БАССЕЙНЫ

И ОБОРУДОВАНИЕ


ФОРУМ





Вентиляция и комфортные условия в бассейне.

Плавательный бассейн может иметь целый ряд предназначений. В последнее время бассейн становится местом отдыха и укрепления физической и спортивной формы, активно вторгаясь в повседневный быт. Независимо от назначения бассейна к его эксплуатационным свойствам предъявляются стандартизованные и достаточно жёсткие требования, поскольку воздействие условий в бассейне на организм человека, на его здоровье весьма велико; не менее важна и комфортность условий в бассейне. Конечно, в первую очередь это относится к качеству воды, но при серьёзном отношении требования к качеству воздуха в помещении бассейна должны быть поставлены на равную ступень, причём нужно учитывать, что качество воздуха сильнейшим образом зависит от качества воды. Проблема атмосферы в бассейне в первую очередь стоит в закрытых бассейнах, размещаемых в помещении и не подверженных естественному обмену воздуха, как на улице. Мы сейчас не затрагиваем вопрос отопления помещения бассейна, хотя распределение температур по помещению и поддержание комфортных режимов является одним из важнейших, поскольку от его решения зависит не только комфорт и настроение купающихся, но и их здоровье. Повышенные физические нагрузки усиливают потребность организма в чистом, свежем воздухе, не содержащем значительных количеств нежелательных веществ, например дезинфектантов типа хлора или озона, которые, разумеется, добавляются в воду, но неизбежно улетучиваются с её открытой поверхности и попадают в зону дыхания пловцов. Автоматика систем водообработки удовлетворительно справляется с дозированием дезинфектантов, это одновременно обеспечивает приемлемое их содержание в воздухе с гигиенической точки зрения, но запахи этих веществ всё-же могут ощущаться, если не принимать специальных мер по вентиляции. Подобным образом приходится бороться с чрезмерной влажностью воздуха, поскольку бассейн имеет весьма большую, развитую площадь открытой поверхности воды и значительное испарение неизбежно, причём следует учитывать, что со спокойной поверхности воды, когда в бассейне нет купающихся, испарение происходит в несколько раз меньше, чем при активном использовании бассейна и влажность воздуха начинает нарастать, как только в воде появляются пловцы. Комфортная воздушная среда это в первую очередь свежий воздух, обеспечивающий лёгкость дыхания при любых физических нагрузках, то есть воздух, имеющий оптимальную температуру, насыщенный кислородом и не имеющий пассивных и вредных примесей (в том числе водяных паров) в значительных количествах. Состав воздуха регламентируется соответствующими нормами, но обычно предполагается, что незагрязнённый уличный воздух вполне соответствует гигиеническим требованиям. С точки зрения дыхания количество свежего воздуха, которое требуется для поддержания концентрации кислорода в атмосфере бассейна, не очень велико и параметры системы вентиляции могли бы быть такими же, что и для гостиной, например, или, учитывая повышенные физические нагрузки, несколько выше. Но, с другой стороны, принимая во внимание, как правило, очень большой объём помещения бассейна и большой запас воздух в нём, требования можно снизить и подачу свежего воздуха значительно уменьшить. Такой подход, однако, вступает в противоречие с необходимостью бороться с излишней влажностью воздуха. Для решения этой задачи путём «продувки» помещения бассейна требуется весьма большое количество воздуха и этот способ оказывается неэкономичным - вентиляция фактически служит для удаления влаги (вместе с тёплым воздухом, причём попросту на улицу), но не для обеспечения дыхания. Впрочем, современная система вентиляции может плавно изменять интенсивность своей работы в зависимости от показаний датчика влажности воздуха, и, если нет повышенной влажности, система будет работать в ослабленном, экономичном режиме.

Другой возможностью уменьшения содержания влаги в воздухе является применение осушителя - специально разработанной для этой цели холодильной машины типа кондиционера, но не охлаждающей воздух, а только вызывающей образование конденсата; это вообще не требует сброса воздуха на улицу, так как осушитель работает по замкнутому воздушному циклу. В процессе конденсации влаги происходит возврат тепловой энергии, затраченной при испарении воды и это обстоятельство улучшает экономичность метода. Недостатком же является невозможность таким способом удалить запахи из воздуха.

