閥

關閉，泡池初次給水開始。到達高水位時，液位開關反饋信號給PLC控

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制系統，主供電磁閥及恒溫電磁閥關閉，系統初次給水結束。當因人使

用和蒸發帶走水分，液位低于高水位時，主供電磁閥自動打開，補足液

位。系統實時檢測泡池溫度，當泡池溫度降低到設定溫度以下時，恒溫

電磁閥打開，以補充新鮮溫泉水。多余熱水則由溢流口溢出。溫度重回

正常值后，恒溫電磁閥自動關閉。

1.3池底照明（含系統所有水底燈的控制）

池底照明通過安裝泡池側面的水底燈實現，燈的控制通過觸摸屏實現。

2、功能泡池

1．1功能泡池的結構示意圖

圖六：功能泡池給排水原理圖

2．2工作原理

功能泡池的給水、排水、恒溫及照明與普通泡池一致，只是增加

了循環泵或風泵提供動力。循環泵或風泵使水或風具有一定的動能，并

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通過設計好的出水口或風口，或對人體產生按摩效果，或對人視覺產生

沖擊，或產生瀑布、溪流等場景。使人的身、心、神得到極大滿足。以

下是功能池中最常見的旋渦池、沸騰池、溪流池、瀑布池實景展示：

旋渦池實景圖

沸騰池實景圖

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溪流浴池實景圖

洞窟浴池實景圖

瀑布浴池實景圖

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巷道按摩示意圖

3、特殊功能

在本項目中，特殊功能指能量坊、海沙浴、魚料池。

特殊功能與普通泡池及功能泡池，在結構和功能有較大區別。泡池

是人直接接觸溫泉水，利用溫泉水的特性進行療養。而特殊功能（能量

坊、海沙浴等）是借助溫泉的熱能，利用管式換熱原理，加熱特定物質

以實現能量轉化，來對人進行物理療養；魚療池更特殊，是在泡池中放

入特種耐溫魚苗（學名親親魚），實現人魚共浴。

3．1能量坊

能量坊由6把高級定作躺椅組成，分別以黃龍玉、瑪瑙、翡翠做外

貼面，通過內置專用耐高溫水管，實現熱量傳遞，達到理療效果。能量

坊的溫度通過控制循環水泵的啟停進行控制。溫度低于設定值，自動啟

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動循環泵，通過驅動緩存水箱中的高溫水，流過高溫水管，實現加熱（與

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熱，對海沙進行加熱，利用加

溫后的海沙實現對人體的療養。

海沙浴池實景圖

3．3魚療池

魚療池是在普通泡池的基礎上，增加了一臺制

氧泵及生化過濾箱（自帶紫外線消毒器）。

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圖七：魚療池給排水原理圖

第四部分：別墅群生活熱水供應

1、水源及存儲方式

別墅群生活用熱水水源取自市政自來水管網，需要先存儲后加溫使

用。

2、加溫及恒溫控制

加溫與保溫的熱量取自溫泉水降溫板式換熱產生的熱量，通過控制

系統使水箱水溫保持在50℃左右。原理參見圖二：板式換熱原理圖

3、輸送

輸送方式采用變頻恒壓輸送方式。原理參見圖三：變頻恒壓供水原理圖

第五部分：游泳池的給水、排水及循環過濾

設計規范按照國家《游泳池給水排水工程技術手冊》（中國建筑工業

出版社出版）進行。游泳池的平面布置圖如下：

圖八：游泳池平面布置圖

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深水區：25*8*2（長(m )*寬(m )*深(m )） 容積約：400m

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淺水區（含兒童戲耍池）：25*4*1.5(兒童1.2)（長(m )*寬(m )*深(m )） 容

積約：140m

3

游泳池總容積為：540 m

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1、水質要求：

水質設計參數表

序號 項目 國家標準 設計標準

1 水溫 23~30℃ 30℃±3℃

2 PH值 7.0~7.8 7.0~7.8

3 渾濁度 ≦5TNU ≦2TNU

4 尿素 ≦3.5mg/L ≦3.5mg/L

5 游離性余氯 ≦0.3~0.5mg/L ≦0.3~0.5mg/L

6 細菌總數 ≦1000個/mL ≦200個/mL

7 大腸桿菌數 ≦18個/L 每100mL不得檢出

2、池體主體結構

池體主體結構采用負沿（無邊際）設計：

示意圖如下：

圖九：負沿結構示意圖

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負沿泳池實景效果如下:

