Обеспечение микроклимата в помещениях плавательных бассейнов. Теория и практика (от мини бассейнов к аквапаркам)

0
191

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/м2чкг 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.

 

Рис. 1. План с расположением вентиляционных выходов

 

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 28°C 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.

Антонов П. П., к.т.н., специалист компании “Ситэс — кондиционер”

Предыдущая статья«ЗОЛОТОЙ СПЛИТ – 2002» состоялся!
Следующая статьяМировые новости, №14

Решение года