Эффективное осушение воздуха помещений бассейнов



На сегодняшний день в виду роста количества коттеджей и одноквартирных домов строительство бассейнов переживает настоящий бум. Однако кроме строительства самого бассейна необходимо заблаговременно позаботится об инженерном оборудовании помещения, в котором предполагается его установка, в том числе об приточно-вытяжной вентиляции.

Основной задачей, стоящей перед специалистом, занимающимся проектированием систем вентиляции помещений бассейнов, является определение расчетной величины воздухообмена, ведь от неё на прямую зависит эффективность работы вентиляции и величина энергии потребляемой в течение всего ее срока эксплуатации.

Основной вредностью для помещений бассейнов являются значительные влаговыделения возникающие в основном при испарении воды с открытой поверхности бассейна, которые при правильно спроектированной системе вентиляции эффективно ассимилируются вентиляционным воздухом. Уменьшение объема вентиляционного воздуха уменьшит энергозатраты, возникающие при работе оборудования вентиляции, но в то же время приводит к увеличению влажности и ухудшению качества внутреннего воздуха. И наоборот увеличение объема вентиляционного воздуха увеличит энергозатраты, но приведет к уменьшению влажности и улучшению качества внутреннего воздуха.

Последствиями неправильной работы вентиляционных систем являются:

‒ высокое содержание водяного пара;

‒ конденсация паров влаги на поверхностях, вызывающая коррозию, гниение материалов, снижение термического сопротивления тепловой изоляции в результате увеличения коэффициента теплопроводности;

‒ разрушение наружных ограждающих конструкций в результате их увлажнения и замерзания влаги в их капиллярах;

‒ разрушение металлических несущих конструкций в результате ржавения;

‒ образование грибковой плесени появление влаги на мебели, стенах и потолках;

‒ запотевание окон помещения; аллергические раздражения и нездоровый микроклимат;

‒ пониженное электрическое сопротивление изолирующих материалов;

‒ при повышении влажности до уровня более 70 %, условия внутри бассейна становятся не комфортными для присутствующих.

Для правильного определения величины воздухообмена требуется знать количество влаги, выделяющееся в помещении в единицу времени. Для этого решается уравнение воздушного баланса по влаге:

(1)

где:- суммарные влаговыделения в помещение, кг/ч; , -соответственно влагосодержание приточного и удаляемого воздуха, кг/кг; , - соответственно расход воздуха, подаваемого и удаляемого из помещения системами вентиляции кг/ч;

Тогда при решении уравнения воздушного баланса по формуле 1, расчетная величина воздухообмена при работе общеобменной приточно-вытяжной вентиляции примет вид:

(2)

Основной проблемой при нахождении воздухообмена по формуле 2 является нахождение суммарных влаговыделений в помещение, от величины, которых напрямую будет зависеть расчетный воздухообмен помещения бассейна.

Влаговыделения в помещение кроме открытой поверхности воды будут происходить также с поверхности кожи и при дыхании людей, испарения с поверхностей на которых находятся брызги воды, инфильтрация воздуха, кроме того, в помещении будут происходить и поглощение влаги конструкциями, холодными трубопроводами и др.

Борьба с избыточной влагой в помещении бассейна с применением только систем вентиляции приводит к значительным потерям энергии и низкой их эффективности. Способность поглощения воздухом водяных паров ограниченна и не постоянна, зависит от времени года, температуры и влажности атмосферного воздуха, так зимой наружный воздух имеет меньшее влагосодержание и имеет большую способность к поглощению влаги, а летом наоборот уличный воздух имеет большее влагосодержание и меньшую способность поглощать влагу. Использование только вентиляции характеризуется повышенным энергопотреблением в виду того, что чистый воздух, выбрасывается наружу, не отдав явное и скрытое тепло приточному воздуху (утилизация тепла влажного воздуха с влажностью 65 % и более при низких температурах наружного воздуха практически невозможна), т. к. основной проблемой в помещении бассейна является влажность, а величина воздухообмена, рассчитанная по санитарной норме составляет 80 м³/ч наружного воздуха на одного занимающегося и 20 м³/ч на одного зрителя, ничтожно мала по сравнению с воздухообменом для борьбы с влажностью, а для нагрева наружного воздуха требуется энергия.

Достижение экономии и увеличения эффективности осушения воздуха может быть достигнуто при использовании рециркуляционных осушителей воздуха, работа которых основывается на конденсационном методе (охлаждения влажного воздуха ниже точки росы, в результате чего происходит конденсация влаги на поверхности испарителя, которая затем удаляется в канализацию), и расчету систем вентиляции на минимальную величину воздухообмена (рисунок 1.), а именно санитарную норму в соответствии [1]. При этом при работе осушителя скрытая теплота конденсации пара и тепло возникающее при механической работе компрессора используется для подогрева осушенного воздуха или дополнительного нагрева до требуемой температуры санитарной нормы свежего воздуха.

