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游泳池是如何建造和工作的？

2019/03/06

從概念上講，游泳池非常簡單，就是一大池的水。不過，在炎熱的夏天，游泳池仿佛就成了人類已知的最偉大的發(fā)明。事實上，普通的泳池中運用了很多先進的技術(shù)，而且數(shù)量可能遠比您想象得要多。

泳池基本知識

　　游泳池的形狀和大小不一而足，但是從后院私人泳池到水上樂園沖浪池，幾乎所有泳池的基本工作原理都是相同的。游泳池綜合運用過濾和化學處理方法保持水體清潔。

建造中的公寓樓泳池：它看上去像是地上挖了一個大坑，但實際上卻要復雜得多。

　　泳池一般包括七個重要部分：

　　·水池

　　·電動水泵

　　·濾水器

　　·化學進料器

　　·排水管

　　·回流管

　　·連接所有這些元素的PVC塑料管道

游泳池的基本工作原理是持續(xù)不斷地循環(huán)抽水：從泳池抽到過濾和化學處理系統(tǒng)，然后再送回泳池。這樣，抽吸系統(tǒng)可以使泳池中的水較為干凈，基本無污泥、垃圾和細菌。一些泳池還有加熱器，可以使水溫保持恒定。

　　游泳池類型

　　不同類型泳池的主要區(qū)別在于水池的修建方法。下面將介紹幾種不同的泳池類型。每種類型都各有優(yōu)缺點。

　　·地上池是造價最低、修建難度最小的泳池。大多數(shù)地上池都是用預制器件制成的。即使是外行也能組合這些器件。當然，大多數(shù)人還是請專業(yè)安裝人員修建這類泳池。首先，安裝人員會平整地面，形成平坦的建筑表面。然后，他們再組合支撐外壁的周邊軌道。外壁是用金屬、塑料或木材制成的。接著，他們在泳池區(qū)中鋪設沙子和管道。最后，他們在泳池壁上安裝乙烯基襯墊，向泳池中注入水，修平襯墊并固定到位。在他們連接水泵和過濾系統(tǒng)后，游泳池就安裝完畢，可以使用了。與其他類型的泳池相比，這類泳池的主要缺點是不耐用，并且通常外觀不太吸引人。這類泳池的持久性也較差，這也可以視為優(yōu)點，即便于拆卸和轉(zhuǎn)移。

　　·玻纖池是用塑成泳池形狀的玻璃纖維塑料制成的。在安裝泳池時，建筑隊先挖一個恰當尺寸的坑，鋪設必要的管道，填充沙子，然后將預成型的泳池結(jié)構(gòu)放入坑內(nèi)。接著，他們會平整泳池，連接所有管道，回填泳池四周的區(qū)域。通常，泳池四周用混凝土板結(jié)構(gòu)加固。

　　·乙烯基襯墊地下池在結(jié)構(gòu)上與地上池非常相似，但他們更像傳統(tǒng)的地下池設計。建筑隊先挖一個坑，然后在坑四周組裝金屬、塑料或木制的框架壁。與修建地上池一樣，建筑隊會沿著坑底鋪設沙子，并在結(jié)構(gòu)壁上安裝乙烯基襯墊。這些泳池比其他地下池設計要便宜得多，但不夠耐用。一般來說，每隔10年左右需要更換襯墊。

　　·噴漿池是美國大多數(shù)地區(qū)最常見的設計。在修建這些泳池時，建筑隊先挖一個坑，鋪設管道，然后用1厘米的鋼筋組裝框架。鋼筋間距約25厘米，用金屬線固定在一起。安裝完框架后，建筑隊在鋼筋四周噴射厚厚的一層水泥砂漿（水泥和沙子的混合物）。在即將噴漿前，噴射器會將干燥的水泥砂漿攪拌到水中，從而制成濕混凝土材料。建筑隊會抹平水泥砂漿，并讓水泥砂漿干燥一周左右，然后在粗糙的表面上涂抹平滑的外層涂料。泥灰（實際上是水泥和大理石沙的混合物）是最常用的外層涂料，但是很多人用特制混凝土涂料粉刷泳池。噴漿池鋪設的光面可以是瓷磚、曝露骨料甚至玻璃纖維。噴漿池（以及同類的噴混凝土池）非常耐用，并且可以修建成任何形狀或大小。

