Обеспечение микроклимата в помещениях плавательных бассейнов

Обеспечение микроклимата в помещениях плавательных бассейнов

Обеспечение микроклимата в помещениях плавательных бассейнов 

За последние годы значительно возрос объем заказов на разработку
и реализацию технических решений по обеспечению гигиенических и
климатических условий в помещениях плавательных бассейнов.

Такая активность связана с резко возросшими темпами строительства
индивидуальных коттеджей, в которых, как правило, предусматривается
устройство мини-бассейнов, а также строительством новых и реконструкцией
действующих спортивных и оздоровительных сооружений. Следует отметить,
что при планировании и выборе строительных и конструктивнных решений
устройство вентиляции во многих коттеджных бассейнах либо не предусматривалось,
либо откладывалось на <потом> или делалось <дешево>.

Все это приводило к активной конденсации влаги на огрождающих конструкциях,
особенно на окнах, образованию грибковой плесени, коррозии металлических
и гниению деревянных конструкций. Значительные теплопотери через
ограждающие конструкции, в том числе связанные с высоким уровнем
инфильтрации наружного воздуха, не позволяли поднять температуру
воды и воздуха до требуемых значений.

В соответствии со СНИП 2.08.02-89* — <Общественные здания и сооружения>
— в плавательных бассейнах температуру поверхности воды необходимо
поддерживать на уровне 26-28°С (в лечебных бассейнах на 4-8°С
выше). При этом температура воздуха должна быть на 1-2°С выше
температуры воды, то есть 27-30°С. Нормируемая относительная
влажность воздуха 50-65%, но конкретные ее значения в каждом отдельном
случае диктуются степенью теплозащиты ограждающих конструкций, недопускающих
выпадения на них конденсата и увлажнения строительных материалов.
Ограничивающим параметром при этом является температура на поверхности
ограждения, которая должна быть на 1-2°С выше температуры точки
росы внутреннего воздуха. Исходя из этих условий, рассчитывается
требуемое сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций, в
соответствии с которым проводится выбор конструктивного решения
здания.

Подвижность воздуха в зоне нахождения должна обеспечиваться в
пределах 0,15-0,2 м/с.

Какие же основные особенности технологического процесса необходимо
учитывать при подходе к решению проблемы обеспечения комфортных
условий в помещении плавательного бассейна? Это, в первую очередь,
наличие значительных площадей открытых водных и смоченных поверхностей,
обуславливающих при высокой температуре воды (tw=26-28°С) высокую
интенсивность испарения влаги.

Влага, испаряющаяся в помещение является основным технологическим
показателем <вредности>, по которому проводится расчет требуемого
воздухообмена и определение мощности вентиляционного оборудования
по воздухопроизводительности. Окончательное же принятие принципиально-технологических
схем обработки приточного воздуха и организации воздухообмена производится
только после проведения уточненных расчетов тепло-влажностного баланса
и принятия технических решений по отоплению и утеплению здания.

Расчет тепло-влажностного баланса проводится по общепринятой методике,
подробно изложенной в книге <Система вентиляции и кондицианирования.
Теория и практика> — М., <Евроклимат>, 2000>, за исключением подсчета
количества влаги, испаряющейся с открытой водной поверхности. Существует
современная методика финских и немецких специалистов, которые вводят
специальный эмпирический коэффицент, учитывающий изменение интенсивности
испарения при различной активности купающихся:

Wот=A·F·d·(dw-dl/103);

Wот = e·F·(Pw-Pl/103);

Wот = F·[0,118 + (0,01995· ·a·(Pw-Pl/1,333)], где

Wот — количество влаги, испаряющейся с открытой водной поверхности
плавательного басейна, кг/час;

F — площадь открытой водной поверхности, м2;

А — эмпирический коэффицент, учитывающий наличие купающихся;

d = (25 + 19·V) — коэффициент испарения, кг/м2ч влаги;

V — скорость воздуха над поверхностью воды;

dw, dl — соответственно, влагосодержание насыщенного воздуха и
воздуха при заданной температуре и влажности (г/кг сух. воздуха);

Pw-Pl — давление водяных паров насыщенного воздуха в бассейне
при заданныхтемпературе и влажности воздуха;

e — эмпирический коэффициент равный 0,5 — для закрытых поверхностей
бассейна, 5 — для неподвижных открытых поверхностей бассейна, 15
— небольших частных бассейнов с ограниченным временем использования,
20 — для общественных бассейнов с нормальной активностью купающихся,
28 — для больших бассейнов для отдыха и развлечений, 35 — для аквапарков
со значительным волнообразованием;

а — коэффициент занятости бассейна людьми: 0,5 — для больших общественных
бассейнов, 0,4 — для бассейнов отелей, 0,3 — для небольших частных
бассейнов.