Рис. 1. Совмещение приточно-вытяжной вентиляции с осушителем воздуха в помещении бассейна. П1-система подачи осушенного рециркуляционного и санитарной части приточного воздуха; В1- система удаления влажного воздуха для его осушения в осушителе; В2 — система удаления санитарной нормы воздуха

Работа осушителей основана на принципе конденсации влаги, находящейся в воздухе. Влажный воздух с помощью вентилятора подается в испаритель, где охлаждается до температуры ниже точки росы, в результате чего пары воды преобразуются в капельки конденсата, который затем удаляется. Тепловая энергия, предварительно извлеченная в испарителе из влажного воздуха, возвращается к холодному осушенному воздуху при прохождении его через конденсатор и, фактически, за счет высвобождаемой теплоты испарения и тепловой энергии, получаемой в результате работы компрессора, осушенный воздух приобретает большее количество тепла, чем было извлечено из него до охлаждения. Это обеспечивает повышение температуры подаваемого в помещение воздуха (рисунок 2) примерно на 5 ⁰С, по сравнению с температурой рециркуляционного воздуха. При непрерывной циркуляции воздуха с обработкой его в осушителе происходит плавное и одновременно быстрое снижение относительной влажности окружающей среды.

Рис. 2. Процесс обработки воздуха осушителем воздуха на I-d диаграмме. Характерные точки: 1-параметры воздуха на входе в осушитель воздуха; 2- параметры воздуха на выходе из испарителя; 3- параметры воздуха после конденсатора; Qисп- холодильная мощность испарителя, Вт; Qк- мощность конденсатора, Вт; Qкомп- мощность компрессора, Вт; Qc-скрытая теплота в результате конденсации влаги из воздуха, Вт;

Тогда формула баланса по влаге (1) примет вид:

(3)

где: , - соответственно санитарный расход воздуха, подаваемого и удаляемого из помещения системами вентиляции в соответствии с [2], кг/ч; - расход рециркуляционного воздуха проходящего через осушитель кг/ч; - разность влагосодержаний воздуха входящего и выходящего из осушителя воздуха кг/кг;

Расчет влаговыделений изатрат энергии на осушение

В соответствии с [1] в плавательных бассейнах температуру поверхности воды необходимо поддерживать на уровне 26–28°С. При этом температура воздуха должна быть на 1–2°С выше температуры воды, то есть 27–30°С. Нормируемая относительная влажность воздуха 50–65 %.

Влага, испаряющаяся в помещение, является основным технологическим показателем «вредности», по которому проводится расчет требуемого воздухообмена и определение мощности вентиляционного оборудования по воздухопроизводительности.

Существует современная методика финских и немецких специалистов, которые вводят специальный эмпирический коэффициент, учитывающий изменение интенсивности испарения при различной активности купающихся:

Интенсивность испарения рассчитывается следующим образом в соответствии со стандартом VDI-2089 (Общество немецких инженеров), используемого для расчета размеров закрытых плавательных бассейнов.

W_от = e·F·(P_w-P_l/10³⁾;

где: W_от — количество влаги, испаряющейся с открытой водной поверхности плавательного бассейна, кг/час;

F — площадь открытой водной поверхности, м²;

P_w-P_l — давление водяных паров насыщенного воздуха в бассейне при заданных температуре и влажности воздуха;

e — эмпирический коэффициент равный:

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;

Пример расчета:

Площадь открытой водной поверхности, F =72 м²; температура внутреннего воздуха, t_вн=28°С, температура воды, t_w=26°С; относительная влажность воздуха 60 %; эмпирический коэффициент e=15; давление водяных паров насыщенного воздуха в бассейне P_w = 33,609 гПа; давление водяных паров насыщенного воздуха в бассейне при температуре t_вн=28°С и влажности воздуха 60 % P_l=22,677; в формулах необходимо учесть отклонение барометрического давления от 760мм.рт.ст. равного для Иркутска 715мм.рт.ст.; подставив известные данные получим:

W_от = e·F·(P_w-P_l/10³)=15·72·(33,609–22,677/10³)·0,9=10,81кг/ч.

Для борьбы с таким количеством влаги только с помощью системы вентиляции в зимний период: кг/ч, или м³/ч, этот расход соответствует согласно [2] занимающимся или зрителю, для нагрева потребуется кВт тепла, тогда как максимальная электрическая мощность осушителя 4,3кВт.

В летний период воздухообмен при тех же параметрах внутреннего воздуха и том же количестве выделяющейся влаги: кг/ч или м³/ч, что в 11 раз больше чем расход воздуха в зимний период, в результате в виду различной ассимилирующей способности воздуха в теплый и холодный периоды года вентиляционное оборудование приходится подбирать с этим излишним запасом.

Вывод: в помещениях бассейнов в виду одинаковой влагоосушающей способности при постоянной влажности в разные периоды года безусловными преимуществами обладает совместное использование осушителей воздуха конденсационного типа и системы приточно-вытяжной вентиляции, рассчитанной на санитарную (минимальную) величину. Однако для окончательного принятия решения необходим анализ величины потребляемой ими энергии в течение всего срока их эксплуатации.

Литература:

1. СНиП 41–01–2003 «Отопление вентиляция и кондиционирование»;
2. Справочное пособие к СНиП 2.08.02–89* «Проектирование бассейнов»;
3. http://www.dantherm.ru «Осушители воздуха»;
4. Анализ особенностей использования основных методов осушения воздуха C. O. K. N 3 | 2004г. к.т.н. Е. П. Вишневский.
5. В. Н. Богословский, О. Я. Кокорин, Л. В. Петров, «Кондиционирование воздуха и холодоснабжение» М.: Стройиздат 1985г.