　　·澆注混凝土池與噴漿池相似，但修建難度要大得多。在修建這些泳池時，不是在鋼筋框架四周噴射混凝土材料，而是將混凝土灌澆到傳統(tǒng)的木制框架中。隨著噴漿方法日益普遍，灌澆混凝土池幾乎已退出主流泳池之列。在石砌池中，池壁用混凝土塊壘砌而成。

　　浮池地下游泳池可能看上去像一種堅實的固定結(jié)構(gòu)，但是它實際上更像船只，可以飄浮在周圍的地下水中。當泳池中沒有水時，地下水壓其實可以將泳池從地里頂出來。這就是地下池需全年蓄水的原因之一。也就是說，泳池內(nèi)外兩側(cè)的壓力必須大致相等。

　　大多數(shù)現(xiàn)代地下池的主排水管附近都設有特殊的靜水壓力閥，以免地下水壓損壞水池。簡單地講，如果地下水壓足夠大，它會向上推小浮塊，從而打開壓力閥。當壓力閥打開時，地下水涌入，使壓力保持平衡。

　　排水系統(tǒng)、水泵和過濾器

　　我們已經(jīng)知道，游泳池內(nèi)的水需要流經(jīng)過濾系統(tǒng)，以除去污泥和垃圾。在正常運作過程中，水流通過游泳池底部的兩根或多根主排水管和泳池頂部四周的多根撇渣排水管流入過濾系統(tǒng)。

主排水管通常位于泳池的最低點，即整個泳池平面向主排水管傾斜。大多數(shù)沉淀的污泥和垃圾通過這些排水管排出泳池。為防止人們的頭發(fā)或四肢卡入管道，這些排水管幾乎總是蓋有柵格或防漩渦蓋（使水流改向的蓋子，以防形成危險的漩渦）。

　　撇渣器的抽水方式與主排水管相同，但它們僅從泳池最表層（通常是頂部3毫米）抽水。所有漂浮垃圾（如葉子、防曬油、頭發(fā)）都從這些排水管排出泳池。以下示意圖顯示的是一套通用的泳池排水系統(tǒng)。

此處描述的系統(tǒng)中，浮堰（進水通道處的門）可以來回擺動，一次僅允許極少量的水進入。為保證攔截垃圾的效率，浮堰僅撇清表層的水。當水流經(jīng)濾網(wǎng)籃時，濾網(wǎng)籃會攔截所有較大的垃圾，如樹枝和葉子。除了主進水管之外，撇渣器還有一個次均衡管，連接到水面下的排水管。如果水位低于主進水管平面，次均衡管可防止撇渣器將空氣抽到水泵系統(tǒng)。

　　水首先抽入過濾系統(tǒng)，然后流回到回流管（泳池壁上的進水閥）。此系統(tǒng)運用了很多抽吸方法。不過，只要泳池的修建和操作正確，幾乎不存在將人吸貼到排水管的風險。只有在泳池只剩下一根排水管暢通時，管道系統(tǒng)才會發(fā)生此類抽吸現(xiàn)象。在安全的泳池中，總是設有多根主排水管和若干撇渣排水管。因此，如果有人或物體堵住了一根排水管，抽吸系統(tǒng)也能從其他排水管抽水。這樣就消除了被堵排水管上的抽吸作用。

大多數(shù)游泳池都設計了一對真空口。真空口僅用于泳池清潔。這些真空口連接到泳池的真空清潔器，其作用類似普通的真空吸塵器，只不過抽吸的是水而不是空氣。真空口可以自備抽吸泵，但在大多數(shù)泳池中是由主水泵驅(qū)動的。

泳池真空清潔器

　　水流經(jīng)各種排水管后，就到了過濾階段。

　　泳池照明

　　如今，大多數(shù)泳池都配備了水下照明，部分原因是為了美觀，但主要是為了方便游泳者在晚上看清自己的動作。在一種最常見的水下照明設計中，白熾燈泡被封裝在防水燈具中，燈具鑲嵌在泳池壁的凹槽內(nèi)。絕緣電線通過特制封口接入燈具，使水接觸不到導電元件。電線通過長管接回到房間（或電源所在處）。該長管的大部分都充滿了水。管子中留足了多余的電線。當你想更換燈泡時，可以將整個燈具拉出凹槽，并拉出水面。