圖十：負沿游泳池實景圖

2、初次充水及排水時間

◆初次充水時間：≦48小時（根據甲方實際水量可調整）

◆排空時間：≦4小時

3、循環方式及循環時間

循環過濾方式采用逆流式循環，通過均衡水箱進行補充水。循環時

間6小時。

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圖十一：泳池循環過濾系統管路示意圖

4、水處理工藝

◆使用自帶毛發過濾器循環泵（預過濾）

◆石英砂過濾（主過濾）

◆絮凝劑投加裝置（輔助過濾）

◆紫外線消毒

5、泳池的加熱與恒溫

泳池初次加熱及恒溫所需熱量來自與溫泉水進行板式換熱產生的熱

量，通過自動化控制系統維持水溫在30℃左右。

原理參見圖二：板式換熱原理圖。

6、池底照明

游泳池的照明通過安裝泳池側面8只不銹鋼專用水底燈實現，水底

燈采用AC12V供電。

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通過安裝于泳池側面的水底燈實現照明。燈的安裝位置參見圖八：游泳

池平面布置圖

三、主供水箱、緩存水箱容積、及別墅生活用熱水水箱設計

1、主供水箱、緩存水箱

要設計主供水箱緩存水箱容積、及別墅生活用熱水水箱，必須知道

整個系統兩個非常重要的參數：日最大用水量和每小時最大用水量。

1.1日最大用水量估算及每小時最大用水量

為節約資源，游泳池的水設計為循環使用，他的用水源來自市政自

來水，在計算在日最大用水量和每小時最大用水量不考慮。

日最大用水量由四部分組成：

V1:所有泡池的初次給水

V2:補充泡池因蒸發和人體帶走損失的水

V3:維持泡池恒溫需要的補充水

V4：別墅泡池及生活用水

V0：總的用水量

V0=V1+V2+V3+V4

根據統計計算，所有室外泡池的容積和為V1=110立方；

V2: 按經驗公式，補充水按泡池容積6%進行補充

V2=V1*6%=6.6立方

V3:采用熱量平衡原則進行計算。

新溫泉水按48℃（主供水箱水溫設計為50℃），泡池恒溫按42℃進行估

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算。

第1步:：計算維持泡池恒溫（42℃）所需的熱量Q1

第2步：根據熱量平衡原則，按新鮮溫泉水溫度從50℃降低到42℃，

需要的補充比。

第1部分：恒溫所需熱量Q1

Q1=1.2*∑*(1.163*V*(0.0174*VF+0.0229)*(PB-PA)*760*F/B)

∑:所有泡池該值的總和

Q1=1039225KJ/H

Q2=水的密度*水的比熱*（新鮮溫泉水溫度（50℃-泡池使用溫度42℃）

*補充水總的容積

利用Q1=Q2，可以解算出總的補充水量：V3=31立方

V4: 別墅群泡池及生活用水

別墅群共有9個別墅，由目前沒有泡池的具體尺寸，因此，按每個

泡池6立方的用水量進性估計，合計45立方，再考慮恒溫及散熱，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每小時最大用水量