Таким образом, чтобы обеспечить в бассейне комфортные атмосферные условия, в настоящее время используют два базовых метода – это, во-первых, интенсивная вентиляция, и, во-вторых, осушение воздуха с помощью осушителя. Совмещение же обоих методов обеспечивает наиболее качественный результат в любое время года, поскольку вентиляция рассчитывается только для обеспечения надлежащего качества воздуха с точки зрения дыхания, а удаление избыточной влаги выполняет осушитель, который, кстати, может включаться с помощью специального датчика влажности лишь по мере необходимости.

Как мы видим, вентиляция обеспечивает комфортную воздушную среду помещений, если речь идет о жилых или производственных зданиях, где находятся люди, или создает необходимые микроклиматические условия в помещениях специального назначения – например, складах, театрах, оранжереях и теплицах, медицинских учреждениях, магазинах, скотных дворах, производственных помещениях и так далее. Комфортное самочувствие в помещении общего назначения для среднестатистического человека обеспечивается при относительной влажности 40...60 процентов и температуре воздуха около 20 градусов, такие параметры считаются нормальными, но на практике эти величины могут довольно сильно варьировать в зависимости от целого ряда факторов – назначения помещения, характера поведения (работы) людей, качества их одежды, сезона года, погоды на улице и, кроме того, личных особенностей и склонностей. Температура воздуха и, в некоторой степени, его влажность влияют на температуру окружающих предметов – например, поверхности стола и пола помещения. Эти температуры не должны вызывать ощущения дискомфорта при контактировании с ними. В помещении не должно быть сквозняка, то есть чётко выраженного постоянного движения воздушных масс с ощутимо высокой скоростью. Такой ветерок при определённых обстоятельствах может быть полезен и приятен, но как постоянный фактор вентиляции совершенно недопустим. Скорость движения воздуха в нормальных условиях не должна превышать 0,3 м/с, и эта величина учитывается при проектировании как предельная. При желании получить активный воздушный поток следует использовать местный вентилятор переносного типа.

Температуру воздуха в помещениях, где находятся раздетые люди, как в плавательном бассейне, рекомендуется поддерживать в интервале приблизительно 26...30 градусов, а конкретное значение зависит от ряда факторов и, в первую очередь, от характера поведения людей – при высокой подвижности температура должна быть понижена, и, во-вторых, от влажности воздуха, поскольку теплоотдача от кожи сильно зависит от влажности и, следовательно, процесс естественной терморегуляции организма будет испытывать затруднения, если воздух излишне влажный, а это приведёт к ощущению дискомфорта. Про слишком низкую температуру воздуха, наверное, и говорить не нужно. Так, например, в плавательном бассейне температура воздуха задаётся обычно на несколько градусов выше температуры воды (чаще всего на 2...3 градуса). При более низкой температуре при выходе из воды создаётся ощущение холода за счёт активного испарения влаги с поверхности тела; и, поскольку при испарении интенсивно расходуется теплота, кожа резко охлаждается. Может даже возникать «гусиная кожа», что означает сужение кровеносных сосудов и соответствующую реакцию кожи, хотя температура воздуха не такая уж низкая – например, 25 градусов, а температура воды в это время, скажем, 27 или 28 градусов и плавать было весьма приятно. Если в этих условиях в бассейне к тому же будет сквозняк, то вероятность простудного заболевания резко возрастает, так как испарение воды с поверхности тела при обдувании ветерком увеличивается в несколько раз, причём неравномерно с разных участков тела – и те места, куда попадает ветер, охлаждаются очень активно, а это усиливает дискомфорт по выходе из воды. Но если установить температуру воздуха, например, 30 градусов, то такой эффект будет ослаблен. Однако ещё более высокая температура воздуха оказывается нежелательной, поскольку уменьшается освежающий эффект от купания и, кроме того, увеличивается испарение воды с открытой поверхности бассейна, а это повышает влажность воздуха и увеличивает энергозатраты, так как испарение сопровождается поглощением тепловой энергии от воды в ванне и её надо восполнять, а с повышенной влажностью воздуха приходится бороться и тоже расходовать дополнительную энергию. Для исключения эффекта сквозняка в бассейнах снижают допустимую проектную скорость движения воздуха по крайней мере в два раза (по сравнению с помещениями общего назначения). Так, при температуре воздуха 24 градуса скорость должна быть не выше 0,15 м/с, а при 30 градусах – не более 0,3 м/с.

