KLIMATYZACJA OBIEKTÓW BASENOWYCH

Tytuł: Klimatyzacja obiektów basenowych
Autorzy: Henryk Grzegorz Sabiniak, Marek Pietras
Wydawca: Politechnika Łódzka
Miejsce i rok wydania: Łódź 2008 - wyd. I; Łódź 2010 - wyd. II
Stron: 136
Cena: ok. 30 zł
>>zamówienie w Wydawnictwie Politechniki Łódzkiej

Spis treści:
Wykaz ważniejszych oznaczeń ....................................................................................... 7
Przedmowa...................................................................................................................... 9
1. Wstęp ..........................................................................................................................15
2. Rodzaje obiektów basenowych ...................................................................................19
2.1. Klasyfikacja obiektów basenowych.....................................................................19
2.2. Schemat funkcjonalny obiektu basenowego........................................................20
3. Klimatyzacja hal basenowych.....................................................................................21
3.1. Parametry powietrza wewnętrznego w hali basenowej .......................................21
3.1.1. Temperatura powietrza..............................................................................22
3.1.2. Wilgotność powietrza................................................................................24
3.1.3. Prędkość ruchu powietrza..........................................................................29
3.1.4. Temperatura przegród budowlanych .........................................................31
3.1.5. Świeżość powietrza ...................................................................................32
4. Obciążenie wilgotnościowe hal basenowych ..............................................................35
4.1. Parowanie wilgoci z powierzchni lustra wody niecki basenowej ........................35
4.1.1. Małe obiekty basenowe .............................................................................44
4.1.2. Baseny treningowe ....................................................................................44
4.1.3. Baseny ogólnego przeznaczenia................................................................45
4.2. Nomogram do określania ilości parującej wilgoci znad lustra wody...................46
4.3. Powierzchnia zwilżonych posadzek ....................................................................47
4.3.1. Wyznaczanie ilości parującej wilgoci ze zwilżonych posadzek................48
4.4. Parowanie z atrakcji wodnych .............................................................................51
4.5. Zyski wilgoci od ludzi .........................................................................................52
4.6. Wyznaczanie ilości powietrza nawiewanego do hali basenowej .........................52
5. Obciążenie cieplne hal basenowych............................................................................54
5.1. Strumień ciepła wymieniany z otoczeniem zewnętrznym
i pomieszczeniami sąsiadującymi ........................................................................54
5.2. Strumień ciepła pochodzący z parowania wody..................................................55
5.3. Strumień ciepła przekazywany wodzie na drodze konwekcji..............................56
5.4. Wyznaczanie ilości powietrza nawiewanego do hali basenowej .........................56
6. Systemy organizacji wymiany powietrza w halach basenowych................................58
6.1. Nawiew szczelinowy ...........................................................................................60
6.1.1. Dobór nawiewnych szyn szczelinowych ...................................................62
7. Regulacja systemów klimatyzacyjnych obiektów basenowych ..................................63
8. Wymagania klimatyzacyjne stawiane pomieszczeniom okołobasenowym ................66
9. Projekt klimatyzacji hali basenowej............................................................................68
9.1. Dokumentacja architektoniczno-konstrukcyjna...................................................68
9.2. Przyjęte założenia ................................................................................................68
9.3. Tryb pracy centrali klimatyzacyjnej ....................................................................69
9.3.1. Praca dzienna centrali dla okresu zimowego.............................................69
9.3.2. Praca dzienna centrali dla okresu letniego.................................................70
9.3.3. Praca nocna centrali.................................................................................72
9.4. Instalacja klimatyzacji .......................................................................................73
9.4.1. Przewody wentylacyjne...........................................................................73
10. Obliczenia ...............................................................................................................74
10.1. Obciążenie wilgotnościowe hali basenowej ..................................................74
10.1.1. Parowanie wilgoci z powierzchni lustra wody..................................75
10.1.2. Parowanie wilgoci ze zwilżonych powierzchni posadzek.................75
10.1.3. Parowanie wilgoci z atrakcji i urządzeń wodnych ............................75
10.2. Całkowite obciążenie wilgotnościowe hali basowej......................................76
10.3. Obliczenia wymaganej ilości powietrza nawiewanego..................................76
10.4. Obliczenia obciążenia cieplnego hali basenowej...........................................76
10.4.1. Obliczenia współczynnika przenikania ciepła...................................77
10.4.2. Obliczenia strumienia strat ciepła dla zimy.......................................82
10.4.3. Obliczenia strumienia zysków ciepła dla lata....................................85
10.4.3.1. Strumień zysków ciepła przez przegrody przezroczyste....85
10.4.3.2. Strumień zysków ciepła przez przegrody
nieprzezroczyste ................................................................89
10.5. Sumaryczny strumie_ zysków ciepła od nasłonecznienia .............................93
10.6. Strumień zysków ciepła ze źródeł wewnętrznych .........................................94
10.6.1. Zyski ciepła z parowania wilgoci ......................................................94
10.6.2. Strumień ciepła jawnego oddawanego wodzie
na drodze konwekcji..........................................................................95
10.7. Maksymalne obciążenie cieplne hali basenowej ...........................................95
10.7.1. Obciążenie cieplne dla okresu zimowego .........................................96
10.7.2. Obciążenie cieplne dla okresu letniego .............................................96
11. Współczynniki kątowe przemian powietrza............................................................97
12. Temperatura powietrza nawiewanego.....................................................................98
13. Obróbka technologiczna powietrza nawiewanego ..................................................99
13.1. Wydajność nagrzewnicy wodnej .................................................................102
13.2. Wydajność chłodnicy...................................................................................102
14. Dobór elementów nawiewnych.............................................................................103
14.1. Część wysoka hali basenowej......................................................................103
14.2. Część niska hali basenowej..........................................................................104
15. Dobór elementów wywiewnych............................................................................105
16. Obliczenia hydrauliczne instalacji klimatyzacyjnej ..............................................106
16.1. Obliczenia hydrauliczne instalacji nawiewnej.............................................106
16.2. Opory hydrauliczne instalacji wywiewnej...................................................110
17. Dobór wentylatorów do centrali klimatyzacyjnej .................................................112
17.1. Dobór wentylatora nawiewnego ..................................................................112
17.2. Dobór wentylatora wywiewnego .................................................................113
18. Zestawienie elementów instalacji zespołu nawiewnego .......................................114
19. Zestawienie elementów instalacji zespołu wywiewnego ......................................123
20. Zestawienie urządzeń instalacji klimatyzacyjnej i ich lokalizacja ........................127
21. Literatura ................................................................................................................130
22. Spis rysunków.........................................................................................................132
23. Spis tabel.................................................................................................................134
24. Spis rysunków dokumentacji instalacji klimatyzacyjnej.........................................135
Przedmowa
W ostatnich latach liczba nowo projektowanych i modernizowanych obiektów
basenowych wzrasta. Coraz istotniejsze staje się szeroko rozumiane zagadnienie
techniki basenowej. Pojęcie to dotyczy nie tylko technologii przygotowania (uzdatniania)
wody basenowej, lecz również zapewnienia odpowiednich parametrów powietrza
wewnętrznego zarówno w aspekcie komfortu przebywania użytkowników,
jak i ochrony obiektu basenowego (budynku) przed niekorzystnym wpływem wilgoci.
Instalacja klimatyzacyjna obiektu basenowego ma za zadanie:
oczyszczanie powietrza z zanieczyszczeń pyłowych i gazowych,
osuszanie powietrza z nadmiaru wilgoci,
przewietrzanie obiektu basenowego,
utrzymywanie właściwej temperatury powietrza w hali basenowej
(dogrzewanie lub chłodzenie).
Książka zawiera zebrane i usystematyzowane informacje dotyczące klimatyzacji
hal basenowych w aspekcie usuwania powstających w tego rodzaju obiektach
dużych zysków wilgoci oraz wiadomości na temat sposobów zapewnienia komfortu
osobom korzystającym z tego rodzaju obiektów. Zamieszczono w niej
zależności matematyczne umożliwiające przeprowadzenie obliczeń projektowych
wraz z wytycznymi wykonania dokumentacji technicznej klimatyzowanego obiektu
basenowego. Zostały opisane zalecenia dotyczące odbioru tego rodzaju instalacji
w obiektach basenowych oraz wytyczne do dalszej eksploatacji. Wzory, rozważania i analizy teoretyczne zostały poparte przykładem projektu instalacji klimatyzacyjnej
rzeczywistego obiektu basenowego.