　　有些人使用光導纖維為泳池照明，而不使用嵌入式白熾燈具。在這種系統(tǒng)中，實際的光源無需位于水下。因此，你完全不會遇到更換燈泡、防水電氣元件等問題。

　　水泵

　　在大多數(shù)人眼中，泳池或多或少像是地上挖了個大坑。我們看不到泳池系統(tǒng)中大部分的昂貴設備，因為這些設備通常都藏在附近的水泵室中。但正是這些設備使泳池保持正常工作。

　　水泵是泳池系統(tǒng)的心臟。在普通的水泵系統(tǒng)中，電機推動水泵箱中的葉輪旋轉(zhuǎn)。葉輪驅(qū)動各種排水管中的水流經(jīng)過濾器，然后流回到進水管。

主排水管、撇渣器和真空口的水管都連接到抽吸系統(tǒng)。

　　水即將流入水泵之前，會先流經(jīng)金屬濾網(wǎng)籃。濾網(wǎng)籃會攔截葉子和其他可能會堵塞水泵的較大垃圾。接著，水流入過濾器（或者，在本套配置中，流入兩個過濾器中的一個）。

　　過濾器

　　本系統(tǒng)中的過濾器是高速沙濾器。沙濾器是一個用玻璃纖維、混凝土或金屬制成的大水箱，箱內(nèi)有略呈方形的特級沙鋪成的厚沙床。

特制過濾器沙

　　在過濾操作過程中，泳池的臟水流經(jīng)過濾器的進水管，進水管連接到水箱內(nèi)的供水頭。在重力作用下，水向下穿過沙子，細沙顆粒會攔截住所有塵土和垃圾。在水箱底部，過濾后的水流經(jīng)集水裝置，然后從出水管流出。

　　經(jīng)過一段時間后，沙中沉積的灰塵和垃圾會減緩水流的速度。泳池管理員可以查看過濾器進水口和出水口的壓力計，確定水箱內(nèi)的堵塞程度。如果壓力計顯示進水管的壓力遠大于出水管的壓力，管理員就知道沙中沉積了很多垃圾。也就是說，應該反沖洗過濾器了。要反沖洗過濾器，管理員可調(diào)整若干閥門，以改變水流方向。管理員可關(guān)閉連接到泳池的回流管，并打開連接到下水系統(tǒng)的排污管。管理員會調(diào)整過濾器中的一個閥門，將來自水泵的管道連接到出水管，并將排污管連接到進水管。經(jīng)過上述調(diào)整后，來自水泵的水自下而上地流過沙子，帶走灰塵和垃圾。在過濾器水箱頂部，臟水從進水管流出，流入下水道。

管理員轉(zhuǎn)動大把手調(diào)整管道閥門，可改變水流方向，進行反沖洗。

　　有些泳池系統(tǒng)用硅藻土過濾器或濾芯式過濾器代替沙濾器。在硅藻土過濾器中，泳池的水會流經(jīng)覆蓋硅藻土的濾柵。硅藻土是用一種叫做硅藻的海洋生物體的化石制成的細粉，它的化學性質(zhì)不活潑。在濾芯式過濾器中，臟水流經(jīng)用聚酯布或瓦楞紙制成的過濾器。您不需要進行反沖洗，而只需移走過濾器，拔下軟管。幾年（或最多八年）之后，就應該丟棄舊過濾器，換上新過濾器。

美國大多數(shù)地區(qū)的法律規(guī)定，泳池中的所有水（或者更精確地說，等量的水）都必須在一定的時間內(nèi)流經(jīng)過濾器，這段時間通常在30分鐘到六個小時之間。對于前面所示的公寓樓泳池，這意味著每隔六個小時需要抽吸63萬升的水經(jīng)過過濾系統(tǒng)！

　　水泵和過濾系統(tǒng)還連接到井水或市政水管，因此可以向泳池注入新鮮水。這對于補充泳池因蒸發(fā)、反沖洗和“潑濺”（潑濺到平臺或人體和泳衣帶走）而損失的水是必不可少的。當天氣炎熱并且游泳者活動頻繁時，63萬升的泳池一天可損失1.1千升或者更多的水。

　　泳池化學

　　泳池的過濾系統(tǒng)在保持水質(zhì)清潔方面發(fā)揮著舉足輕重的作用，但是您也必須依靠化學微調(diào)水質(zhì)。細心處理泳池化學平衡非常重要，原因如下：