由于SPA泡池的使用特點，在泡池初次給水時需要在1個小時內把

所有泡池注滿，因此小時最大用水量按203立方計算。根據知了谷用水

特點，取個不均衡使用系數0.7則每小時最大用水量為:203*0.8=142立

方。

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1.3主供水箱及緩存水箱容積確定

結合日最大用水量和每小時最大用水量的計算，主供水箱設計為

120立方，緩存水箱設計為30立方，可滿足知了谷高峰用水需求。水箱

的長、寬、高尺寸根據實際機房尺寸待定。

1.4水箱制作工藝

主供水箱和緩存水箱均采用混泥土澆灌，做防水處理。并設置自然

溢流口。整個水箱部做保溫。

2、別墅群生活用熱水水箱設計

2.1最大日用水量及每小時最大用水量

知了谷有9棟別墅，按每個別墅最大日用水0.8方來計算的話，水

箱設計必須大于7.2立方。由于供熱水箱主要為賓客淋浴用水，每小時

最大用水量也按7.2立方進行計算。因此供熱水箱按10立方進行設計。

2.2供熱水箱制作

供熱水箱采用不銹鋼制作，外加保溫

層和溢流口。水箱的長、寬、高尺寸暫不

定。

四、水處理設備粗選型

1、水處理、凈化、消毒設備

水處理設備按使用部位和功能進行

1．1旋流除沙器

廠家：國產

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使用工藝：原水凈化處理

旋流除沙器選用國產XY-40/25

每小時處理流量：40~80T

技術參數：

①進水濁度≦320度

②出水濁度≦10度

③進水壓力≧0.4MP

④壓力損失0.028MP

⑤除砂直徑：＞0.8毫米

1．2不銹鋼石英砂過濾罐

廠家：國產

使用工藝：游泳池凈化處理

技術參數：

1．3不銹鋼活性碳吸附罐

數量：1臺 使用部位：緩存水箱到主供水箱的

管道過濾

技術參數：

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1．4玻璃纖維石英砂過濾罐（WLBCG1000）

廠家：威浪仕

使用工藝：原水凈化處理

主要技術參數：

◆ 進出口管徑：2.0（inch）

◆ 過濾面積：0.79(m)

2

◆ 流量：35 m/h

3

◆ 裝砂量:712kg

1．5軟水處理器

廠家：北京源萊

使用工藝：原水凈化處理

技術參數：

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1．6板式換熱器

廠家：廣東熱合

使用工藝：原水凈化處理

技術參數：

2、水循環設備

2．1 耐高溫管道立式離心泵（3KW）

廠家：上海凱泉

使用工藝：原水凈化處理

技術參數：

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2．2高溫管道立式離心泵（1.1KW）

數廠家：上海凱泉

使用工藝：原水凈化處理

技術參數：

2．2變頻增壓泵（11KW）

廠家：上海凱泉

使用工藝：主供管網恒壓供水

變頻增壓泵（11KW）

廠家：上海凱泉 數量：2臺

使用工藝：別墅供熱管網恒壓供水

2．3循環過濾泵2.2KW（自帶毛發過濾器）

廠家：威浪仕

使用工藝：泳池循環過濾用3臺

使用工藝：泡池循環過濾用8臺

2．4潛污泵900W

廠家：樂泰泵業

使用工藝：瀑布與疊水

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3、水底照明設備

廠家：美國濱特爾

供電電壓：AC12V，自帶溫度保護功能。

選用美國濱特爾水底燈,。

4、水溫、水液位檢測設備

◆溫度控制器:

廠家：日本OMRON

技術參數：AC220V供電，自帶RS485通訊模塊。

傳感器輸入：PT100

可實現遠程與PLC進行讀寫控制。

使用地點：所有室外需要恒溫控制的泡池和測溫點。

◆溫度傳感器:

廠家：北京賽億凌

技術參數：不銹鋼外殼封裝

傳感器類型：PT100

使用地點：所有室外需要恒溫控制的泡池和測溫點。

◆不銹鋼浮球液位開關

廠家：北京賽億凌

使用地點：所有室外需要液位控制的泡池。

5、閥門及管道、管件

◆電動3通閥

廠家：上海上晉

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使用地點：板換工藝

◆電磁閥

廠家：上海上晉

使用地點：泡池給、排水控制

◆渦桿碟閥

廠家：廈門三厘

使用地點：泳池給、排水控制

◆ 手動碟閥

廠家：廈門三厘

泡池給排水控制

◆熱力管道（國產）

◆冷水管道（華亞）

五、自動監控系統

自動監控系統由動力配電柜和PLC控制柜兩面柜組成，實現整個系

統流量、溫度、液位、壓力的協調運行。

圖十二：溫度器讀寫控制示意圖

主要元件選型

1、 觸摸屏

選用日本OMRONNP7英寸彩色觸摸屏

2、 PLC

選用日本OMRON CP1L小型PLC

3、 變頻器

選用國產海利普水泵專用變頻器

4、 其他低壓電氣元件

配電部分選用TE公司產品，其他器件選用國產優質產品。

5、 實現功能

◆ 泡池組橫溫控制；

◆ 泡池給排水遠程控制；

◆ 供水管網自動變頻恒壓控制；

◆ 水底燈組遠程控制；

◆ 游泳池循環過濾時鐘控制；

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◆ 所有電器執行部件集中監控；