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,?в,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

Нормируемая относительная влажность внутреннего воздуха (?в) 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 (?, Вт/м•°С):

b= Rк•?= (Rо- 1/Lв- 1/Lн)•? (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.

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 отелей) 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 опре деления 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.

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•?•(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, ?= (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 коэф. 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.

Зброй Андрей Николаевич

Директор компании

тел.: 8(044) 249-21-39

моб.: 8050 519-38-10

E-mail: boss@in-group.name