　　·水中會滋生有害的病原體（如細菌）。如果泳池的水未經(jīng)處理，攜帶病菌的微生物會很容易在人與人之間傳播。

　　·如果泳池的化學失衡，可能會損壞泳池的各種部件。

　　·化學失衡的水會刺激人的皮膚和眼睛。

　　·化學失衡的水會變得渾濁。

　　為處理水中的病原體，必須投放消毒劑來消除病菌。最常見的泳池消毒劑是含氯元素的化合物，如次氯酸鈣（固體）或次氯酸鈉（液體）。含氯化合物投放到水中后，氯會和水發(fā)生化學反應，形成各種化學物質(zhì)，最主要的是次氯酸。次氯酸可攻擊細胞壁中的脂質(zhì)，通過氧化反應破壞細胞內(nèi)的酶和結(jié)構(gòu)，從而殺滅細菌和其他病原體。溴化物等替代消毒滅菌劑的作用基本相同，但殺菌效果略有不同。

　連接到水泵和過濾系統(tǒng)的自動進氯器

　　通常您可以使用液體、粉末或片狀的氯（也有些專業(yè)人員使用氣態(tài)氯），并且在任一環(huán)節(jié)投入水中。泳池專家一般會建議，在過濾處理后，立即用化學進料器投放氯。如果將氯直接投放到泳池中（如在撇渣箱中使用片狀氯），這些區(qū)域中的氯濃度可能會過高。

　　次氯酸的一大問題是：它不是特別穩(wěn)定。次氯酸暴露在太陽的紫外線下時會發(fā)生降解。此外，次氯酸可能與其他化學物質(zhì)結(jié)合，形成新的化合物。泳池氯化器中通常含有穩(wěn)定劑（如三聚氰酸）。穩(wěn)定劑與氯發(fā)生化學反應，形成更加穩(wěn)定的化合物。這種新化合物暴露在紫外線下也不易降解。

　　即使投放了穩(wěn)定劑，次氯酸也可能與其他化學物結(jié)合，并且形成的化合物不能高效地消毒殺菌。例如，次氯酸可能與尿中的氨等化學物結(jié)合，產(chǎn)生各種氯胺。氯胺不僅消毒殺菌作用差，而且實際上它們還會刺激皮膚和眼睛，并且散發(fā)難聞的氣味。游泳池的特殊氣味和眼睛過敏實際上是由氯胺引起的，而不是由普通的次氯酸引起的。強烈的氣味通常說明游離氯（次氯酸）太少了，而不是太多了。要除去氯胺，泳池管理員必須對泳池采取休克療法：投放超出常規(guī)的化學物劑量，以清除有機物質(zhì)和無用的化合物。

　　氯胺的形成與泳池化學中的第二大問題有關(guān)，即維持泳池恰當?shù)膒H值。在下面一節(jié)，我們將討論如何維持pH水平。

　　pH水平

　　水的pH是衡量其總體酸堿平衡的方法，即水中的酸和堿的比例（請參見Chem4Kids：酸和堿，了解有關(guān)酸和堿的說明）。簡單地講，水的酸性過高或堿性過高都會導致不良的化學反應。如果水的酸性過高，會腐蝕金屬設備，腐蝕表面材料，并導致皮膚過敏。如果水的堿性過高，可能導致泳池表面和管道設備生成氧化皮，并且可能使水變得渾濁。此外，過高的酸性和過高的堿性都會降低氯的效率。如果水的堿性過高，氯就不能很好地殺滅病原體；如果水的酸性過高，氯的散逸速度會快得多。

　　在pH標尺上，零表示強酸，14表示強堿，7表示中性。大多數(shù)泳池專家建議泳池pH保持在7.2和7.8之間。要提高或降低pH，泳池管理員只需向水中投放酸或堿。例如，添加碳酸鈉（蘇打灰）或碳酸氫鈉（小蘇打）通常可提高pH；添加鹽酸或硫酸氫鈉可降低pH。

　　任何新元素（游泳者身上的油脂、加氯、掉入水中的物品）都會改變水體的總化學構(gòu)成，因此維持泳池中的恰當化學平衡是一個持續(xù)的過程。除了pH之外，泳池管理員還要監(jiān)控總堿度、鈣硬度和總?cè)芄獭?/div>

　　游泳池竟然會運用到這么多化學知識和設備，顯然是一件很了不起的科技成就。而修建和維護這些夏季常用設施也需要驚人的工作量和靈活性。

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