We wstępie książki zamieszczono krótki opis parametrów powietrza
wewnętrznego, spełniających wymagane warunki komfortu w hali basenowej,
jakie muszą być utrzymywane ze względu na przebywanie w nich osób w skąpych
ubraniach (stroje kąpielowe), których organizmy nie powinny odczuwać w stosunku
do otoczenia braku równowagi termicznej i wilgotnościowej. Zaakcentowano
wpływ innych wielkości fizycznych, takich jak: ruch powietrza wewnętrznego
(tzw. przeciągi), temperatury powierzchni posadzek, ścian i sufitu oraz wpływ różnicy temperatur pomiędzy powietrzem w hali a wodą w niecce basenowej, na
komfort odczuwany przez użytkowników obiektów basenowych.

W rozdziale drugim dokonano podziałów obiektów basenowych, przyjmując
za podstawę różne warunki ich klasyfikacji i spełniane funkcje. Podano schemat
funkcjonalny obiektów basenowych wraz ze szczegółowym opisem poszczególnych
grup pomieszczeń i ich samych oraz przypisanych im zadań.

Trzeci rozdział zawiera dokładny opis i analizę poszczególnych parametrów
charakteryzujących powietrze wewnętrzne i ich wpływ na klimat w halach basenowych.
Jest on związany z warunkami komfortu przebywania użytkowników i jednocześnie z technologią eksploatacji tego typu budynków.