Сравнительные расчеты, проведенные по вышеуказанным формулам,
показывают на значительное расхождение в количестве испаряющейся
влаги при одних и тех же условиях. Так, при температуре воды 26°С,
температуре воздуха 28°С, относительной влажности 60% и подвижности
воздуха 0,2 м/с, для плавательного бассена с нормальной активностью
купающихся и площадью бассена 354 м2, количество испаряющейся влаги
составит соответственно: 107, 72,5, 68,3 кг/ч.

Как показывает практика, результаты, полученные для указанных
условий по двум последним формулам, более точные. Первая формула
подходит для игровых бассейнов.

Наиболее универсальной является вторая формула, в которой эмпирический
коэффициент <е> дает возможность учесть наиболее высокую интенсивность
испарения в бассейнах с активными играми, горками и значительным
волнообразованием, а также и в малых индивидуальных плавательных
бассейнах.

Необходимо отметить еще одну особенность при выборе принципиальной
технологической схемы приточно-вытяжной вентиляции. Дело в том,
что воздухообмен для различных периодов года подвержен значительному
изменению из-за резкого увеличения градиента перепада влагосодержания
внутреннего и наружного воздуха в холодный период года в сравнении
с теплым. Для малых бассейнов с незначительной мощностью вентиляционного
оборудования эта проблема решается за счет изменения воздухообмена
с помощью установки регуляторов оборотов вентилятора. Для бассейнов
с большой мощностью вентоборудования снижение градиента влагосодержания
в холодный период года достигается применением частично регулируемой
рециркуляции выбрасного воздуха.

При проектировании системы вентиляции очень важно учитывать особенности
распределения приточного и вытяжного воздуха, обеспечивая комфортную
подвижность в зоне обитания людей. Зная, что приточный воздух имеет
высокую температуру (28°С), низкую относительную влажность (15-20%)
и высокую скорость, его целесообразно подавать вдоль стен и окон
по периметру помещения (особенно это относится к бассейнам с малыми
объемами). Такое распределение воздуха позволяет увеличивать <поглотительную
способность> приточного воздуха обеспечивая поддержание температуры
у поверхности ограждающих конструкций выше температуры точки росы.
Аналогичного эффекта можно достичь применяя осушители воздуха или
нагревательные приборы, устанавливаемые по периметру наружных ограждающих
конструкций. Причем осушители воздуха рекомендуется применять в
малых и средних по объему бассейнах при дефиците энергообеспечения
для систем вентиляции.

В качестве примера рассмотрим задачу обеспечения микроклимата
в комплексе зданий Аквапарка, включающего гостиничный блок, блок
спортивных, административно-хозяйственных и бытовых помещений и
блок плавательного бассейна (рис.1). Техническое решение базируется
на применении высокотехнологичного кондиционерного и вентиляционного
оборудования, позволяющего обеспечить комфортные условия для пребывания
отдыхающих и работы обслуживающего персонала.

Наибольший интерес, в связи с рассматриваемой проблемой, представляет
центральная часть развлекательного комплекса Аквапарка, где на территории
2740 м2 под высоким куполом (высота 15 м) размещено пять бассейнов
различного назначения общей площадью 1087 м2.

Из них: 1 — оздоровительно-спортивный бассейн — 354 м2; 2 — бассейн
для отдыха и развлечений — 362 м2; 3 — массажный бассейн — 68,3
м2; 4 — детский бассейн — 156,9 м2; 5 — бассейн с водяными горками
— 146 м2.

Суммарное количество влаги, испаряющейся с открытой водной поверхности,
расчитывается по второй формуле и составит 273,7 кг/ч, в том числе
с поверхности плавательного бассейна с нормальной активностью купающихся
— 72,5 кг/ч; бассейна для отдыха и развлечений — 103,8 кг/ч; бассейна
для массажа — 14 кг/ч; детского бассейна 31,1 кг/ч; бассейна с горками
52,3 кг/ч.

Количество влаги, испаряющейся со смоченной поверхности, расчитывается
по формуле:

Wcv = 0,006·F (tс — tм), где

tс, tм — соответственно температура воздуха по сухому и мокрому
термометрам, определяемые по I-d диаграмме влажного воздуха;

F — поверхность испарения, определяется в процентном отношении
от открытой водной поверхности и принимается в размере 20-40% открытой
водной поверхности. Причем чем больше площадь водного зеркала бассейна,
тем меньше процент.

Суммарная площадь бассейнов составляет 1087,2 м2. Смоченная поверхность
принимается в размере 20%, то есть 217,4 м2. Тогда количество влаги,
испаряющейся с этой поверхности, при температуре внутренного воздуха
280C и отностительной влажность 60% составит 7,56 кг/ч.