Комфортные условия в помещении определяются не только атмосферой. Самочувствие и настроение людей зависит также от других факторов, на которые посетители бассейна, может быть, и вообще не обращают внимания. Например, температура пола, стен и окружающих предметов – ограждений, скамеек, лестниц, трамплинов и так далее; здесь определяющими являются специфические условия – люди обнажены и ходят босиком, поэтому в ряде случаев требуются дополнительные приборы и устройства для подогрева полов, скамеек, лестниц, например, в виде заложенных в пол или скамью электронагревателей или водяных теплообменников, или местных наружных нагревателей инфракрасного излучения. температура пола. В зависимости от архитектурных и конструктивных особенностей здания и от назначения помещения температура пола, с учётом практики, должна иметь большее или меньшее значение, которое естественным образом может и не получаться. Тогда следует предусмотреть специальные средства регулирования этой температуры. Так, в помещениях общего назначения температура пола должна быть около 20 градусов, то есть приблизительно как температура воздуха. Более низкая его температура при длительном контакте с полом может привести к простудным заболеваниям, а более высокая, во-первых, создаёт ощущение дискомфорта и, во-вторых, создаёт предпосылки для простуды после выхода людей в другие помещения, где температура пола ниже. В бассейне температура стен должна быть приблизительно на 5 градусов ниже температуры воздуха, а температура пола - приблизительно как температура воздуха.

Температура окружающих предметов, как мы видим, в первую очередь определяется температурой окружающего воздуха, а эта, в свою очередь, зависит от работы системы отопления и вентиляции. Таким образом, обеспечение комфортных условий в помещении достигается лишь при сбалансированном взаимодействии систем отопления и вентиляции при учёте конструктивных особенностей здания и специфического назначения помещений, что в ряде случаев требует применения дополнительных устройств для местного регулирования температуры или использования дополнительной теплоизоляции с целью коррекции температурного поля.




Принципы устройства вентиляции.

Задача, которую решает система вентиляции, – это замена воздуха в определённом элементе пространства для поддержания в нём атмосферы с заданными характеристиками, причём такая замена воздуха предполагает одновременное протекание двух процессов – удаление загрязнённого воздуха (естественным или принудительным путём) и подачу свежего (обычно с улицы, но иногда из смежных помещений) воздуха (тоже естественным или принудительным путём).

Здесь упомянуты два основных метода перемещения воздуха – естественный и принудительный, соответственно этому принято различать естественную и принудительную вентиляцию. При этом технические решения вентиляции принципиально различаются: естественная вентиляция обеспечивается главным образом архитектурными и конструктивно-строительными средствами без применения каких-либо механических принудительных методов движения воздуха, то есть это пассивная вентиляция, в то время как принудительная вентиляция фактически является искусственным, механическим средством и требует специальных приборов и устройств, а также больших или меньших затрат энергии – это активная вентиляция. Иногда, однако, приходится использовать оба этих подхода – естественную и принудительную вентиляцию - в определённой комбинации.

Система, обеспечивающая тем или иным способом удаление воздуха, называется вытяжной, а система, обеспечивающая подачу воздуха в заданное место, - приточной. На практике возможно различное сочетание обеих систем, причём они могут быть построены по разным принципам.

Например, в случае принудительной (механической) вытяжной вентиляции используется удаление воздуха из определённой зоны помещения, обычно с помощью электрического вентилятора, и перемещение его на улицу; поэтому в помещении создаётся небольшое разрежение (то есть понижение давления) и взамен удалённого в помещение естественным образом проникает воздух или с улицы, или из соседних помещений через специальные каналы или даже попросту через дверные проёмы или окна. Для организованного удаления воздуха из нужных участков помещения приходится применять систему воздуховодов со встроенными регулировочными клапанами, обеспечивающими отбор расчётных количеств воздуха в каждой обрабатываемой зоне помещения. Такой вариант гарантирует, что загрязнённый воздух не будет проникать в соседние помещения (по крайней мере, пока работает вытяжной вентилятор), что очень важно для вентиляции, например, кухни с её зоной приготовления пищи, или бассейна с его иногда повышенной влажностью воздуха и посторонним запахом. Однако при таком варианте трудно обеспечить регулярный, организованный приток свежего воздуха в нужном количестве и с нужными параметрами, и поэтому в отдельных зонах помещения возможны сквозняки. Учитывая сказанное, можно заключить, что применение в бассейне системы, работающей под пониженным давлением («с разрежением») в варианте с одной только принудительной вытяжкой, является нежелательным.

При организации механической приточной вентиляции используются технические средства для принудительного нагнетания свежего (с улицы) воздуха с помощью электрического вентилятора в вентилируемую зону, при этом происходит небольшое повышение давления в помещении и под его действием осуществляется естественное удаление (вытеснение) прежнего воздуха, содержащего загрязнения и нежелательные примеси; воздух выходит через неплотности конструктивных элементов помещения (щели в окнах и дверях, каналы электропроводки) или через специально предусмотренные воздушные каналы. Нагнетаемый воздух в простейшем случае подается без специальной подготовки обыкновенным оконным вентилятором. Чаще, однако, воздух пропускают через фильтр для удаления пыли, а затем через теплообменник для придания ему желаемой температуры. При этом используют более или менее развитую систему воздуховодов, чтобы распределить воздух по помещению надлежащим образом. В отдельных случаях воздух подвергают также специальной дополнительной обработке (например, осушают или увлажняют, одорируют, обогащают отрицательными ионами и т.д.). В жаркое время года для охлаждения воздуха применяют либо специальные (канальные) кондиционеры, либо водяные теплообменники, получающие холодную воду от удалённого охладителя; для подогрева же в холодное время года предусматривают теплообменники, получающие горячую воду из теплоцентрали, либо электрические нагреватели. В вентиляционных установках относительно небольших мощностей вместо раздельных подогревателей и охладителей иногда применяют так называемые реверсивные канальные кондиционеры, которые позволяют как охлаждать проходящий воздух, так и нагревать его без применения дополнительного оборудования. Такой вариант применяется обычно не для зимних условий, а для межсезонья, так как наружный блок кондиционера редко приспособлен для морозной погоды, да и при этом всё-же часто требуется предварительный подогрев подаваемого воздуха с помощью отдельного нагревателя, потому что собственной мощности кондиционера бывает недостаточно. При использовании приточной вентиляции в помещении поддерживается слегка повышенное давление за счёт нагнетающего вентилятора и удаляемый воздух уходит туда, где давление оказывается ниже – это означает неизбежное распространение загрязнённого воздуха в смежные помещения, что, естественно, нежелательно; кроме того, из бассейна воздух с повышенной влажностью проникает за потолок, в зону пониженных температур, и там образует конденсат, то есть влагу, оседающую на строительных конструкциях и постепенно разрушающую отделку и строительные элементы. Этот процесс не быстрый, но нежелательный и устранить его практически не представляется возможным. Учитывая сказанное, следует заключить, что использование в бассейне системы вентиляции, работающей при повышенном давлении («с подпором») в варианте с одной только принудительной приточной системой, является весьма нежелательным. На практике чаще всего применяют совмещенные, сбалансированные системы приточно-вытяжной вентиляции, в которых фактически используются обе описанные системы принудительной вентиляции. В таких системах расходы воздуха в двух каналах устанавливают так, чтобы в помещении бассейна поддерживался минимальный режим разрежения, предотвращающий интенсивное растекание воздуха по смежным помещениям и не подтягивающий заметных количеств воздуха из них. При такой настройке системы происходит гарантированный воздухообмен в обрабатываемом помещении, а соседние помещения и запотолочное пространство практически не затрагиваются. Однако удаляемый воздух имеет относительно высокую температуру и поэтому вместе с ним на улицу выбрасывается большое количество теплоты. Экономичность простых приточно-вытяжных систем оказывается невысокой, хотя качество вентиляции вполне хорошее. Вместе с тем, наличие двух организованных потоков воздуха - приточного свежего, с улицы, обычно требующего в условиях России подогрева (кроме, может быть, одного или полутора самых жарких месяцев), и вытяжного вторичного, удаляемого из помещения на улицу и имеющего даже не просто комнатную, а заметно повышенную температуру (до 30 градусов), позволяет организовать утилизацию тепловой энергии вторичного воздуха и достигнуть значительного снижения эксплуатационных расходов. С помощью теплообменника выходящий на улицу воздух отдает свой запас тепла холодному входящему потоку - это зимой, а летом наоборот - удаляемый воздух несколько снижает температуру свежего воздуха с улицы и тем самым снижает нагрузку на кондиционер, если таковой применяется в бассейне. В такой комбинированной приточно-вытяжной системе используется вспомогательный теплообменник, который служит для передачи тепловой энергии от удаляемого воздуха к нагнетаемому, благодаря чему затраты энергии на подогрев свежего воздуха снижаются по крайней мере вдвое. Для мощных систем, какие ипользуются для бассейнов, это весьма заметно (несмотря на увеличение первоначальных расходов на оборудование). Такие теплообменники известны разных принципов действия - например типа радиатора, с теплопередачей через тонкую металлическую стенку, причём, в одном варианте, возможен непосредственный теплообмен между двумя воздушными потоками, а в другом варианте используются два теплообменника (для приточного и вытяжного потоков раздельно) с применением промежуточного жидкого теплоносителя и циркуляционного насоса; второй вариант, конечно, более громоздкий, но в нём нет жёсткого требования сводить в одну точку потоки приточного и вытяжного воздуха - два теплообменника устанавливают в удобных местах и связывают между собой жидкостными трубками. Эти две системы принято называть рекуператорами. Существует также конструкция с другим принципом действия. Важнейшей деталью здесь является массивный аккумулирующий теплоту накопительный элемент, который сначала размещается внутри вытяжного канала и нагревается некоторое время от удаляемого воздуха, а затем перемещается в поток холодного нагнетаемого воздуха и отдаёт ему тепловую энергию, через некоторое время процесс повторяется. Установки такого типа принято называть регенераторами. В настоящее время этот принцип реализуется в установках непрерывного действия с вращающимся накопительным элементом, что обеспечивает очень высокий коэффициент полезного действия, но такая установка довольно громоздкая. Эффективность применения рекуператоров или регенераторов в любом случае не подлежит сомнению, хотя они не являются обязательными.

Применение осушителей позволяет снизить кратность воздухообмена, так как большая часть влаги удаляется из воздуха путём её конденсации в замкнутом цикле (и, в принципе, может быть возвращена в бассейн), а не удаляется механически вместе с воздухом – здесь воздух остаётся в помещении и поэтому уменьшаются затраты на подогрев, и, хотя сам блок конденсации потребляет энергию, общие энергозатраты получаются всё-же меньше, потому что при конденсации паров выделяется и возвращается в помещение теплота, поглощённая паром в процессе испарения. Существенным и принципиальным недостатком осушителей является недостаточное удаление запахов в процессе конденсации и именно потому, что практически весь воздух остаётся в том же самом помещении, а какие-либо поглотители (как, например, на кухне) не предусматриваются. Поэтому вообще обойтись без вентиляции нельзя, так как нужно обеспечить комфортность дыхания и, следовательно, необходим, с одной стороны, хотя бы минимум свежего воздуха, и, с другой стороны, требуется такой обмен, при котором не ощущаются неприятные запахи. Поэтому наиболее рациональное решение заключается в совмещении обоих подходов, то есть устройстве приточно-вытяжной вентиляция при наличии осушителя. Этот момент уже отмечался выше. Конечно, капитальные затраты при этом возрастают, но это окупаемые затраты, кроме того, при электрическом подогреве воздуха может быть уменьшена нагрузка на электросеть.

Для обустройства систем принудительной вентиляции служит специальное оборудование, как описано выше, а также развитая система воздуховодов со встроенными регулировочными клапанами для организованной подачи и распределения воздуха по помещению и его удаления. Важно упомянуть, что стабильная работа системы вентиляции возможна при использовании приборов автоматического управления для регулирования температуры и защиты оборудования при возникновении нештатных ситуаций. Сбалансированная принудительная приточно-вытяжная система является предпочтительным вариантом и может быть рекомендована практически для всех случаев устройства бассейна. В зависимости от желаемых эксплуатационных характеристик приборный состав такой системы может изменяться при сохранении её основного преимущества – сбалансированности приточной и вытяжной частей. В наиболее совершенных вентиляционных системах предусматривается наличие осушителя, который фактически является автономным устройством и может включаться либо вручную при желании снизить влажность воздуха, либо автоматически по сигналу измерительного датчика влажности

Обобщённый состав оборудования типовой вентиляционной системы для бассейна включает в себя следующие части. В приточной ветви: уличный воздухозаборник; автоматический клапан, который перекрывает канал воздуховода при бездействии системы; воздушный фильтр, улавливающий пыль; электрический вентилятор, обеспечивающий перемещение воздуха в расчётном количестве; теплообменник, где пути нагнетаемого и удаляемого воздуха перекрещиваются и осуществляется утилизация теплоты удаляемого воздуха, но смешения потоков не происходит; канальный подогреватель (электрический или водяной), где благодаря автоматическому регулятору в холодные периоды температура воздуха повышается до заданного значения; система автоматического регулирования, отслеживающая влажность в помещении и регулирующая потоки воздуха (кратность обмена); система воздуховодов для распределения приточного воздуха по помещению. В вытяжной ветви: система воздуховодов для организованного распределённого забора воздуха; утилизатор тепла; вытяжной электрический вентилятор; клапанное устройство, препятствующее задуванию уличного воздуха при выключенной установке. В некоторых случаях в районе теплообменника на входе/выходе системы устанавливают переточный канал, обеспечивающий частичную рециркуляцию воздуха: тёплый вытяжной воздух частично подмешивается к свежему приточному (до или после теплообменника). Общее количество воздуха в приточной линии увеличивается и это позволяет равномерно подавать приточный воздух на значительно больших площадях, причём количество собственно свежего воздуха в приточной линии получается не очень большим, но достаточным для освежения атмосферы. Нагрузка на вентиляторы при этом, конечно, увеличивается, но зато вся большая площадь бассейна обрабатывается практически равномерно, без возникновения застойных зон. Без рециркуляции воздуха во многих случаях этого достичь не удалось бы.

Практическая реализация системы вентиляции связана с тщательным анализом траекторий воздушных потоков в разных частях помещения и в этом отношении задача здесь более сложная, чем в жилых помещениях – совершенно недопустимы ощутимые скорости воздушных потоков, поскольку они могут привести к незаметному переохлаждению организма, но вместе с тем должен быть обеспечен достаточный воздухообмен во всех точках объёма, и в особенности у поверхности воды, в зоне дыхания пловцов. Требуется также анализ возможных путей подтягивания дополнительного воздуха в помещение бассейна из смежных помещений, так как количество удаляемого воздуха должно превышать количество приточного - как отмечалось, такой приём используется, чтобы предотвратить распространение специфического влажного воздуха в другие помещения. Одновременно должен решаться вопрос отопления помещения, причём система вентиляции существенно влияет на отопление, так как перемешивание воздуха и перенос тепла, которые она обеспечивает, способствуют выравниванию температур, и вентиляция в определённой степени может замещать некоторые нагревательные приборы (а с их размещением иногда возникают затруднения).

Конструктивные решения системы вентиляции в бассейнах, размещаемых в помещениях, сильно зависят от конкретных архитектурных особенностей и очень часто требуют поисков компромиссов с архитектором, дизайнером и проектировщиками прочих инженерных систем здания; однако в некоторых случаях от компромиссов приходится отказываться, поскольку мощности, и, как правило, тип оборудования объективно определяются размерами, нагрузками, расположением и другими особенностями бассейна со всеми его инженерными системами, и тогда приоритет решения безоговорочно принадлежит проектировщику и конструктору плавательного бассейна. Лишь на этом пути можно достичь всестороннего успеха.




© aqua-pool, 2000-2016