Вентиляция бассейна

Спецификой помещений бассейнов (небольших частных или больших общественных) является повышенная влажность. Поэтому первоочередными задачами системы вентиляции помещений бассейнов является удаление избыточной влаги и обеспечение состояния воздуха для комфортного пребывания людей.

Правильно подобранная вентиляция бассейнов – это решение проблемы скопления влаги под потолком, в углах помещения и на окнах. Для грамотного проектирования системы вентиляции бассейнов инженеру необходимы данные и характеристики помещения и самого бассейна:

• площадь водной поверхности;
• площадь помещения;
• высота помещения;
• температурные параметры воды и воздуха;
• количество, тип, мощность технологического  оборудования бассейна (насосов, установок водоочистки);
• тип, мощность и количество ламп искусственного освещения;
• технические условия на подключение к смежным инженерным системам (электроснабжению и  теплоснабжению);
• тип воздухонагревателя - водяной или электрический;
• требуется ли охлаждение приточного воздуха летом;
• расчетное количество посетителей;
• ориентация помещения по сторонам света;
• тип, состав и характеристики окон, стен;
• наличие и тип конструктивных элементов здания: колонн, балок и  ригелей;
• предполагаемые места забора и выброса воздуха, размещения вентиляционного оборудования;
• возможность использования кровли для узлов прохода системы вентиляции;
• противопожарные решения (категория помещений) в здании бассейна.

Так же желательны планы помещения бассейна с примыкающими техническими помещениями (венткамера, подполье под бассейном или запотолочное пространство).

Нормативные требования и рекомендации по проектированию

1. В частных коттеджах на стадии проектирования следует принимать температуру воды в соответствии сроссийскими нормами: на уровне 30–32 °С, а температуру воздуха на 1–2 °С выше температуры воды. Европейскими стандартами  рекомендуется температура воды для плавательных бассейнов 28 °С, а температура воздуха – на 2–4 °С выше температуры воды, но не выше 34 °С. Верхний допустимый предел относительной влажности установлен равным 65 %, интенсивность воздухообмена – по расчету, но не менее 80 м3/ч на одного купающегося, скорость движения воздуха не более 0,2 м/с.
2. Согласно нормативным документам системы воздухообмена в залах ванн бассейнов должно исключать образование застойных зон при преобладании вытяжки над притоком в объеме не более 0,5-кратного обмена. Система вентиляции – приточно-вытяжная с механическим побуждением, автономная, самостоятельная (не связанная с системой вентиляции остальной части коттеджа).
3. Для залов ванн рекомендуется подбирать вентиляционные установки из расчета их работы в двух режимах: самостоятельные приточные и вытяжные установки, предназначенные только для нерабочего периода бассейна, и дополнительные установки, которые совместно с первыми должны в период работы бассейна обеспечить расчетный воздухообмен.
4. Вытяжные шахты следует оборудовать утепленными клапанами с электроподогревом и дистанционным управлением, а также поддонами для сбора и удаления конденсата. К клапанам и поддонам следует обеспечивать удобный доступ обслуживающего персонала. Размеры внутреннего сечения шахт определяются по расчету с учетом гравитационного и ветрового напора и давления, создаваемого приточной вентиляцией.
5. Уровень шума в залах не должен превышать 60 дБ(А).

После получения всех необходимых данных ведется расчет влаговыделейний и с учетом конструктива помещения принимается наиболее приемлемая схема системы вентиляции. Наиболее эффективными считаются такие схемы: приточный воздух подается с нижней зоны (с пола или со стен) на остекление или на водную поверхность, а удаление влажного воздуха осуществляется в самой верхней точке помещения; приточный воздух подается сверху по периметру помещения, обдувая окна и стены, а вытяжной воздух удаляется с верхней зоны по осям помещения.

Требование максимального комфорта

В европейских стандартах указывается, что относительная влажность должна лежать в области физиологического комфорта. При слишком высокой относительной влажности возникает ощущение духоты. Верхний предел комфортного состояния неодетого человека соответствует парциальному давлению водяных паров 2,27 кПа (влагосодержание при этом давлении составляет 14,3 г/кг сухого воздуха). Для избежания дискомфорта при высокой температуре воздуха относительную влажность следует снижать (табл. 1).

Таблица 1 Зона дискомфорта при высокой влажности воздуха

Относительная влажность j, % Влагосодержание, d, г/кг сухого воздуха при температуре воздуха, °С 30 31 32 33 34 40 11,0 11,7 12,4 13,2 14,0 45 12,4 13,1 14,0 14,9 15,8 50 13,8 14 ,6 15,5 16,5 17,5 55 15,1 16,1 17,1 18,2 19,3 60 16,5 17,5 18,6 19,8 21,0 65 17,9 19,0 20,2 21,5 22,8 100 27,5 29,2 31,0 33,0 35,0

Выпадение конденсата, точка росы

Значения точки росы (температуры, ниже которой неизбежно выпадение конденсата) приведены в табл. 2.

Таблица 2 Точка росы, tт.р.

t, °C воздуха Относительная влажность воздуха, j, % 40 45 50 55 60 65 30 13,9 16 17,7 19,7 21,3 22,5 32 16 17,9 19,7 21,4 22,8 24,3 34 17,2 19,2 21,4 22,8 24,2 25,7

Таблица 3 Предельно допустимые значения сопротивления теплопередаче наружных ограждений из условия отсутствия конденсата R, м2 • °C/Вт

t, °C воздуха Относительная влажность воздуха, j, % 40 45 50 55 60 65 30 0,400 0,460 0,523 0,625 0,740 0,858 32 0,417 0,473 0,542 0,629 0,725 0,866 34 0,411 0,466 0,547 0,616 0,704 0,831

Достаточным условием отсутствия конденсации паров на внутренних стенах и окнах является превышение температуры внутренних поверхностей tпов. над точкой росы tт.р.: tпов. > tт.р..

Это условие легко преобразовать в требование к сопротивлению теплопередаче наружных ограждений. Если пренебречь лучистым теплообменом между поверхностью воды в бассейне и внутренними поверхностями ограждений, то:

• R > (tв. – tн.в.) /aвн. /(tв. – tт.р.), где R – сопротивление теплопередаче, м2 • °C/Вт:
• R = 1/aн + S dі/ lі + 1/aв, где tв. – температура воздуха в бассейне, °C;
• tн.в. – температура наружного воздуха, °C;
• dі / lі – термические сопротивления отдельных слоев ограждения;
• aн – коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждений, Вт/(м2 • °C);
• aвн. – коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждений, Вт/( м2 • °C).

Наиболее напряженная ситуация возникает при самой низкой температуре наружного воздуха, например, для Москвы расчетное значение равно –26 °C. В табл. 3 приведены расчетные предельные (исходя из условия отсутствия конденсата) значения сопротивления теплопередаче наружных ограждений, в том числе стеклопакетов и фонарей, при значении коэффициентов aвн. = 8,7 иaн = 23 Вт/(м2 • °C). (Лучистый теплообмен не учитывался).

Применяемые в нашей стране стеклопакеты имеют фактическое сопротивление теплопередаче, не превышающее 0,562 м2 • °C/Вт; такую характеристику имеет, например, трехкамерный стеклопакет марки 4–10Ar–4–12Ar–4 с заполнением аргоном. Однако возможно появление еще более эффективных стеклопакетов (R0 > 2 м2 • °C/Вт): нанесение пиролитического низкоэмиссионного покрытия (К-стекло) приводит к снижению потерь тепла за счет излучения почти в 10 раз, низкоэмиссионное покрытие методом магнетронного распыления (i-стекло) позволяет снизить потери на излучение более чем в 20 раз. Следует иметь в виду, что степень остекления наружных ограждающих конструкций залов частных бассейнов может достигать более 60 %.

Сегодня же для частных бассейнов можно рекомендовать применение трехкамерных стеклопакетов и проектировать систему вентиляции и осушения на относительную влажность воздуха не более 50 %.