Количество влаги от находящихся в бассейне людей при легкой физической
работе и вышеуказанных температурных условиях составит 0,225 кг/ч
на человека. При одновременном нахождении в зоне отдыха 127 человек
количество испаряющейся влаги составит Wв = 27,3 кг/ч.

Таким образом, суммарное количество влаги, поступающей в бассейновый
комплекс составит:

SWисп=SWот+Wсм+Wл= 308,56 кг/ч

Количество воздуха, которое необходимо подать в зону жизнедеятельности,
определяется из условий поглощения основных <вредностей>, то есть,
влаги по формуле:

Lw=SWисп·103/r (dп-dв), где

(dп — dв) — разница влагосодержания приточного и внутреннего воздуха,
г/кг;

r — объемный вес воздуха. При температуре 28°C, равен 1,15.

Расчетные параметры наружного воздуха для летнего периода примем
такими: температура 27,4°C; теплосодержание 52,3; температура
внутреннего воздуха 28°C; относительная влажность 60 %. При
этих условиях, значение влагосодержания воздуха составит: dн — 9,8
г/кг, dв — 14,3 г/кг.

Таким образом, количество воздуха составит 59 625 м3/ч.

Исходя из полученных результатов расчета требуемого количества
воздуха, к установке принято две приточно-вытяжных системы на базе
центральных кондиционеров, производительностью по воздуху 35 тыс.
м3/ч каждая.

Расчет теплового баланса в помещениях плавательного бассейна не
отличается какими-либо особенностями и проводится по общепринятой
методике.

С учетом проведенного анализа круглогодичных режимов работы системы
микроклимата бассейнового комплекса Аквапарка разработана принципиальная
схема обработки приточно-вытяжного воздуха.

Приточные агрегаты собираются из функциональных блоков кондиционеров,
включающих по ходу воздуха воздушный клапан с электроприводом для
регулирования поступления наружного воздуха; воздушный фильтр грубой
и тонкой очистки; гликолевый рекуперативный теплообменник, где наружный
воздух от расчетных параметров зимнего периода (-34°C) догревается
до (-11°C); теплообменник I подогрева с параметрами теплоносителя
110/70°C, в котором приточный воздух от — 11°C догревается
до 12,8°C; камера смешивания удаляемого и приточного воздуха,
где приточный воздух за счет смешивания с удаляемым воздухом догревается
до 20°C; секция II подогрева, в которой воздух нагревается до
температуры притока (38°C); вентиляторная секция и секция глушения
шума.

После глушителя воздух по воздуховодам подается в бассейновую
зону с температурой 38°C. Перегрев на 10°C по сравнению
с температурой внутреннего воздуха связан с необходимостью компенсации
теплопотерь и повышения температуры поверхности ограждающих контрукций
и предупреждения выпадения на них конденсата. Организация воздухообмена
в помещениях бассейна принята с учетом объемно-планировочных и конструктивных
решений здания. Подача приточного воздуха вдоль витражей производится
регулируемыми напольными решетками, создавая настилающуюся на поверхность
стекла изотермическую струю с высокой температурой (38°C) и
низкой относительной влажностью (18%), обеспечивающую защиту витражей
от конденсации влаги.

Основная масса приточного воздуха распределяется приточными воздушными
соплами, обеспечивающими возможность регулирования направления потока
в пределах +30°C. Аэродинамические характеристики воздухораспределителей
позволяют раздать большой объем воздуха свободными изотермическими
струями при высокой начальной (осевой) скорости (больше 10 м/с)
на значительное расстояние. При этом требуемая в зоне обитания подвижность
воздуха 0,2 м/c по ходу струи обеспечивается за счет обратных воздушных
потоков (вентиляция методом разбавления). Воздухораспределители
установлены на высоте 4 м, количество воздухораспределителей и их
размер подобраны с учетом угла раскрытия струи, требуемого количества
приточного воздуха и максимального расстояния до точки, где осевая
скорость струи падает до нормативного значения 0,2 м/с.

Вытяжной влажный воздух удаляется из верхней зоны (под перекрытием)
и по воздуховодам поступает в вытяжной агрегат, включающий воздушный
двухступенчатый фильтр; вытяжной вентилятор; секцию смешивания;
рекуперативный гликолиевый теплообменник, в котором из удаляемого
воздуха в холодный период отбирается тепло, понижая температуру
выбрасываемого воздуха с +28°C до +15,6°C, и наружный воздушный
клапан с электроприводом.

Проведенные пуско-наладочные работы подтвердили правильность принятых
технических и технологических решений систем обеспечения микроклимата
в бассейновой зоне комплекса Аквапарка, включающей большое количество
плавательных бассейнов различного назначения.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *