вентиляция бассейнов



Проблема влажности

Основной проблемой для помещений плавательных бассейнов является высокая относительная влажность воздуха и, как результат, конденсация паров влаги на холодных поверхностях, вызывающая коррозию, гниение материалов и образование на них грибковой плесени. Кроме того, происходит запотевание окон помещения бассейна, что создает дискомфортные условия для присутствующих людей.

К сожалению, избежать испарения влаги в помещениях плавательных бассейнов невозможно, так как параметры воздуха и воды в них являются крайне благоприятными для этого процесса. Тем не менее, имея правильно спроектированную систему вентиляции, можно добиться минимального испарения воды с поверхности бассейна, а предусмотрев одновременно надлежащую теплоизоляцию здания, уровень относительной влажности можно регулировать таким образом, чтобы предотвратить разрушение конструктивных элементов здания и создать комфортные условия для людей.

Если требуемые параметры воздушной среды в помещении бассейна 28°С по воздуху и  65% относительной влажности, то точка росы будет равна 21°С. Поэтому, например, при наружной температуре -10°С здание должно иметь очень хорошую теплоизоляцию, чтобы избежать конденсации капель влаги. Помимо необходимости поддержания на должном уровне параметров воздушной среды в бассейне, следует также принимать во внимание стоимость системы, обеспечивающей заданные условия.

Подбор оборудования для вентиляции и кондиционирования воздуха в помещениях плавательных бассейнов.

Плавательные бассейны проектируются и строятся в соответствии с многочисленными требованиями, при этом особое внимание уделяется необходимым параметрам воздушной среды, которые определяются с учетом интересов различных групп людей.

При определении надлежащих параметров воздушной среды в бассейне следует учитывать как проблемы влажности, так и эксплуатационные расходы. Для минимального испарения влаги с поверхности воды необходимо, чтобы температура воздуха в бассейне всегда была выше температуры воды, причем, чем выше эта разница температур, тем меньше будет интенсивность испарения влаги. Однако дл достижения наиболее экономичных и комфортных условий эта разница температур должна составлять не более 2-3°С.

Обычно температура воздуха в помещениях общественных бассейнов 29 - 30°С, а температура воды на 1 - 2°С ниже. Температура воды в лечебных бассейнах 35 - 37°С.

Вентиляция воздуха с рекуперацией тепла

 

Назначением вентиляционной установки является поддержание требуемой температуры и влажности воздуха с обеспечением его хорошего качества. Воздух в помещении плавательного бассейна всегда имеет более высокую влажность по сравнению с наружным. Из этого следует, что при подаче в помещение расчетного количества свежего воздуха можно поддерживать относительную влажность на заданном уровне. Этот процесс довольно энергоемкий, поэтому необходимо утилизировать как можно больше тепловой энергии вытяжного воздуха и избегать избыточного воздухообмена.

t°С воды

 

Интенсивность испарения с поверхности бассейна (г/м2)

Температура воздуха °С / Относительная влажность %

°С

24

25

26

27

28

29

30

% отн. Вл.

50

60

50

60

50

60

50

60

50

60

50

60

50

60

22

204

182

197

174

190

165

182

156

 

 

 

 

 

 

23

217

194

209

187

203

178

194

169

187

158

 

 

 

 

24

230

108

223

200

216

191

208

182

118

172

192

162

 

 

25

 

 

235

213

229

204

221

195

213

185

205

175

196

i6

26

 

 

 

 

244

219

236

210

228

200

220

190

211

179

27

 

 

 

 

 

 

250

223

243

215

235

205

226

194

28

 

 

 

 

 

 

 

 

259

230

250

221

241

209

29

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

268

238

259

227

30

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

277

244


Проектирование


При подборе оборудования следует в первую очередь рассчитать интенсивность испарения влаги с водной поверхности, а затем на основании полученной величины, определить максимальный объем свежего воздуха, необходимый для подачи в помещение.

Как уже отмечалось, испарение влаги с поверхности самого бассейна, а также с поверхности сырых и мокрых материалов и предметов, используемых в помещении, является основным фактором, влияющим на влажность окружающего воздуха. Интенсивность испарения зависит от площади поверхности воды, температуры воды, влажности воздуха, скорости воздушного потока и активности купающихся. Для расчета количества испаряющейся влаги существует достаточно много расчетных и эмпирических формул. В нижеприведенной таблице, которая может помочь при необходимости быстрого подбора оборудования, приведены значения интенсивности испарения, полученные на основании формулы стандарта VDI-2089 (Общество немецких инженеров), используемого для расчета размеров закрытых плавательных бассейнов.

Интенсивность испарения рассчитывается следующим образом:

W = e х А х (PB - PL ) г/час

А = Площадь водной поверхности бассейна (м2),

PB = Давление водяных паров насыщенного воздуха при температуре воды в бассейне (гПа),

PL = Парциальное давление водяных паров при заданных температуре и влажности воздуха (гПа),

e = Эмпирический коэффициент [г/(м2 х час х гПа)]:

0,5 - закрытая поверхность бассейна,

5 - неподвижная поверхность бассейна,

15 - небольшие частные бассейны с ограниченным количеством купающихся,

20 - общественные бассейны с нормальной активностью купающихся,

28 - бассейны для отдыха и развлечений,

35 - бассейны с водяными горками и значительным волнообразованием

Расчет необходимой кратности воздухообмена

Расход наружного воздуха, требуемый для удаления испаряющейся влаги, можно рассчитать следующим образом:

mL= mW / (Хu - Xj)

mL = Массовый расход наружного воздуха (кг/сек),

mW = Массовый расход вытяжного воздуха (кг/сек),

Хu = Влагосодержание наружного воздуха (г/кг),

Xj = Влагосодержание воздуха в помещении (г/кг),

Влагосодержание наружного воздуха - Хu в зависимости от времени года колеблется от 2 -3 г/кг зимой до 11 - 12 г/кг летом. На практике следует ориентироваться на величину Хu около 9 г/кг, поскольку ее превышение наблюдается в течение непродолжительного времени, составляющего лишь 15 % от всего годового периода. Эта величина рекомендуется стандартом VDI-2089. Кроме того, конденсация влаги в летнее время не является значительной, поэтому величина Xj может быть принята немного выше расчетной.

Обеспечение правильного воздухораспределения

Такие факторы, как подвижность воздуха и особенно распределение притока в помещении плавательного бассейна, представляют не меньшую важность при проектировании системы вентиляции, чем подбор оборудования с надлежащим расходом воздуха. Защита материалов здания от разрушения является первичным назначением системы вентиляции плавательного бассейна. Подаваемый в помещение после обработки в системе воздух - сухой и теплый, поэтому выпадение влаги из него не происходит с такой же легкостью, как из застойного, уже охладившегося воздуха. Обработанный приточный воздух лучше всего подавать по периметру помещения бассейна с трех сторон, располагая воздухораспределительное оборудование на небольшой высоте. Вытяжку предпочтительно обустраивать на более высоком уровне с четырех сторон или из средней зоны над бассейном.

Методика расчета и проектирования систем обеспечения микроклимата в помещениях плавательных бассейнов

За последние годы значительно возросли темпы строительства и реконструкции частных коттеджей, домов элитной застройки, спортивных и оздоровительных центров с устройством в них закрытых плавательных бассейнов. К сожалению, предусматриваемые для помещений бассейнов инженерные решения по созданию в них требуемого температурно-влажностного режима зачастую не дают желаемых результатов.

Низкая эффективность предусматриваемых технических решений объясняется как экономией средств в процессе строительства, так и отсутствием методической литературы по расчету и проектированию систем обеспечения микроклимата (СОМ) в помещениях закрытых плавательных бассейнов различного назначения. Недостаточное внимание к вопросам обеспечения микроклимата при строительстве и реконструкции помещений бассейнов приводило к негативным последствиям в процессе их эксплуатации: активной конденсации влаги на ограждающих конструкциях, образованию грибковой плесени, коррозии металлических и гниению деревянных конструкций, несоблюдению санитарно-гигиенических условий по температуре, влажности и подвижности воздуха в зоне нахождения людей.

Следует отметить, что помещения закрытых плавательных бассейнов относятся к категории помещений с влажным режимом, имеющим свои отличительные особенности при формировании в них тепловых и влажностных потоков, определяющих выбор того или иного технического решения по обеспечению требуемых санитарно-гигиенических условий. Процесс формирования тепло-влажностного режима в таких помещениях представлен на схеме (рис. 1) и может быть описан следующей системой уравнений теплового и влажностного балансов:

Qогр.+Qисп.+Qосв.+Qл.+ Qот.+Qпр=Qуд,

Wисп.+Wл.+Wпр.=Wуд. (1)

Рассмотрим особенности каждой из составляющих, влияющих на формирование тепло-влажностного режима.

 

Рис. 1

 

Интенсивность теплового потока через ограждающие конструкции (Qогр) является функцией температуры и влажности наружного и внутреннего воздуха, температуры на внутренней поверхности ограждающих конструкций и теплофизических характеристик соответствующего ограждения, то есть.

Qогр=f(tн, tв, Iн,φв,tог,Rог), (2)

где tн, Iн — расчетные зимние температура и теплосодержание наружного воздуха принимаются в соответствии со СНиП 2.01.01.82. с учетом тепловой инерции здания, табл. 5* СНиП 11-3-79**;

tв — расчетная температура внутреннего воздуха для помещений плавательных бассейнов принимается в соответствии со СНиП 2.08.02- 89* на 1–2°С выше температуры поверхности воды в бассейне. При этом температуру поверхности воды в бассейне необходимо поддерживать на уровне 26–28°С, а в лечебных бассейнах на 4–8°С выше. Таким образом, нормируемая температура воздуха в бассейнах — 27–30°С.

Rог — требуемое сопротивление теплопередаче, м2•°С/Вт, характеризующее степень тепловой защиты ограждающей конструкции, определяется по формуле:

Rо = n•(tв-tн)/(tв-tог)•Lв (3)

n — коэффициент, зависящий от ориентации ограждения относительно наружного воздуха, принимается по табл. 3 СниП 11-3-79**;

Для помещений плавательных бассейнов температурный перепад (tв - tог) является определяющим параметром, не допускающим выпадение конденсата и увлажнения материала конструкций, где температура внутренней поверхности ограждающих конструкций (tог) должна быть на 1–2°С выше температуры точки росы (tр) при нормируемых значениях температуры и относительной влажности внутреннего воздуха. 

Рис. 2 (щелкните по изображению чтобы увеличить)

 

Нормируемая относительная влажность внутреннего воздуха (φв) в помещениях плавательных бассейнов принимается в соответствии со СниП 2.08.02-89* равной 50–65%, но конкретное ее значение в каждом отдельном случае диктуется степенью защиты ограждающих конструкций.

Исходя из рассчитанного значения требуемого сопротивления теплопередаче (Rо) определяется термическое сопротивление соответствующей ограждающей конструкции (Rк), по которому подбирается материал и толщина конструктивных слоев ограждения с учетом коэффициента теплопроводности материала соответствующего слоя (λ, Вт/м•°С):

b= Rк•λ= (Rо- 1/Lв- 1/Lн)•λ (4)

где Lв и Lн — соответственно коэффициенты теплообмена на внутренней и наружной поверхностях ограждений (Вт/м2•°С).

Принятые на основе расчета по холодному периоду года конструктивные решения должны быть проверены на условия теплоустойчивости в теплый период года с учетом допустимой амплитуды колебаний температуры внутренней поверхности ограждений в соответствии с разделом 3 СниП 11- 3 79**.

Рис. 3

 

При устройстве входа в помещение бассейна со стороны наружного воздуха выбор конструкции входных дверей должен исключать инфильтрацию, при этом требуемое сопротивление теплопередаче наружных дверей (Rдв) должно быть не менее 0,6 Rо.ст.

Возможна установка воздушных тепловых завес.

Рис. 4

 

После окончательного выбора конструктивных решений (или уточнения фактических значений сопротивлений теплопередаче строительных конструкций реконструируемых зданий) рассчитывается суммарное значение теплового потока, теряемого в холодный и поступающего в теплый периоды года через строительные ограждения:

Qог = 1/Rог•(tв- tн)•Fог, (5)

где Fог — площадь соответствующей ограждающей конструкции, м2.

Количество теплоты, поступающее в теплый период года с учетом теплопоступлений от солнечной радиации через светопрозрачные ограждения, зависит от их ориентации и теплофизических характеристик и рассчитывается по методике, изложенной в Справочнике проектировщика часть 11. Вентиляция и кондиционирование воздуха. Стройиздат 1978г.:

Qогл=(q’•F’ог+q’’•Fог’’)•Kотнп+(tн-tв)•Fог/Rог (5’)

где q’, q’’ — соответственно тепловые потоки через облученную и необлученную солнечной радиацией поверхности ограждающих конструкций, Котн.п — коэффициент относительного проникания солнечной радиации.

Количество теплоты (Qи, Вт), поступающее в помещение с испаряющимся потоком влаги (Wи), определяется из выражения:

Qи = 0,68•( Wи+Wл) (6)

где Wи — суммарное количество влаги (г/ч), испаряющейся с открытой водной поверхности зеркала бассейна и со смоченных поверхностей, прилегающих к водному зеркалу определится из выражения:

Wи= wотк•Fотк + wсм•Fсм, (7)

где wотк wсм — f(tв, fв, Рв Рнас,Vвп.,А) — интенсивность испарения влаги в условиях температурно-влажностного режима закрытых плавательных бассейнов в основном зависит от разницы парциальных давлений водяного пара при нормируемых значениях температуры и влажности внутреннего воздуха (Рв) и при полном его насыщении(Рнас) при температуре воды в бассейне (tw).

На интенсивность испарения влаги значительное влияние оказывает скорость движения воздуха над поверхностью воды (Vв.п.), а также состояние водного зеркала при различной активности купающихся — (А).

Нормируемая подвижность воздуха в зоне нахождения людей и над поверхностью воды составляет 0,15–0,2 м/с. 

По активности использования бассейнов их можно разделить на: лечебные бассейны (теплые ванны) с неподвижной открытой водной поверхностью, небольшие частные бассейны с ограниченным временем использования, общественные бассейны (в том числе гостиничные) для отдыха с нормальной активностью купающихся, спортивные бассейны, бассейны для отдыха и развлечений и, наконец, аквапарки с несколькими видами бассейнов со значительным волнообразованием и водными горками.

Используемое в отечественной практике проектирования выражение для определения количества влаги, испаряющееся с открытой не кипящей водной поверхности (формула 2.59 "Справочник проектировщика часть11. Вентиляция и кондиционирование воздуха"), не учитывает условий испарения при активной барбатации воды в бассейнах с различной активностью купающихся, при образовании искусственных волн и так далее. 

Рис. 6

 

Эмпирические зависимости, рекомендуемые финскими (8) и немецкими специалистами (9,10) наиболее полно учитывают изменения условий испарения влаги в закрытых бассейнах с различной активностью купающихся:

Wотк=А•δ•(dм-d1)/1000•Fотк (8)

Wотк = е•(Рw-Р1)/1000•Fотк (9)

Wотк={0,118+[0,01995•А•(Рw-Р1)/1,333]}•Fотк (10)

где Wотк — количество влаги, испаряющейся с открытой водной поверхности плавательного бассейна, кг/час, F — площадь открытой водной поверхности, м2, δ= (25 + 19 • Vп.в) — коэффициент испарения, кг/м2•ч•кг влаги, Vп.в — скорость воздуха над поверхностью воды, dw, dl — соответственно, влагосодержание насыщенного воздуха и воздуха при заданной температуре и влажности (г/кг сухого воздуха), Pw, Pl — давление водяных паров насыщенного воздуха при температуре воды в бассейне и при заданных температуре 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 и значительным волнообразованием; А — коэффициент занятости бассейна людьми:1,5 — для игровых бассейнов с активным волнообразованием, 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 бассейна с нормальной активностью купающихся и площадью бассейна 354 м2, количество испаряющейся влаги составит соответственно: 107(8), 72.5(9), 68.3(10) кг/ч. Как показывает практика, результаты полученные для указанных условий по формуле (9) и (10) — более точные. Количество влаги, рассчитанное по финской методике (8) сильно завышено для такого типа бассейнов и более подходит для условий игровых бассейнов.

Наиболее универсальной является формула (9), в которой эмпирический коэффициент "е" дает возможность учесть и наиболее высокую интенсивность испарения в бассейнах с активными играми, горками и значительным волнообразованием, а также и в малых индивидуальных плавательных бассейнах. Использование нами этой методики при разработке и реализации технических решений систем вентиляции ряда объектов дало высокие результаты. Практически во всех случаях объем воздуха, рассчитанный по этому выражению, обеспечивал требуемый температурно-влажностный режим помещении бассейнов в течение всех периодов года.

Для подсчета количества влаги, испаряющейся со смоченных поверхностей пола справедливо выражение:

Wсм = 0,006•(tв-tм)•Fсм (11)

Поверхность испарения Fсм определяется в процентном отношении к открытой водной поверхности и принимается равной 20–40% открытой водной поверхности. Причем, чем больше площадь водного зеркала бассейна, тем меньше процент.

Теплопоступления и влагопоступления от купающихся могут быть подсчитаны по формулам:

Qл = n•qл, (12),

Wл = n•wл (13),

где qл — количество теплоты (Вт) и wл — количество влаги (г/час) принимаются при условиях легкой физической работы для нормируемых температурно-влажностных параметров в помещениях бассейнов равными: qл — 132 Вт/час, wл — 225 г/час.

Тепловыделения от приборов освещения определятся из выражения:

Qосв = n•Noсв (14)

где Nocв — установочная мощность приборов освещения (Вт), n — коэффициент перехода электрической энергии в тепловую принимается для ламп накаливания — 0,92; для люминисцентных ламп- 0,55; для подвесных вентилируемых потолков — 0,65; для подвесных вентилируемых потолков и вытяжкой через плафоны — 0,5.

В помещениях ванн бассейнов, как правило, проектируется система вентиляции, совмещенная с отоплением. Поэтому при таких схемах составляющая Qот в балансовом уравнении, рассчитываемая из условия компенсации теплопотерь через ограждающие конструкции, не учитывается. Исключение составляют дополнительно предусматриваемые источники теплопоступлений как, например обогреваемые полы, витражи, дежурное отопление и другое.

Теплопоступления и влагопоступления с приточным воздухом (Qпр) и (Wпр) определяется из выражений:

Qпр = Gпр•Iпр (15),

Wпр = Gпр•dпр (16)

Количество удаляемой теплоты (Qуд) и влаги (Wуд) вентиляционным (вытяжным) воздухом определяется из выражения:

Qуд = Gуд•Iуд (17); Wуд = Gуд•dуд (18)

где Gпр, Gуд — соответственно количество приточного и удаляемого воздуха приточно-вытяжной вентиляцией, кг/час; Iпр, Iуд — теплосодержание приточного и удаляемого воздуха кДж (ккал.) на килограмм воздуха; dпр, dуд — влагосодержание приточного и удаляемого воздуха г/кг сухого воздуха.

Перечисленные параметры являются определяющими при расчете производительности вентиляционного оборудования по воздуху, теплу и холоду, а также при выборе принципиально-технологической схемы автоматического регулирования.

Одним из основных параметров СОМ является минимально требуемое количество наружного воздуха (Gпр), которое определяется из условия удаления избытков влаги, то есть:

Gпр = W/(dв - dн) (19)

Величина влагосодержания внутреннего воздуха (dв) определяется по "I-d" диаграмме влажного воздуха в соответствии с нормируемыми значениями температуры (tв) и влажности (fв). Величина влагосодержания наружного воздуха (dн) определяется по "I-d" диаграмме влажного воздуха в соответствии с расчетными значениями (параметры "Б" для холодного и теплого периодов года — СНиП 2.04.05.91) температуры (tн) и теплосодержания (Iн).

Рассчитанная по влаге величина воздухообмена не должна быть ниже нормируемых минимальных значений по объему помещения закрытого бассейна, которая в соответствии со СНиП 2.08.02.89 принимается равной 3–5 кратному объему в час. Причем, большая величина относится к объему вытяжной системы вентиляции.

Вторым определяющим параметром СОМ является ее теплопроизводительность (Qв) кВт, то есть, количество теплоты, которое необходимо затратить на нагрев количества наружного воздуха (Gпр) до температуры приточного воздуха (tпр):

Qв = 0,278•Gпр(tпр-tн) (20),

где — (tпр) определяется по "I-D" диаграмме влажного воздуха как точка пересечения линии постоянного влагосодержания наружного воздуха (dн) с лучом процесса :

(Е=Qоб/W) (21),

где — Qоб — избытки общего тепла в помещении в соответствии с балансовым уравнением без учета количества теплоты, поступающей с приточным воздухом (Qпр).

Здесь необходимо отметить основную особенность при выборе принципиальной технологической схемы приточно-вытяжной вентиляции бассейнов. 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 периодом. С учетом указанной особенности, максимальное (определяющее выбор вентиляционной установки по воздухопроизводительности) количество приточного воздуха требуется в теплый период года. Естественно, подавать такое количество наружного воздуха в холодный период года нерационально, так как это приводит к значительному перерасходу тепла на его нагрев и к резкому снижению влажности внутреннего воздуха.

Для обеспечения в холодный период нормируемых условий микроклимата в бассейне и экономии топливно-энергетических ресурсов вентиляционные установки проектируются с переменной рециркуляцией. При этом количество наружного воздуха подается из расчета, минимально требуемого в холодный период из условия удаления избытка влаги.

В малых бассейнах с незначительной мощностью вентиляционного оборудования рациональнее применять вентиляционные установки с плавным или ступенчатым регулированием воздухопроизводительности в холодный и теплый периоды года.

Снижения воздухопроизводительности вентиляционных установок можно также достичь, применяя осушители воздуха и устанавливая их по периметру ограждающих конструкций. При этом осушители воздуха рекомендуется применять в малых и средних по объему бассейнах при дефиците энергообеспечения для систем вентиляции.

В теплый период года необходимо проводить проверку воздухообмена, рассчитанного по влаге, на теплоизбытки и при технико-экономической целесообразности снижать воздухообмен за счет применения установок охлаждения воздуха.

В холодный период года с целью экономии тепла на подогрев вентиляционного воздуха, можно применять установки, утилизирующие теплоту выбросного воздуха. Для помещений бассейнов рекомендуется применять рекуперативные теплоутилизаторы непосредственного действия и с промежуточным теплоносителем.

Нагрев приточного наружного воздуха в теплоутилизационной установке может быть определен по следующему уравнению теплового баланса:

Qт.у.=Lн.р•0,278(tн.у.-tн.х.)=Lу.х.•ρ(Iу1-Iу2) (22)

где Lн.p., Lу.х. — соответственно количество наружного приточного воздуха, поступающего через теплый контур и количество удаляемого воздуха через холодный контур теплоутилизационной установки;

tн.х, tн.у. — соответственно температура наружного воздуха до и после теплого контура теплоутилизатора;

Iу1, Iу2 — соответственно теплосодержание (кдж/кг) удаляемого воздуха до и после холодного контура теплоутилизатора.

При этом, выбор типа и конструктивно-технологической схемы теплоутилизационной установки зависит от задаваемых проектировщиком рациональных значений tн.у. и Iу2 и коэффициента эффективности теплообмена Еут.

При проектировании системы вентиляции очень важно учитывать особенности распределения приточного и вытяжного воздуха, обеспечивая комфортную подвижность в зоне обитания людей. Учитывая, что приточный воздух имеет высокую температуру tпр ≥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 окружающего воздуха. При этом удаление влажного воздуха производится из верхней зоны помещения. Это связано с тем, что влажный воздух легче сухого и под перекрытием влагосодержание воздуха значительно выше, чем в зоне пребывания людей.

При наличии значительной поверхности верхнего света (перекрытие из стеклопакетов) часть приточного воздуха подается в верхнюю зону настилающими струями с высокой скоростью со стороны одной из продольных стен, а удаление производится со стороны другой продольной стены. При такой схеме достигается повышение температуры поверхности остекления (при более высокой температуре подаваемого воздуха в верхнюю зону) в холодный период и снятие перегрева (при охлаждении приточного воздуха) в жаркий период года.

При проектировании СОМ бассейнов необходимо предусматривать устройства для снижения уровня аэродинамического и механического шумов от работающего вентиляционного оборудования. Как правило, шумоглушители (пластинчатые или трубчатые в зависимости от конфигурации воздуховодов) устанавливаются на обеих сторонах вентилятора. Расчет площади поперечного сечения глушителя (Sш) ведется из условия допустимой по шумообразованию скорости воздуха в живом сечении глушителя, которая принимается в пределах 4–5м/сек.

Sш = Lв/Vдоп (23)

Снижение аэродинамического шума, распространяемого по воздуховодам, достигается уменьшением скорости воздуха за счет увеличения сечения воздуховодов. Снизить уровень шума на конечных участках можно также с помощью соединения металлических воздуховодов и воздухораспределительных устройств гибкими шумопоглащающими воздуховодами типа "Sonodec".

Приточная вентиляционная установка при проектировании должна комплектоваться набором фильтров грубой (ЕU3) и тонкой (ЕU5) очистки приточного воздуха. Фильтровальными материалами для фильтров грубой очистки могут быть металлизированные или синтетические сетки в виде панелей. В фильтрах тонкой очистки применяется стеклоткань со специальной пропиткой. В основном здесь применяются карманные ячейковые фильтры, либо фильтры со сменными пластинами.

По результатам расчетов тепло-влажностного баланса помещения бассейна, а также анализа круглогодичных режимов работы вентиляционного оборудования, соответствующих техническому заданию, проводится, собственно, проектирование СОМ, то есть, разрабатывается принципиально-технологическая схема обработки, подачи и удаления приточно-вытяжного воздуха, выбор оборудования и привязка его к объемно-планировочным решениям здания.

Полная принципиально-технологическая схема СОМ, представленная на рис. 2, включает в себя приточный и вытяжной контуры, взаимоувязанные между собой по воздуху.

Приточный контур СОМ собирается из функциональных блоков кондиционеров, включающих по ходу воздуха: воздушный клапан с электроприводом для регулирования поступления наружного воздуха, воздушные фильтры грубой и тонкой очистки, гликолевый рекуперативный теплообменник, где наружный воздух от расчетных параметров зимнего периода догревается до выбранной оптимальной температуры, за счет теплоты удаляемого воздуха, теплообменник 1-го подогрева, в котором приточный воздух догревается до +10–15°С за счет использования теплоносителя повышенных параметров (перегретая вода системы теплоснабжения), камера смешивания удаляемого и приточного воздуха (рециркуляция), где приточный воздух за счет смешивания с удаляемым воздухом догревается и увлажняется в холодный период года, секция 1-го подогрева, в которой приточный воздух догревается до расчетной приточной температуры и, как правило, на этом теплообменнике устанавливается узел регулирования температуры приточного воздуха, вентиляторная секция и секция глушения шума.

Для снятия перегрева помещения бассейна в теплый период года при наличии больших площадей остекленных поверхностей в функциональной схеме предусматривается установка охлаждения приточного воздуха, включающая теплообменник-охладитель с холодильной машиной (либо прямого испарения, либо с промежуточным теплоносителем).

После глушителя воздух по воздуховодам подается в бассейновую зону. При этом организация воздухообмена в помещении бассейна принимается с учетом объемно-планировочных и конструктивных решений здания. Приточный воздух может подаваться в несколько зон, причем в некоторых случаях (наличие витражей, фонарей, верхнего остекления и так далее) температура приточного воздуха может быть выше нормируемой температуры внутреннего воздуха, что связано с необходимостью компенсации теплопотерь, повышением температуры внутренней поверхности ограждения и предупреждением выпадения конденсата.

Вытяжной влажный воздух удаляется из верхней зоны (под перекрытием) и по воздуховодам поступает в вытяжной агрегат, включающий: воздушный двухступенчатый фильтр, вытяжной вентилятор, секцию смешивания (рециркуляция) рекуперативный гликолевый теплообменник, в котором из удаляемого воздуха в холодный период отбирается тепло, понижая температуру выбрасываемого воздуха до рациональных заданных значений, и наружный воздушный клапан с электроприводом. При необходимости до и после вентилятора устанавливаются глушители шума.

В целях соблюдения правил пожарной безопасности на нагнетательной стороне приточного вентилятора и всасывающей стороне вытяжного вентилятора при проходах воздуховодов через ограждающие конструкции устанавливают огнезадерживающие клапана.

В качестве воздухораспределителей применяются различные регулируемые устройства, позволяющие равномерно раздать и удалить воздух, обеспечивая в зоне нахождения людей, нормируемые параметры по температуре и скорости движения воздуха.

Представленная классическая принципиально-технологическая схема СОМ закрытых помещений плавательных бассейнов может быть в каждом отдельном случае скорректирована в зависимости от объёмно-планировочных решений здания, района застройки, назначения бассейна и в соответствии с техническим заданием на проектирование.

Рассмотрим на конкретном примере применение приведенной методики проектирования СОМ плавательных бассейнов.

Требуется запроектировать СОМ закрытого плавательного бассейна, пристраиваемого к существующему зданию теннисных кортов (Детская Академия тенниса "Валери", в городе Москва).

Пристраиваемое здание бассейна с верхним световым проемом, перекрытым стеклопакетами с двойным слоем остекления. Сопротивление теплопередаче остекления Rс.пр.=0,4 м2•°С/Вт. Строительные ограждающие конструкции бассейна, кроме верхнего перекрытия, контакта с наружным воздухом не имеют.

Общая площадь помещения бассейна — (17•25) = 425 м2, средняя высота — 6,8 м.

Размеры водного зеркала бассейна — (13•20) = 260 м2. Горизонтальная проекция поверхности остекления верхнего светового проема — (10•25) = 250 м2, угол наклона к гори зонту — 150, ориентация — юго-запад.

Бассейн предназначен для отдыха после спортивных занятий. Количество одновременно находящихся людей в бассейне — 20 человек. Освещение осуществляется люминесцентными лампами по периметру бассейна в количестве 20 шт., мощностью 200 Вт. каждая. В проходах между чашей бассейна и душевыми кабинами предусмотрены подогреваемые полы.

Расчетные параметры наружного воздуха принимаются: — для холодного периода — tн = -26°С; Iн = -26 кдж/кг; dн = 0,24 г/кг; для теплого периода — tн = 28,5°С; Iн = 54 кдж/кг; dн = 10 г/кг. Нормируемая температура воды в бассейне — 27°С. Расчетные параметры воздуха в помещении бассейна — tв = 29°С; ?в = 65%; dв = 16,3 г/кг., Iв = 71 кдж/кг.

Расчет начинаем с определения теплового потока, теряемого в холодный и поступающего в теплый периоды года через ограждающие строительные конструкции помещения бассейна.

Тепловой поток через стены бассейна, являющимися внутренними строительными ограждениями помещений с незначительной (меньше 5°С) разницей температур внутреннего воздуха принимаем, равным нулю.

Тепловой поток через верхнее остекление определяется из выражения (5):

Qог=1/Rог•(tв–tн)•Fог=1/04•(29-(-26))•250=34375 Вт.

Далее необходимо проверить ограждающие конструкции на соблюдение условий невыпадения конденсата на их внутренних поверхностях. Такую проверку требуется провести только для верхнего остекления. Согласно выражению (3), температурный перепад (tв-tог), характеризующий возможность выпадения конденсата будет равен:

(tв-tог) = n (tв-tн)/Rог•Lв= 1•(29-(-26))/0,4•8,7= 15,8°С,

где Lв — определяется по табл. 4 СНиП 11-3-79**.

Тогда температура внутренней поверхности остекления будет равна:

tог = tв-15,8 = 13,2°С.

Температура точки росы внутреннего воздуха при заданных внутренних температурно-влажностных условиях определится по I-d диаграмме на пересечении линии постоянного влагосодержания dв= 16,3 г/кг с кривой насыщения (φ=100%), то есть tр = 21,8°С.

Для выполнения условий невыпадения конденсата температура на внутренней поверхности ограждения должна быть на 1–2°С выше tр, то есть tог>22,8°С, что значительно выше фактического значения tог.ф. = 13,2°С.

Так как изменить строительное решение не представляется возможным, для обеспечения невыпадения конденсата необходимо в зону остекления подать сухой воздух с температурой выше температуры внутреннего воздуха равномерно распределенными настилающимися струями с относительно высокой скоростью, обеспечивая таким образом повышение температуры ограждения и низкую степень контакта внутреннего влажного воздуха с низкотемпературной поверхностью остекления.

В теплый период года количество теплоты, поступающее в помещение через светопрозрачные ограждения, определится из выражения (5’):

Qог.л = (q’•Fог’+q’’•Fог’’)•Kотн.п. +(tн-tв/Rог)•Fог.

В связи с тем, что в данном помещении облучению солнечной радиации подвергается только горизонтальная незначительно наклоненная (<150) поверхность, то составляющая (q’’) теплового потока через необлученную поверхность в расчете не учитывается. В данном расчете также не учитывается составляющая теплового потока (tн-tв)/Rог. в связи с незначительной разницей температур наружного и внутреннего воздуха в теплый период года.

Значение (q’) теплового потока через горизонтальную наклонную поверхность, облученную прямой солнечной радиацией определится из выражения:

q’ = (qг.п.•K3+qг.р.) K1•K2,

где qг.п., qг.р. — соответственно тепловые потоки от прямой и рассеянной солнечной радиации, поступающей в помещение в июле через одинарное остекление со стеклом толщиной до 3,5 мм., принимаются равными 521 и 80 ккал/час•м2 (расчетный час 11–13, широта г. Москвы 560);

Котн.п — коэффициэнт относительного проникания солнечной радиации для двойного остекления толщиной до 3,5 мм. принимаем равным 0,9;

К1 — коэффициэнт, учитывающий затенение переплетами и загрязнение атмосферы, принимаем равным — 0,75;

К2 — коэффициэнт, учитывающий загрязнение стекла, принимаем равным — 0,95;

К3 — коэффициэнт, учитывающий угол наклона заполнения светового проема (при <150), принимается равным — 0,97.

С учетом всех вышеуказанных значений, тепловой поток от солнечной радиации в помещение бассейна составит:

Qог.л.=((521•0,97+80)•0,75•0,95•0,9•250)•1,163 = 109138 Вт.

Учитывая значительное количество тепла солнечной радиации, поступающей через верхний световой проем, для снятия перегрева помещения и парникового эффекта в зоне остекления, необходимо в теплый период года в верхнюю зону подавать охлажденный воздух равномерно распределенными настилающими струями.

Теплопоступления в помещение бассейна от купающихся и зрителей составит:

Qл = n•qл = 20•132 = 2640 Вт.

Тепловыделения от освещения люминисцентными лампами составит:

Qосв.= n•Nосв.= 0,55•(20•200) = 2200 Вт.

Тепловой поток, поступающий в помещение от источника обогрева пола составляет:

Qпол = 14500Вт.

Количество теплоты, поступающее в помещение с испаряющимся потоком влаги, определится из выражения (6):

Qи = 0,68•Wи•1000 = 0,68 •(Wотк+Wсм+Wл)•1000 = 0,68•(45,8+3,25+4,5)•1000 = 36414 Вт.

где Wотк. определится из выражения (12):

Wотк = [e•(Pw-P1)/1000)]•Fотк = 20•(34,8-26,0)•260/1000 = 45,8 кг/ч,

где "е" — эмпирический коэффициент для условий общественных басейнов с нормальной активностью купающихся принимается равным "20";

Pw — давление водяных паров насыщенного воздуха при температуре воды, равной 27°С, составит 34,8 бара;

Р1 — парциальное давление насыщенных водяных паров при температуре воздуха 29°С и относительной влажности 65% составит 26,0 бара.

Количество влаги, испаряющееся со смоченной поверхности пола Wсм определится по выражению (11):

Wсм=0,006•(tв-tм)Fсм=0,006•(29-23,8)•104=3,25кг/ч,

где tв — температура воздуха в помещении бассейна равна 29°С;

tм — температура воздуха в помещении по мокрому термометру определяется как точка пересечения линии постоянного теплосодержания Iв = 71 кдж/кг с кривой 100% насыщения, то есть tм = 23,8°С;

Fсм — поверхность смоченного пола принимается равной 40% от площади открытой водной поверхности, то есть Fсм = 260•0,4 = 104 м2.

Количество влаги, выделяемое людьми, составит:

Wл=n•wл=20•225=4,5 кг/ч.

Минимально требуемое количество наружного воздуха в холодный период года определится из условия удаления избытков влаги по выражению (19):

Gпр=((Wи+Wл)/(dв-dн))•1000=((49,05+4,5)/(16,3-0,24))•1000= 3334 кг/ч.

Максимальное количество воздуха требуется подать в теплый период года и это количество будет равно:

Gпр.л=(53550/(16,3-10,0))•1000= 8500 кг/ч. или

Lпр=8500/1,2=7080 м3/ч.

Объем помещения бассейна Vб=425•6,8=2890 м3,тогда минимально требуемый воздухообмен по объему помещения составит: Lоб=2890•3= 8670 м3/ч. Максимально требуемое количество воздуха по объему составит: Lоб=2890•5= 14450 м3/ч.

Исходя из полученных результатов, принимается приточная установка, рассчитанная на среднее по объему количество приточного воздуха, то есть 11550 м3/ч. Вытяжная установка принимается из расчета максимально требуемого количества воздуха по объему, то есть 14450 м3/ч, обеспечивая, таким образом, 20% разряжение в помещении бассейна.

Для холодного периода года принимается система вентиляции с переменной рециркуляцией. Максимальное количество рециркуляционного воздуха принимается равным 70%, что, с небольшим запасом, обеспечивает подачу минимально требуемого количества наружного воздуха в холодный период года для удаления избытка влаги, то есть 3450 м3/ч. Количество теплоты, которое необходимо затратить на нагрев наружного (смешанного) воздуха до температуры притока, определится из выражения (20):

Qв=0,278•Lпр•(tпр-tсм)

Для дальнейших расчетов воспользуемся графическим методом построения процессов обработки приточного воздуха с использованием "I-d" диаграммы, приведенной на рис. 3.

На поле "I-d" диаграммы (для г. Москвы барометрическое давление 745 мм.рт.ст.) наносим точки с параметрами внутреннего (tв=29°С, ?в=65%, dв=16,3 г/кг) и наружного воздуха (tн=-26°С, Iн=-26 кдж/кг, dн=0,24 г/кг). На линии соединения параметров внутреннего (т. "В")и наружного (т. "Н") воздуха определяем точку смеси (т."С"), для чего на линии смеси наружного и внутреннего воздуха (Н-В) от т. "В" отмеряем отрезок, равный 30% всей ее длины, указывающий на процентное отношение принятого количества наружного воздуха. Параметры т. "С" — (tсм=13,2°С, Iсм=42,5 кдж/кг, dсм=11,6 г/кг).

Далее по выражению (21) определяем направление луча процесса (Е), характеризующего процесс ассимиляции тепла и влаги в помещении приточным воздухом:

Е = 3,6•(Qи+Qл+Qосв+Qпол-Qогр)/(Wотк+Wсм+Wл) = 3,6(36414+ 2640+2200+14500-34375)/(45,8+3,25+4,5) = 1436 кдж/кг.

Через точку "В" проводим линию параллельную лучу процесса (Е = 1436) до пересечения с линией постоянного влагосодержания dсм = 11,6 г/кг. Полученная точка "П" характеризует параметры приточного воздуха: (tпр = 34,3°С, Iпр = 64,8 кдж/кг, dпр = 11,6 г/кг). Тогда тепловая мощность теплообменника приточной установки составит:

Qпр=0,278•11550•1,2•(34,3-13,2)=81300 Вт.

На эту тепловую мощность с запасом не более 20%, а также с учетом параметров теплоносителя, задаваемого техническим заданием, подбирается теплообменник приточной установки.

На этой стадии можно было бы и закончить расчеты и подобрать одну приточно-вытяжную установку с производительностью L=11550 м3/ч и по теплу Q=98 кВт. При оценке единовременных затрат этот вариант более экономичен в сравнении с двумя приточно-вытяжными установками. Но более детальный технико-экономический расчет с учетом объемно-планировочных и конструктивных особенностей здания показывает, что, с точки зрения эксплуатационных затрат, экономичнее запроектировать две идентичные приточно-вытяжные установки, работающие в холодный период в режиме 50% рециркуляции. При этом одна установка может быть резервной. В теплый период работают обе установки.