Осушающий потенциал приточного воздуха

Легко оценить максимальное количество влаги, удаляемой системой вытяжной вентиляции бассейна. В течение всего года температура удаляемого из бассейна воздуха равна 30–34 °С, максимальная относительная влажность не превышает 65%. Это означает, что с каждым кубометром воздуха из воздушного пространства бассейна удаляется в атмосферу от 20 до 24г воды (табл. 4).

Таблица 4 Табличные (красный шрифт, [7]) и расчетные параметры влажного воздуха (вытяжная вентиляция)

Температура влажного воздуха, °С 30 31 32 33 34 Давление насыщенного водяного пара, бар 0,042417 0,044913 0,047536 0,05029 0,053182 Удельный объем насыщенного водяного пара, м3/кг 32,929 31,199 29,572 28,042 26,602 Абсолютная влажность насыщенного воздуха, г/м3 30,37 32,05 33,82 35,66 37,59 Абсолютная влажность воздуха при j = 65 %, г/м3 19,74 20,83 21,98 23,18 24,43

Количество влаги, поступающее в воздушное пространство бассейна вместе с приточным воздухом, меняется вместе с погодными условиями. В зимнее время при отрицательных температурах наружного воздуха с каждым кубометром приточного воздуха в атмосферу бассейна поступает менее 5 г воды.

В летнее время с повышением температуры и относительной влажности наружного воздуха содержание влаги в нем растет (табл. 5). Например, при расчетных для Москвы параметрах наружного воздуха (температура 28,5 °С и энтальпия 54 кДж/кг) в одном кубометре наружного воздуха содержится 11,19 г воды.

Таблица 5 Табличные (красный шрифт, [7, 8]) и расчетные параметры влажного воздуха (приточная вентиляция)

Температура влажного воздуха, °С –26 0 5 10 15 20 25 28,5 Давление насыщенного водяного пара, мбар 0,73 6,11 8,72 12,27 17,04 23,37 31,66 38,91 Удельный объем насыщенного водяного пара, м3/кг 1542 206,32 147,17 106,42 77,97 57,83 43,40 35,75 Абсолютная влажность насыщенного воздуха, г/м3 0,65 4,85 6,80 9,40 12,83 17,29 23,04 27,97 Абсолютная влажность воздуха, г/м3 при j = 100 % 0,65               при j = 90 % 0,59 4,37 6,12 8,46 11,54 15,56 20,74 25,17 при j = 80 % 0,52 3,88 5,44 7,52 10,26 13,83 18,43 22,38 при j = 70 % 0,46 3,40 4,76 6,58 8,98 12,10 16,13 19,58 при j = 60 % 0,39 2,91 4,08 5,64 7,70 10,37 13,83 16,78 при j = 50 % 0,33 2,43 3,40 4,70 6,41 8,65 11,52 13,99 при j = 40 % 0,26 1,94 2,72 3,76 5,13 6,92 9,22 11,19

Разность между соответствующими значениями абсолютной влажности воздуха из табл. 4, 5 означает осушающую способность приточно-вытяжной вентиляции зала бассейна.

При расходе приточного воздуха 1 000 м3/ч и расчетных параметрах в летний период из атмосферы бассейна удаляется за счет вентиляции примерно 11 л воды в час.

Wлето = 1 000 x (21,98 – 11,19) / 1 000 = 10,8 л/ч.

В зимнее время при отрицательных температурах наружного воздуха осушающая способность приточно-вытяжной вентиляции резко возрастает. При расчетной температуре наружного воздуха для зимнего периода в Москве (–26 °С) и расходе приточного воздуха 1 000 м3/ч из атмосферы бассейна удаляется за счет вентиляции примерно 21 л воды в час:

Wзима = 1 000 x (21,98 – 0,65) / 1 000 = 21 л/ч.

Таким образом, в летнее время потребность в приточном воздухе возрастает и упомянутая выше рекомендация предусматривать для бассейнов вентиляцию с переменным расходом (для рабочего и нерабочего периодов работы) получает дополнительное обоснование. Наиболее эффективно применение вентиляционных приточных установок с частотным регулированием производительности, в этом случае приточная установка комплектуется инвертором (преобразователем частоты и напряжения переменного тока).