В этом случае, при построении процесса на "I=d" диаграмме, отрезок "В-Н" будет характеризовать общее количество воздуха, проходящего через вентиляционную установку, то есть 5750 м3/ч, а отрезок "В-С’" — количество наружного воздуха, поступающего в помещение бассейна, т.е. 2875 м3/ч. Количество теплоты, требуемое для нагрева приточного воздуха (от t’см= +2,0°С до t’пр=38,2°С), составит:

Q’пр=0,278•5750•1,2•(38,2-2,0)=69440 Вт.

Как видно из "I-d" диаграммы точки смеси и в первом и во втором вариантах находятся в зоне "тумана", то есть в камере смешивания наружного и внутреннего воздуха будет происходить конденсация влаги и во втором варианте возможно обледенение поверхностей, в том числе и фильтров грубой очистки, т.к. воздушный режим смешивания неустойчивый, а температура смеси довольно низкая (t’см= +2,0°С).

Чтобы избежать этих неприятностей, а также с целью более точного регулирования температуры приточного воздуха, в приточной установке предусматривается два теплообменника — первого и второго подогрева. При этом, камера смешивания устраивается после теплообменника первого подогрева, в котором все количество наружного воздуха, требуемого для холодного периода нагревается до температуры безопасной для замерзания в нем теплоносителя, т.е. 15°С (рис. 4, т. К1). После 50% смешивания внутреннего и подогретого в первом теплообменнике, приточный воздух в полном объеме с параметрами в точке "С" (tсм=22,0°С, dсм=8,2 г/кг, ) поступает в калорифер второго подогрева, где нагревается до параметров приточного воздуха (т. К2 — tпр=38,1°С, dпр=8,2 г/кг).

Подбор теплообменников (при двух приточно-вытяжных установках) в этом случае ведется на тепловые нагрузки соответственно равные:

Q1 = 0,278•2875•1,2•[15-(-26)] = 39323 Вт.

Q2 = 0,278•5750•1,2•(38,1-22,0) = 30883 Вт.

Суммарная тепловая вентиляционная нагрузка на систему теплоснабжения с учетом 20% запаса составит:

Qсум=(39323+30883)•1,2=84247 Вт.

В связи с незначительной тепловой мощностью теплообменников, а также с целью повышения надежности работы системы в холодный период года можно запроектировать электрические теплообменники, особенно первого подогрева, что приведет к снижению затрат на автоматизацию, но при этом могут повысится эксплуатационные затраты из-за высокой стоимости электроэнергии.

С целью экономии топливно-энергетических ресурсов подогрев наружного воздуха до рациональной температуры в теплообменнике 1-го подогрева может осуществляться за счет теплообмена наружного и удаляемого воздуха в теплоутилизационной установке.

Для определения параметров и выбора конструкции теплоутилизационной установки воспользуемся формулой (22):

Qут = Lн.p•1,2•0,278(tну-tнх) = Lн.p•1,2(Iу1-Iу2) = 2875•1,2•0,278 [15-(-26)] = 39323 Вт,

тогда Iу2 = Iв-(39323•3,6/2875•1,2) = 71,0-41,03=29,97 кдж/кг.

Вторую характерную точку для удаляемого воздуха после теплоутилизатора можно определить по безразмерному комплексу эффективности теплообмена, значение которого по удаляемому воздуху будет равно:

Еу = (tув-tук)/(tув-tн) = (Iув-Iук/Iув-Iн) = (64,1-28,7)/[64,1-(-26)] = 0,43

где — tув и Iув — соответственно температура и теплосодержание удаляемого воздуха до холодного контура теплоутилизатора;

tук, Iук — соответственно температура и теплосодержание удаляемого воздуха после холодного контура теплоутилизатора;

tук=tув-Eут(tув-tн)=29-0,43[29-(26)]=5,4°С

Определив на I-d диаграмме точку Утк с параметрами уходящего воздуха после теплоутилизатора, видим, что процесс теплообмена идет с активной конденсацией влаги для чего необходимо предусмотреть устройство специального поддона с трапом для удаления конденсата.

Для теплого периода построение процесса на "I-d" диаграмме начинаем с определения точки, характеризующей параметры наружного воздуха (т.нл-tнл=28,5°С, Iнл=54 кдж/кг, dнл=10 г/кг). Процесс охлаждения наружного воздуха в вентиляционной установке будет проходить по линии постоянного влагосодержания.

Тепловлажностное отношение в теплый период года будет равно:

Eл=3,6(Qсум.л/W)=3,6(109138 =36414=2640=2200)/53,55=10100 кдж/кг

Тепловой поток от подогрева полов в летнем тепловом балансе не учитывается, так как в теплый период подогрев полов отключен, а для нагрева полов используется тепло солнечной радиации.

На поле "I-d" диаграммы наносим линию постоянного влагосодержания d = 10 г/кг от точки "Н" до пересечения ее с кривой насыщения ? = 100%. Полученная точка "О" характеризует идеальный процесс охлаждения в испарителе холодильной установки. Но, как правило, эффективность теплообмена несколько ниже и реальным параметром можно считать точку пересечения линии постоянного влагосодержания с кривой φ = 85%.

Из полученной таким образом точки "Пл" (рис.4) с параметрами: tпр.л = 16,3°С, dпр.л = 10.0 г/кг проводим линию, параллельную лучу процесса Ел = 10100 кдж/кг, характеризующему процесс ассимиляции тепла и влаги приточным воздухом для наших конкретных условий, до пересечения с линией нормируемой температуры воздуха в бассейне t = 29°С. Полученная точка "Вл" с параметрами tвл = 29°С, φвл = 47% характеризует состояние воздуха в помещении бассейна в теплый период года.

Холодопроизводительность вентиляционной системы составит:

Qхол.л = 0,278•11550•1,2(tн-tпр.л) = 0,278•11550•1,2•(28,5-16,3) = 47000 Вт.

К установке принимаются две фреоновые холодильные машины прямого испарения производительностью по холоду 24 кВт каждая.

В принципиально-технологической схеме приточной установки испаритель проектируется между теплообменниками 1-го и 2-го подогрева.

Следующим этапом в проектировании СОМ является разработка схемы организации воздухообмена. На этом этапе необходимо учитывать все особенности архитектурно-строительных и объемно-планировочных решений здания.

Для наших условий при наличии верхнего света и значительной разнице высот продольных стен предпочтительная схема воздухообмена будет следующая:

- приток перегретого зимой и охлажденного летом воздуха осуществляется в верхнюю зону (h=8 м) вдоль остекления настилающимися струями, для чего используются специально изготавливаемые щелевые воздухораспределительные решетки размером (1000х40 мм). Начальная скорость струи при такой конструкции составляет 3–6 м/с, что при ширине светового проема в горизонте 10 м является достаточным для эффективной ассимиляции тепла и влаги приточным воздухом в зоне светового проема;

- удаление отработанного воздуха в количестве 70% (10100 м3/ч) предусматривается также из верхней зоны (h=4,5 м) с противоположной стороны притока.

Для теплого периода предусматривается в качестве общеобменной вентиляции подача приточного воздуха вдоль одного из проходов на высоте 3 м. и удаление отработанного воздуха из нижней зоны противоположного прохода в размере 30% (4450 м3/ч).

Разработанная схема реализована на вышеуказанном объекте и представлена на рис. 5.

Чтобы окончательно определить характеристику приточных и вытяжных вентиляционных агрегатов, необходимо провести аэродинамические расчеты вентиляционной сети, выявив по их результатам располагаемый напор вентилятора. По воздухопроизводительности установки и располагаемому напору подбирают тип, мощность и обороты электродвигателя, диаметры шкивов и тип передачи.

Окончательно выбрав принципиально-технологическую схему СОМ и подобрав соответствующее оборудование, приступают к разработке функциональной схемы автоматического регулирования параметров и управления работой оборудования.

Регулируемыми параметрами в помещениях бассейнов являются температура и относительная влажность внутреннего воздуха. При этом сигнал от датчика температуры внутреннего воздуха поступает на управляющие блоки теплового и холодильного оборудования, а сигнал от датчика влажности поступает на управляющие блоки оборудования, регулирующего воздухопроизводительность системы (воздушные заслонки, электропривод вентиляторов и так далее).

Контролируемыми параметрами являются температура обратного теплоносителя и температура воздуха после теплообменника 1-го подогрева. Сигнал от этих датчиков поступает на управляющие блоки электродвигателя вентилятора, циркуляционного насоса и регулирующего клапана на теплоносителе, осуществляя защиту теплового (и холодильного) оборудования от размораживания.

Более высокую надежность работы теплового оборудования можно обеспечить, применяя в качестве теплоносителя (холодоносителя) этиленгликолевые смеси, незамерзающие при низких температурах.

В случае применения теплоутилизационных установок в системе СОМ, контролируемым параметром должна быть температура воздуха на выходе из теплоутилизатора по холодному контуру (на стороне выбросного воздуха). Сигнал от этого датчика должен поступать на управляющий блок защиты от обмерзания теплообменника (образования ледяной шубы).

Вышеприведенная методика была применена при проектировании СОМ большого количества бассейнов различного назначения от небольших «коттеджных» до аквапарков.

Принципиальные схемы некоторых из них приведены ниже.

Наибольший интерес, в связи с рассматриваемой проблемой, представляет помещение развлекательного комплекса Аквапарка Магнитогорского металлургического комбината (рис. 6), где на территории 2740 м2 под высоким куполом (высота около 15 м) размещено пять бассейнов различного назначения общей площадью 1087 м2:

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.

Как уже указывалось раньше, основной "вредностью", по которой определяются требуемый воздухообмен в помещениях плавательных бассейнов, является влага, испаряющаяся с открытой водной и смочен ной поверхностей, а также от людей, находящихся в бассейне. Суммарное количество влаги, испаряющейся с открытой водной поверхности, рассчитанное по формуле (9), 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 и бассейна с горками 52,3 кг/ч.

Суммарная площадь бассейнов составляет 1087 м2. Смоченная поверхность принимается в размере 20%, то есть 217,4 м2. Тогда количесвто влаги, испаряющейся с этой поверхности, при температуре внутреннего воздуха 28°C и относительной 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:

ΣWисп = ΣWот+Wсм+Wл = 308,56 кг/ч

Расчетные параметры "Б" наружного воздуха для летнего периода (город Магнитогорск): температура 27,4°C, теплосодержание 52,3 кдж/кг. Параметры внутреннего воздуха tв = 28°C, относительная влажность 60 %. При этих условиях, значение влагосодержания воздуха составит: dн — 9,8 г/кг, dв — 14,3 г/кг.

Тогда 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 AIRSET 2000. 21.15 (DAICHI) производительностью по воздуху 35 тыс. м3/ч каждая.

Расчет теплового баланса в помещениях плавательного бассейна не отличается какими либо особенностями и проводятся по вышеприведенной методике.

Результаты расчета тепло-влажностного баланса приведены на "I-d" диаграмме (рис. 7). С учетом проведенного анализа круглогодичных режимов работы системы микроклимата бассейнового комплекса Аквапарка, разработана принципиальная схема обработки приточно-вытяжного воздуха (рис. 8).

Приточные агрегаты собираются из функциональных блоков кондиционеров AIRSET 2000. 21.15 (DAICHI), 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 25°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 конструкций, исключая выпадение на них конденсата. Организация воздухообмена в помещениях бассейна принята с учетом объемно-планировочных и конструктивных решений здания. Приточный воздух подается в несколько зон (рис. 6). Подача приточного воздуха вдоль витражей производится регулируемыми напольными решетками типа AR-9 «IMP Klima», 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 типа VS-4E "IMP Klima", обеспечивающими возможность регулирования направления потока в пределах ±30°C. Аэродинамические характеристики этих типов воздухораспределителей позволяют раздать большой объем воздуха свободными изотермическими струями при высокой начальной (осевой) скорости Vо>10 м/с на значительное расстояние. При этом, требуемая в зоне обитания подвижность воздуха Vтр = 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 воздухи и максимального расстояния до точки, где осевая скорость струи падает до нормативного значения Vо = Vтр = 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 гликолевый 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.

Практика монтажных и пуско-наладочных работ показывает на удобства и экономичность принятой приточно-вытяжной вентиляции и центрального кондиционирования на базе функциональных блоков AIRSET 2000 (DAICHI).

Антонов П.П., к.т.н.

Источник журнал «Мир Климата»: www.mir-klimata.com


Климатические системы для бассейнов

Вода - колыбель жизни. Эту банальную фразу вспоминает, наверное, каждый, окунаясь в прохладную воду бассейна жарким летним днем. А зимой, когда прозрачный купол бассейна укутан снегом, в нем можно представить себя хотя бы на 45 стандартных минут в летнем пруду или море. Водные виды спорта тоже остаются популярными - родители с удовольствием отдают своих детей в секцию плавания, мальчишки сражаются в водное поло, девочки выполняют искусные пируэты синхронного плавания. А вечеринки "у бассейна"? В последние годы этот вариант отдыха, знакомый прежде только по западным фильмам, пользуется популярностью и в нашей стране.

Казалось бы, нет ничего сложного: построил бассейн и пользуйся всеми этими восхитительными радостями жизни. Но на самом деле понимающие люди знают, что все зависит только от проектировщиков. А центральным элементом конструкции любого бассейна, будь то огромный спортивный комплекс или небольшое частное пространство для отдыха на воде, является система вентиляции и кондиционирования воздуха. И именно от того, грамотно ли она продумана проектировщиками, зависит долговечность сооружения, его эргономичность и прочие полезные качества.

Главная головная боль для любого проектировщика водного пространства – повышенная влажность. Для спортивных бассейнов наилучшая температура воздуха - 27-28°С или немного ниже. Это обусловлено рекомендациями врачей поддерживать температуру воздуха примерно на 1-2°С выше температуры воды. Испарения с водной поверхности минимальны, а плавающим удобно и комфортно.

Однако многие владельцы бассейнов хотят использовать их не только для спорта и фитнеса, но и для проведения различных вечеринок. В таком случае необходимо поддерживать в бассейне нормальную для жилых помещений комфортную температуру. Задача проектировщика - убедить их не делать этого. При высокой температуре воды возникнет большая положительная разница температур воды и воздуха, в результате чего резко возрастет интенсивность испарения с поверхности бассейна. Совместить наиболее комфортные значения температуры воздуха и воды можно только с помощью правильного подбора оборудования, обеспечивающего снижение влажности воздуха до необходимого уровня.

Что же делать с влажностью?

Для поддержания комфортных условий и разумного уровня испарения воды влажность в помещении бассейна должна составлять 50-60%. В таком случае при температуре воздуха 28-30°С температура точки росы находится между 16°С и 21°С (График 1). Это значительно выше, чем в обычных кондиционируемых помещениях, где температура воздуха поддерживается на уровне 24°С, влажность составляет 50%, и точка росы находится на уровне 13°С. В закрытых бассейнах абсолютное влагосодержание воздуха может на 3/4 превышать влагосодержание в обычных кондиционируемых помещениях. Проектировщик должен учесть это и принять меры для уменьшения конденсации влаги на поверхностях ограждающих конструкций.

Ситуация еще больше осложняется тем, что тепло и влажность не исчезают, когда из бассейна уходят люди. Нельзя же просто "выключить" бассейн на ночь. Конечно, если в нерабочие часы использовать покрытия поверхности воды, можно значительно снизить количество испаряемой влаги. Но эти устройства редко используются продолжительное время, несмотря на лучшие намерения проектировщиков, производителей и операторов бассейнов.

Как справиться проектировщику с такой сложной ситуацией?

Постоянное образование влаги (24 часа в сутки 7 дней в неделю) снижается в то время, когда в бассейне никого нет. Хотя в пустом бассейне влаги образуется на 25-35% меньше, чем в заполненном людьми, нагрузка на оборудование, предназначенное для снижения влажности, все равно сохраняется. В бассейне нельзя уменьшать температуру ночью, потому что пониженная температура воздуха только увеличивает испарение с поверхности бассейна. Проектировщики и владельцы должны понимать, что в бассейне никогда нельзя отключать климатическое оборудование.

Постоянная циркуляция воздуха должна поддерживаться 24 часа в сутки. В обычном бассейне достаточно выключить вентиляцию и осушитель воздуха всего на 20-30 минут, чтобы относительная влажность возросла до 80-85%. Чтобы снизить энергозатраты, когда бассейн пустует, можно прекратить подачу свежего воздуха и осуществлять снижение влажности в режиме рециркуляции. Однако можно использовать и наружный воздух, если это позволяет местный климат и погода.

Чем дышать?

Кроме поддержания стабильного уровня влажности, проектировщик обязан думать и о качестве воздуха. Ведь в воду бассейна добавляются химикаты в целях обеспечения санитарно-гигиенических требований путем нейтрализации различных органических веществ и микроорганизмов, которые остаются от пловцов. Эти химикаты могут вызывать загрязнение воздуха, а оно, в свою очередь, может способствовать различным раздражениям у посетителей бассейна. Поэтому для поддержания в бассейне нормальных условий нужна вентиляция, обеспечивающая ассимиляцию химических выделений с поверхности воды, помимо обычных метаболических выделений человека.

Для обеспечения приемлемого качества воздуха в помещении раздел ANSI/ASHRAE 62.1-2004, "Вентиляция для обеспечения приемлемого качества воздуха в помещении", рекомендует коэффициент вентиляции 2,4 л/сек на 1 м2 площади бассейна, включая площадь пола. Из-за повышенной температуры и влажности в бассейне это увеличивает нагрузку на отопительное оборудование и в определенных обстоятельствах на осушитель воздуха. Если в бассейне поддерживается температура воздуха 29°С, любой нагнетаемый внешний воздух с температурой меньше 29°С снижает температуру воздуха в бассейне, тем самым увеличивая нагрузку на отопительное оборудование, причем тем сильнее, чем холоднее снаружи. При этом, однако, если температура точки росы у наружного воздуха ниже, чем у воздуха в бассейне, это помогает снизить влажность. Если же температура точки росы наружного воздуха выше, приток наружного воздуха увеличивает нагрузку на осушитель.

Куда подавать воздух?

Согласно рекомендациям 2003 ASHRAE Handbook - HVAC Applications, ст. 4.6-4.8, оптимальная кратность воздухообмена составляет от четырех до восьми. Такой широкий диапазон рекомендуемых значений обусловлен различиями интенсивности использования бассейна, его посещаемости и типа установленного оборудования. Личный опыт авторов показывает, что используемая схема воздухораспределения важнее, чем кратность воздухообмена. Есть системы, которые обеспечивают трехкратный воздухообмен и при этом прекрасно работают.

На первый взгляд, проще забирать больше воздуха снаружи, чем проектировать эффективные системы воздухораспределения. Но этот путь чреват большими затратами для владельца бассейна: ему придется постоянно платить за излишний расход энергии.

Очень важно, чтобы кондиционированный воздух поступал именно туда, где он действительно нужен, а не шел, куда хочет (нарисованные на стенах стрелки вряд ли помогут). Определить, куда необходимо подавать воздух, вовсе не высшая математика: очевидные места - это зрители и поверхности, которые надо охладить. Над поверхностью воды тоже необходимо иметь ограниченную подвижность воздуха.

Основная задача проектирования системы воздухораспределения - достичь эффективного снижения влажности и приемлемого качества воздуха в бассейне. Простое увеличение расхода воздуха через оборудование для снижения влажности не сможет решить проблему конденсации и образования застойных зон, в которых будет скапливаться "плохой" воздух. В бассейне из-за высокой температуры точки росы есть много мест, где требуется создание достаточных воздушных потоков для поддержания качества воздуха или для предотвращения образования конденсата.

Вот некоторые соображения, позволяющие обеспечить правильное воздухораспределение в бассейне:

Поверхность воды. Поток воздуха над поверхностью воды должен быть сведен к минимуму, чтобы избежать избыточной его подвижности в зоне плавания. Кроме того, это позволяет уменьшить испарение, которое усиливается с увеличением скорости воздуха. При этом скорость воздушного потока не должна быть нулевой: если над поверхностью воды не будет слабого, но стабильного потока воздуха, различные выделяющиеся из воды газы станут накапливаться над поверхностью. Из-за этого у купающихся может возникнуть раздражение глаз и проблемы с дыханием. Жалобы на некомфортные условия в воде часто вызваны именно плохим воздухораспределением и тем, что хлорамины не удаляются с поверхности бассейна.

Обычно в подобных проблемах винят проектировщика оборудования для снижения влажности, однако он не отвечает за разработку системы воздухораспределения.

Формированию необходимого потока над водой может помешать расположение приточных отверстий на большой высоте (4,5-9м), помочь же может продуманное расположение вытяжных отверстий.

Приточные и вытяжные отверстия. Обычно в бассейнах потолки выше, чем в офисных помещениях. Расположенные под потолком приточные диффузоры часто не справляются с подачей потока вниз, к воде и полу. Чтобы избежать сложной корректировки направления, часто подачу воздуха осуществляют на уровне пола (при этом потоком "накрываются" наиболее холодные поверхности). Эта схема особенно часто применяется там, где из-за холодного климата требуется обогрев. Но где бы ни были расположены приточные диффузоры, нужно позаботиться о воздушных решетках для направления потока на нужные поверхности.

На первый взгляд, самое простое решение - расположить вытяжные отверстия на том же уровне, что и приточные. Эта ошибка ведет к тому, что когда приточный воздух попадает в воздухозаборник, не смешавшись с воздухом кондиционируемого помещения, возникает короткое замыкание воздушных потоков. Это может произойти само собой, если приточные и вытяжные отверстия неправильно расположены и поток из приточных диффузоров неправильно распределяется.

К неправильному расположению часто добавляется недостаточный размер вытяжных решеток. Дело в том, что они шумят и неприглядно выглядят, поэтому их, естественно, стараются сделать поменьше, а то и просто убрать с глаз долой. Это ни к чему не приводит: через маленькие вытяжные отверстия воздух движется с большей скоростью, и шум становится только сильнее, а неприятным побочным эффектом становится образование застойных зон. Между тем правильно подобранные размеры могут практически уничтожить этот шум и уменьшить потерю статического давления в воздуховодах. Если как следует просчитать проект, то без труда можно найти достаточное количество мест для размещения вытяжных решеток "правильного" размера.

В теплом «джакузи» или детском бассейне вытяжная решетка должна располагаться рядом с водой, чтобы уменьшить влияние повышенного испарения. Нельзя ограничиваться только этим, допуская ошибки в определении потребной производительности системы снижения влажности, подавая в нее более влажный воздух, чем в среднем по бассейну. Иногда в таких зонах стоит использовать дополнительный вытяжной вентилятор.

Трибуны для зрителей

Зрители в бассейне хотят ощущать себя комфортно. Они жаждут прохлады - и для них не важно, что в зоне для плавания и зоне для зрителей не может поддерживаться разная температура без разделительного барьера. Чтобы создать дополнительный воздушный поток в зрительской зоне при большом наплыве народа, необходимо установить вспомогательное оборудование. Особое внимание здесь следует уделить выбору мест установки приточных диффузоров. К примеру, можно направить поток сухого воздуха непосредственно на зрителей, установив вытяжные решетки сзади трибун.

Раздевалки

Раздевалки не следует подключать к системе снижения влажности бассейна. Для них нужны собственные системы притока и вытяжки воздуха. С осторожностью надо относиться к открытым проемам: разрежение в раздевалке провоцирует приток насыщенного хлораминами воздуха из бассейна, что приводит к неблагоприятной санитарно-гигиенической обстановке в раздевалке и коррозии установленного в ней оборудования. Эта проблема может быть решена посредством установки герметичных дверей между бассейном и раздевалками.

Распределение давления

Чтобы предотвратить перетекание повышенной влажности и запаха хлораминов из бассейна в другие помещения, в бассейне необходимо поддерживать разрежение по отношению к прилегающим помещениям и внешней атмосфере. Это не так просто, как кажется. К бассейну примыкает много помещений - раздевалки, холлы, вестибюли и так далее. Кроме того, условия могут значительно меняться в зависимости от количества людей, присутствующих в бассейне. Очевидно одно: давление в помещении бассейна должно быть скоординировано со смежными зонами, где имеется своя вытяжка воздуха, например с теми же раздевалками.

Но главное - не перестараться с понижением давления. Двери будут открываться с трудом: у них большая площадь, и достаточно незначительной разницы давлений, чтобы создать затруднения. Щели могут начать издавать свистящий звук, а попадание воздуха из раздевалок может создать проблемы с запахом. Холодный воздух, просачивающийся через щели в дверях, может вызвать образование измороси на внутренних поверхностях дверей даже при температуре воздуха в бассейне 28°С.

Воздуховоды

Правильное распределение воздуха во многом зависит от качества монтажа воздуховодов, которые следует устанавливать так, чтобы в них не образовывался конденсат. Все стыки приточных и вытяжных воздуховодов должны быть плотно герметизированы, включая их соединения с приточными решетками, вентиляторами, вытяжными решетками. Особое внимание следует уделить вытяжным воздуховодам, работающим под разрежением. Когда в них появляются щели, туда засасывается воздух из невентилируемых помещений, в результате чего образуется конденсат, и нарушается нормальная работа оборудования для снижения влажности. Если воздуховоды проложены снаружи вентилируемого помещения, они должны быть помещены в теплоизоляцию. Воздуховоды для бассейнов изготавливаются из материалов, стойких к коррозии, вызываемой хлоридами, а места их соединения в обязательном порядке должны быть загерметизированы, обернуты и покрыты мастикой.

Вода, везде вода

При определении климатических условий в типовом бассейне прежде всего исходят из комфорта для купающихся, то есть из температуры воды и температуры воздуха, которые и определяют интенсивность испарения.

Созданное Уиллисом Карриером более 70 лет назад и используемое до сих пор уравнение для расчета интенсивности испарений не всегда корректно. Лучше отражает различные условия бассейнов модифицированное уравнение (1), предлагаемое «2003 ASHRAE Handbook - HVAC Applications» (ст. 4.6).

p = 0,1A(p - pa)Fa.(1)

где:

p - .интенсивность испарения воды в унциях в час,
А - .площадь поверхности ванны бассейна в квадратных футах,
p - .давление насыщенного пара при температуре поверхности воды в дюймах ртутного столба,
pa - .давление насыщенного пара при температуре точки росы, в тех же единицах,
Fa - .фактор активности.

«2003 ASHRAE Handbook» (ст. 4.6) приводит таблицу значений фактора для различных типов бассейнов. Таблица эта не отражает все варианты активности в бассейне и поэтому в настоящее время Технический комитет 8.10 по оборудованию для снижения влажности и тепловым насосам ASHRAE ведет работу, имеющую своей целью обновление существующей информации.

Повышение температуры воды в бассейне до температуры воздуха (всего на 1°С) может увеличить уровень испарения на 15-20%. Снижение относительной влажности воздуха в бассейне на 10% может увеличить уровень испарения больше чем на 30%. Поэтому важно знать, как будет использоваться бассейн и какие желательны параметры по воздуху и воде.

Коэффициенты вентиляции (расход свежего воздуха на единицу общей площади бассейна), рекомендуемые Стандартом 62.1-2004 для поддержания приемлемого качества воздуха, могут вызвать летом значительное повышение нагрузок по фактору влажности. Однако, как уже говорилось, вентиляция может помочь снизить влажность, если температура точки росы атмосферного воздуха опускается ниже, чем у воздуха в бассейне. При выборе оборудования для снижения влажности необходимо исходить из максимально возможной влажности, хотя свежий воздух с максимальной влажностью может поступать достаточно редко.

Конечно, снизить интенсивность испарения могут покрытия поверхности воды, но только в том случае, если они действительно покрывают бассейн - эффект от их применения снижается при увеличении часов работы бассейна. Бывает и так, что персонал забывает установить их. Общественные бассейны часто имеют многочасовой режим работы, и часть нерабочего времени используется для очистки воды суперхлорированием, что еще больше сокращает время, когда вода покрыта. Весьма вероятно, что покрытие бассейна не будет использоваться регулярно, если только оно не автоматическое. В любом случае в рабочее время поверхность воды не покрыта, и проектировщик должен исходить из этого.

Все эти факторы приводят к неопределенности, сколько влаги необходимо удалять из бассейна, так как при крайне высоких нагрузках микроклимат в бассейне контролировать будет невозможно, что особенно критично для больших часто используемых бассейнов.

Куда уходит вода?

Водяной пар, содержащийся в воздухе, переходит в жидкую фазу, когда воздух охлаждается ниже температуры точки росы. Влага конденсируется и выпадает в виде капель. Этот конденсат может повредить дерево, бумагу, способствовать ускорению отслаивания краски и появлению ржавчины. В закрытых бассейнах хлорамины (вторичные продукты, образуемые химикатами, которые применяются для санитарной обработки воды) вместе с влагой воздуха, конденсирующейся на холодных поверхностях, образуют хлоридные растворы, вызывающие коррозию большинства металлов, в том числе некоторых сортов нержавеющей стали.

Если вопросу снижения влажности не уделяется серьезное внимание при проектировании и строительстве бассейна, внутри помещения образуется излишний конденсат, который вызывает, в том числе провисание потолка, намокание теплоизоляции, образование грибка и плесени, разрушение кладки, коррозию и даже разрушение строительных конструкций.

Холодные поверхности

Если какая-нибудь поверхность охлаждается до температуры ниже точки росы окружающего воздуха, на ней начинается конденсация влаги. К потенциально холодным поверхностям можно отнести северные наружные стены, окна, рамы окон и дверей и световые люки. Окна с одиночным остеклением, металлические оконные и дверные коробки, крепежные элементы крыши создают тепловые мостики между холодным воздухом снаружи и влажным воздухом внутри. Хорошо, что большинство проектировщиков понимают, как важно установить теплые окна. Даже двойного остекления может оказаться недостаточно - ведь температура снаружи может быть очень высокой или, напротив, очень низкой. К сожалению, в некоторых проектах не предусматривается установка рам с тепловыми барьерами. Мы встречали много сооружений, где сами окна были чистыми, а вот рамы покрыты влагой.

Другая распространенная ошибка - когда архитектор устанавливает над окнами и дверями стальные конструкции, которые проходят через стену, но при этом не имеют тепловых барьеров.

У большинства бассейнов есть хотя бы один аварийный выход - и здесь также должен быть тепловой барьер. Другие места, о которых обычно забывают, - дверные пороги и замки. Авторам доводилось видеть сооружения, двери которых были, казалось бы, облиты из шланга, а дверные рамы покрыты изнутри льдом.

На остекленных проемах бассейна, выходящих во внутренние помещения здания, также может конденсироваться влага, особенно если на них снаружи попадает поток воздуха от кондиционера. Здесь опять же, как минимум, следует использовать двойное остекление.

Световые люки - это то же самое, что и окна, только располагаются они в более неблагоприятных с точки зрения наличия конденсата местах. Теплый влажный воздух поднимается вверх, где воздушный поток под потолком обычно очень слаб. Поэтому уровень влажности около светового люка будет выше, чем где-либо еще. В некоторых сооружениях для обеспечения естественной вентиляции устанавливают открывающиеся световые люки или подвижные потолки. С одной стороны, это в определенной степени решает вопрос конденсата, но с другой - их сложнее герметизировать, а на многих из них применяются механизмы с недостаточной теплоизоляцией.

Вообще говоря, любые световые люки - не очень хорошая идея для бассейна. Если их решили использовать, то проектировщик климатических систем должен быть привлечен к разработке архитектурной части проекта на ранней стадии, чтобы обеспечить нормальный воздухообмен. Он обязан предусмотреть установку дополнительного оборудования, чтобы поддерживать необходимую циркуляцию воздуха у поверхности, и предусмотреть возможность блокировки оборудования снижения влажности при открытии люков - в целях энергосбережения.

Пароизоляция

Бассейны следует строить настолько паронепроницаемыми, насколько это возможно. При этом пароизоляцию нужно укладывать непосредственно за внутренним покрытием стен. Тогда влажный воздух и пар будут задерживаться внутри бассейна, а не проходить в более холодные пористые стены. Все стыки пароизолятора должны быть герметизированы, простого перекрытия недостаточно. Пароизолятор, в свою очередь, тоже должен быть герметично прикреплен к потолку и половым панелям, чтобы влажный воздух не проходил через стыки в стены и потолок. Все стыки вокруг электрических выключателей и розеток должны быть герметизированы для предотвращения проникновения влаги. Важна неразрывность пароизоляции.

Точка росы

Ключевым параметром является температура точки росы. Так как температура точки росы воздуха в бассейне высока, будучи обусловлена спецификой данного сооружения, это должно учитываться при проектировании всех элементов здания. Согласно рекомендациям, самая холодная поверхность должна иметь температуру хотя бы на 3°С выше температуры точки росы воздуха в бассейне (2003 ASHRAE Handbook, ст. 4.6-4.8). Однако в зимний день не так просто поддерживать температуру всех поверхностей на уровне 21-24°С. Здесь важную роль может сыграть схема воздухораспределения, о чем мы уже говорили.

Осушение воздуха

В большинстве случаев для обеззараживания воды применяется хлорирование, что негативно сказывается на работе установленного внутри бассейнов технологического оборудования.

Так, для продления срока службы осушителей воздуха проектировщикам приходится принимать дополнительные меры по их защите, используя специальные материалы для покрытия внутренних металлических частей. Также важно обеспечить антикоррозионную защиту электрических и охлаждающих элементов.

С учетом сказанного владельцам бассейнов следует иметь в виду, что устанавливать обычные кондиционеры в бассейнах нецелесообразно и следует обратить внимание на более дорогое, но и более функциональное в данном случае специализированное оборудование.

Осушители воздуха для бассейнов отличаются от стандартных кондиционеров. Они разрабатываются для удаления значительно большего количества влаги из воздуха. Фактор сухого тепла (Sensible Heat Ratio, SHR), определяемый соотношением производительности по явному и скрытому теплу, у осушителей воздуха составляет порядка 0,5-0,6, существенно отличаясь от фактора сухого тепла стандартных кондиционеров, доходящего до 0,8. Затраты на единицу объема обрабатываемого воздуха у этого оборудования выше. При этом у осушителей воздуха хладопроизводительность по явному теплу значительно ниже, чем у стандартных кондиционеров, что серьезно влияет на габариты оборудования.

С учетом того, что климатическое оборудование бассейнов работает в тяжелых атмосферных условиях по 24 часа в сутки семь дней в неделю, оно нуждается в регулярном и профессиональном техническом обслуживании. Сервис может быть упрощен за счет установки современных блоков с непосредственным приводом вентиляторов и фазово-частотным управлением скорости приводов. Тем не менее, и в этом случае регулярная проверка состояния осушителя воздуха необходима, поэтому проектировщик должен обеспечить легкий доступ обслуживающего персонала к климатическому оборудованию.

В ряде случаев для поддержания необходимой степени разрежения внутри помещении устанавливаются отдельные вентиляционные установки, использующие наружный воздух.

Конфигурация с приточным и вытяжным вентиляторами. Внутри агрегата имеются два вентилятора. Вытяжной вентилятор служит для обеспечения отрицательного статического напора в вытяжном воздуховоде, а приточный вентилятор создает положительный статический напор в приточном воздуховоде. Разрежение в помещении может легко обеспечиваться изменением скорости вращения вытяжного вентилятора, приточного вентилятора или обоих сразу. Смесительная секция с тремя клапанами позволяет подавать 100% наружного воздуха или же его минимальное количество, необходимое с санитарно-гигиенической точки зрения. В данной конфигурации обычно используются две секции фильтров - одна для приточного и одна для удаляемого воздуха.

Конфигурация с приточным вентилятором и отдельно установленным вытяжным вентилятором. Приточный вентилятор обеспечивает необходимое отрицательное статическое давление, как на притоке свежего воздуха, так и во всасывающем воздуховоде рециркуляционного контура. Отдельный вытяжной вентилятор может располагаться как внутри специальной секции осушителя воздуха, так и вне его. Данная конфигурация позволяет подавать только ограниченное количество свежего наружного воздуха (обычно около одной трети общего расхода). При этом требуется одна небольшая фильтрующая секция для наружного свежего воздуха. Для правильного функционирования осушителя воздуха необходимо синхронизировать работу отдельно устанавливаемого вытяжного вентилятора и клапана управления подачей наружного свежего воздухом.

Конфигурация с приточным вентилятором, отдельно установленным вытяжным вентилятором и дополнительным вентилятором свежего воздуха. Эта конфигурация аналогична предыдущей, но здесь добавлен отдельно устанавливаемый приточный вентилятор, обеспечивающий вкупе с основным вентилятором возможность подачи до 100% наружного свежего воздуха. Обычно этот вентилятор позволяет подавать свежий воздух, по крайней мере, до двух третей общего расхода в системе. В этом случае требуется отдельная фильтрующая секция, способная очистить весь поток наружного свежего воздуха, а также дополнительный клапан управления подачей наружного свежего воздуха.

В бассейнах широко используются осушители воздуха конденсационного типа (2004 ASHRAE Handbook - HVAC Системы и оборудование, ст. 47.1). Они специально разработаны для удаления большого количества влаги, имеют низкое значение фактора сухого тепла и используют стандартный цикл холодильной машины. Такие осушители воздуха оснащаются несколькими разделенными конденсаторами. Это позволяет, при поддержании заданной температуры воздуха и точки росы в бассейне, обеспечивать помимо осушения воздуха охлаждение помещения и/или использовать отведенное тепло для подогрева воздуха и воды в бассейне.

В бассейне происходит постоянная утечка тепла: через стены, потолок, с вентиляционным воздухом и вследствие охлаждения воды при испарении, поэтому необходим постоянный подогрев воды и воздуха. При этом не имеет значения, какой тип оборудования используется для осушения воздуха. Если это оборудование позволяет использовать отведенное в процессе осушения воздуха тепло для подогрева воды в бассейне, энергозатраты можно существенно снизить. Мощность устанавливаемых в бассейне дополнительных нагревателей воды рассчитывается с учетом потерь тепла при испарении воды с поверхности и при доливе холодной воды. Дополнительный нагреватель воды также должен иметь достаточную мощность для того, чтобы за достаточно короткий период времени нагреть весь бассейн до рабочей температуры после его очередного наполнения.

В условиях, где точка росы наружного воздуха достаточна низка, все более популярным становится оборудование, использующее 100?% наружного воздуха. В таких установках используются рекуператоры тепла, обеспечивающие эффективный теплообмен между удаляемым и приточным наружным воздухом. В качестве рекуператоров тепла используются тепловые трубы или теплообменники воздух-воздух. Если температура точки росы наружного воздуха выше 15-20°С, то, как правило, требуется его дополнительное осушение, поскольку воздухообмен в приемлемом количестве недостаточен для поддержания влажности на необходимом уровне. При температуре наружного воздуха выше 24°С поддерживать необходимую температуру внутри помещения, с учетом внутренних и наружных теплопоступлений, становится невозможно. В этом случае необходимо охлаждение воздуха, тогда как зимой требуется его дополнительный нагрев.

Рекуперативные теплообменники "воздух-воздух" используются для передачи энергии от удаляемого к приточному воздуху, и это позволяет уменьшить дополнительный подогрев. При подборе такого оборудования проектировщик должен учитывать фактор повышенной влажности выбрасываемого воздуха. У высокоэффективных теплообменников при низкой температуре наружного воздуха может образовываться конденсат и обледенение в теплом плече. Если теплообменник имеет низкую эффективность, то его преимущества минимальны и требуется более интенсивный дополнительный нагрев. "Энтальпийные колеса" в бассейнах не применяются - нет необходимости повышать влажность приточного воздуха.

Подбор оборудования для осушения воздуха в бассейне осуществляется, прежде всего, исходя из требуемого уровня влажности. Также принимаются во внимание кратность воздухообмена, параметры наружного воздуха и архитектурные особенности помещения. Например, большая площадь остекления южной стороны бассейна или большие световые люки дополнительные нагрузки по охлаждению.

 

  Температура точки росы характеризует действительное количество влаги в воздухе (абсолютная влажность), как показано на графике 2. Данный показатель является стабильным и независимым от других внешних факторов. С другой стороны, как показано на графике 2, относительная влажность может значительно меняться при небольшом изменении температуры сухого термометра. Для более устойчивой работы системы управления осушителем воздуха в бассейне важно, чтобы система работала на поддержание нужной температуры точки росы, а не относительной влажности. Пользователь, естественно, обычно не знает, какую температуру точки росы установить. Поэтому система управления климатическим оборудованием бассейна должна допускать ввод номинальных значений температуры воздуха и относительной влажности с тем, чтобы автоматически преобразовывать эти данные в температуру точки росы.

Таким образом, получается, что на проектировщике лежит сложная задача обеспечения комфорта и удобства пользователей бассейна и успешности его хозяев. Главное - помнить, что задача эта вполне решаема, и стремиться к этому решению наиболее эффективным образом.