Интенсивность испарения влаги в бассейнах

Интенсивность испарения влаги зависит от многих факторов. Важнейшими из них являются температура воды и воздуха, относительная влажность воздуха в бассейне, площадь и состояние поверхности испарения.

Таблица 6 Движущая сила процесса испарения воды в бассейне

Температура воды в бассейне, °C Ps, Па Температура воздуха в бассейне, °C 31 32 33 34 (Ps – Pп), Па, j = 65 % 30 4241,7 1322,355 1151,86 972,85 784,87 31 4491,3 1571,955 1401,46 1222,45 1034,47 32 4753,6 1834,255 1663,76 1484,75 1296,77

Движущая сила процесса испарения представляет собой разность давления насыщенных водяных паров при температуре воды в бассейне, Ps, и парциального давления водяных паров над водой, Pп. Для рекомендуемых для частных бассейнов параметров воды и воздуха в табл. 6 приведены значения этой разности давлений.

Из таблицы видно, что интенсивность испарения воды с температурой 30°С при постоянной относительной влажности 65% уменьшается на 15% при повышении температуры воздуха всего на один градус. И наоборот, если температура воздуха в бассейне снизится на 1 градус, то интенсивность испарения увеличится на 15%. Если температура воды принята равной 30°С, интенсивность испарения при температурах воздуха 31 и 33°С отличается на 30%. Следовательно, осушку атмосферы бассейна легче осуществить при более высокой температуре воздуха внутри бассейна.

Экстенсивные параметры испарения – это параметры, значение которых прямо пропорционально количеству испаряемой влаги. К таким параметрам относится площадь зеркала бассейна, площадь смоченных водой обходных дорожек и водных горок, количество купающихся людей, расход барботируемого воздуха в аттракционах.

Численные значения таких параметров могут изменяться в зависимости от режима эксплуатации бассейна, например, зашторивание водной поверхности бассейна приводит к резкому снижению расчетной площади.

Расчет количества воды, испаряющейся с поверхности бассейна, можно подсчитать по различным методикам. Наиболее распространенные из них изложены в Справочнике проектировщика и в статьях, опубликованных в профильных журналах.

Согласно новой редакции Руководства VDI-Richtlinien. VDI 2089. Blatt 1. 03. 2005 (Техническое оснащение плавательных бассейнов. Закрытые бассейны) количество воды, кг/ч, испаряющейся с поверхности бассейна, можно подсчитать по формуле:

Wисп = b / (R • T) • (Ps – Рп) • F, где

• Wисп – расход испарившейся воды, кг/ч;
• b – коэффициент влагопереноса, м/ч:
• b = 0,7 м/ч для зашторенной водной поверхности бассейна (испарение происходит только с переточных канавок);
• b = 7 м/ч для частного неиспользуемого бассейна;
• b = 21 м/ч для частного используемого бассейна;
• R = 461, 52 Дж/(кг • °С) – газовая постоянная для водяного пара;
• T – средняя арифметическая (абсолютная) температура между температурой воды и температурой воздуха в K;
• Ps – давление насыщенных паров воды при температуре воды, Па;
• Pп – парциальное давление водяных паров в зале чаши бассейна, Па;
• F – площадь используемой поверхности зеркала бассейна, м2.

Результаты расчетов по приведенной формуле, выполненные нами для некоторых сочетаний температур воздуха, воды и относительной влажности воздуха в частном используемом бассейне, приведены в табл. 7.

Таблица 7 Интенсивность испарения воды с поверхности используемого бассейна, г/(ч • м2)

Температура воды, °C Давление нас. пара Ps, Па, [7] Относительная влажность воздуха, % Температура воздуха, °C, давление нас. пара, Па 30 31 32 33 34 4241,7 4491,3 4753,6 5029 5318,2 28 3778,528 45 281,7 264,3 246,2 227,2 207,3 55 217,8 196,8 174,8 151,8 127,7 65 153,9 129,2 103,4 76,4 48,1 29 4004,3 45 315,2 297,8 279,6 260,6 240,8 55 251,4 230,4 208,4 185,4 161,3 65 187,6 162,9 137,1 110,1 81,8 30 4241,7 45 350,3 332,9 314,7 295,7 275,8 55 286,6 265,6 243,6 220,5 196,4 65 222,9 198,3 172,4 145,4 117,1 31 4491,3 45 387,2 369,7 351,5 332,4 312,5 55 323,6 302,5 280,5 257,4 233,3 65 260,0 235,3 209,4 182,4 154,1 32 4753,6 45 425,8 408,3 390,0 370,9 351,0 55 362,3 341,2 319,1 296,0 271,9 65 298,8 274,1 248,2 221,1 192,8

Расчет количества воды, испаряющейся в водо-воздушных аттракционах (аэромассажные плато, донные гейзеры), можно выполнить по формуле:

Wвозд = Mвозд (dw – dl), где

• Wвозд – расход испаряющейся в водо-воздушном аттракционе воды, кг/ч;
• Mвозд – расход воздуха в аттракционе, кг/ч;
• dw – влагосодержание в выходящем воздухе, кг/кг, равное влагосодержанию насыщенного воздуха при температуре воды;
• dl – влагосодержание в воздухе зала, кг/кг.

Расчет количества воды, испаряющейся на водной горке, выполняют по формуле:

Wаттр = b / (R • T) • (Ps – Pп) • L • B, где

• Wаттр – количество испаряющейся воды на водной горке, кг/ч;
• b – коэффициент влагопереноса для водной горки, м/ч, для используемого бассейна равен 50 м/ч;
• L – длина смоченной поверхности водной горки, м;
• B – ширина (средняя) смоченной поверхности водной горки, м.

Расчет количества влаги, поступающей от купающихся, обычно выполняют по формуле:

Wл = n • wл, где

• Wл – количество влаги, кг/ч;
• n – количество купающихся;
• wл = 0,225 кг/ч, влагопоступление с одного купающегося.

Варианты вентиляции бассейнов

• Настенные осушители

Использование только настенных осушителей для обеспечения комфортной среды в помещении бассейна абсолютно не эффективно. Настенные осушители обеспечивают поддержание необходимой влажности, но не обеспечивают воздухообмен в помещении – это приводит к ощущению духоты в помещении.  

Так же, для полного удаления влаги даже в небольшом бассейне, обычно не хватает установки одного осушителя – необходимо ставить 2-3 осушителя, а это уже экономически не выгодно и занимает место в помещении. Настенные осушители лучше всего применять совместно с системой приточно-вытяжной вентиляции.

• Канальные осушители

Исполнение этих агрегатов позволяет устанавливать их скрыто в специальном техническом помещении, а приток и отвод воздуха осуществлять по системе воздуховодов, разведенных по помещению бассейна.

Так же канальные осушители имеют возможность подмеса свежего наружного воздуха, но его количество настолько мало, что его не хватит для поддержания комфортной атмосферы.

• Наборная приточно-вытяжная вентиляция

Влагу, которая выделяется в помещении бассейнов можно ассимилировать только за счет приточно-вытяжной вентиляции. Реализуется такая система на базе вентиляционного оборудования Systemair, Lessar, Ostberg, Ventrex. Такие системы набираются из вентиляторов, калориферов, шумоглушителей, фильтров, воздушных клапанов, системы автоматики, воздуховодов и решеток. Для размещения всего этого оборудования необходимо помещение вентиляционной камеры. Недостатками таких систем есть: большое потребление электрической или тепловой энергии на нагрев наружного воздуха в зимний период, большие габариты воздуховод, мощные вентиляторы.

Проектирование систем вентиляции и осушения и расчет вентиляции помещений бассейнов должно проводиться специалистами и строго соответствовать соответствующим нормам. Для грамотного выбора необходимого оборудования нужен не только правильный расчет, но и учет всех конструктивных, архитектурных и дизайнерских моментов. Также необходимо учитывать экономичность каждого конкретного вида оборудования.