Podrozdział 3.1.1 jest poświęcony wymogom stawianym temperaturze
powietrza wewnętrznego i jej dopuszczalnym zmianom. Przywołano w nim przepisy
prawne dotyczące temperatur powietrza w pomieszczeniach wewnętrznych,
w których przebywają osoby w skąpych ubraniach. Zamieszczono wyniki badań
doświadczalnych nad komfortem tego rodzaju obiektów, z położeniem szczególnego
nacisku na informacje dotyczące wieku osób korzystających z pływalni
(dzieci, młodzież, osoby starsze). Wzięto również pod uwagę wysiłek i zaangażowanie w uprawianie sportu pływackiego: nauka pływania, pływanie wyczynowe
(treningi i zawody), kąpiele lecznicze.

Podrozdział 3.1.2. zawiera analizę czynnika najbardziej zakłócającego (zanieczyszczającego) stan powietrza w hali basenowej, czyli wilgotności względnej,
w dwóch aspektach: komfortu - dla osób korzystających z pływalni i eksploatacji
budynku - jakim jest obiekt basenowy. Trzecim czynnikiem, nie bez znaczenia,
który uwzględniono w analizie, to koszty inwestycyjne, a później eksploatacyjne
obiektu.

Podrozdział 3.1.3 to opis zasad ruchu powietrza w halach basenowych
wraz z wymaganymi i dopuszczalnymi wartościami prędkości w nawiewnikach
i wywiewnikach doprowadzających i odprowadzających zużyte powietrze oraz
co najważniejsze w strefach przebywania ludzi. Ruch powietrza w obiektach
o dużych zyskach wilgoci ma istotny wpływ na samopoczucie osób kąpiących
się, gdyż może powodować nieprawidłowe odczucia rzeczywistej temperatury,
a tym samym dyskomfort. Mogą także powstawać niewentylowane przestrzenie
w hali obiektu, co spowoduje najpierw niszczenie estetyki, a w dłuższym czasie
i konstrukcji budowlanej w tych miejscach (pleśnie, grzyby, korozja).

W podrozdziale 3.1.4 omówiono wpływ temperatur powierzchni przegród
budowlanych na pozostałe parametry komfortu powietrza wewnętrznego. Analiza
dotyczyła poszczególnych przegród zarówno przezroczystych (okna), jak
i nieprzezroczystych, w odniesieniu do sezonu letniego, zimowego i okresów
przejściowych. Przeanalizowano wpływ średniej temperatury wewnętrznych
powierzchni przegród, jak i ich średnią wynikową na odczuwanie komfortu
cieplnego przez użytkowników. Omówiono wpływ różnic temperaturowych
pomiędzy poszczególnymi przegrodami budowlanymi na odczucia komfortu
przez użytkowników i podczas eksploatacji budynku (mostki termiczne) oraz
możliwość dopuszczalnej rozbieżności w wymaganych średnich wartościach
temperatur tych przegród i powietrza wewnętrznego.

Podrozdział 3.1.5 zawiera opis pojęcia świeżości powietrza wewnętrznego
i jego zależności od pozostałych parametrów komfortu oraz źródeł emitujących
zanieczyszczenia. Podano w nim wytyczne umożliwiające określenie niezbędnej wymaganej ilości powietrza do wymiany w zależności od powstających i gromadzących się zanieczyszczeń w powietrzu wewnętrznym.

Rozdział czwarty jest jednym z istotniejszych. Omówiono w nim bardzo
szczegółowo źródła wpływające na obciążenie wilgotnościowe hal basenowych.
Rozróżniono i przeanalizowano wzory znajdujące się w literaturze dotyczące
obliczeń zysków wilgoci przedostających się do powietrza wewnętrznego
z poszczególnych elementów wyposażenia hali basenowej: niecek, mokrych
posadzek z rozróżnieniem na ogrzewane i nieogrzewane, atrakcji wodnych
i ludzi. Przeanalizowano powstające zyski wilgoci w zależności od wielkości
obiektu basenowego i funkcji jaką on spełnia. Opracowano nomogramy umożliwiające szybkie określanie strumieni zysków wilgoci w czasie w tego typu
obiektach.

Rozdział piąty zawiera analizę zamieszczonych w literaturze zależności
niezbędnych do określania zysków i strat ciepła przedostających się do powietrza
hali basenowej ze źródeł wewnętrznych i przenikających przez przegrody
budowlane ze źródeł zewnętrznych, z podziałem na okres letni i zimowy.
Omówiono formy fizyczne wymiany ciepła pomiędzy poszczególnymi źródłami
i powietrzem wewnętrznym w hali, jak i odwrotnie. Zamieszczono również
nomogramy do szybkiej analizy zysków i strat ciepła powstających w drodze
wymiany pomiędzy powietrzem wewnętrznym obiektu basenowego a otoczeniem.

Rozdział szósty to opis wytycznych dotyczących organizacji ruchu powietrza
w halach basenowych w zależności od ich konstrukcji i konfiguracji przestrzeni
wewnętrznej. Zamieszczono w nim także wytyczne do doboru i miejsc rozmieszczenia
elementów nawiewnych i wywiewnych.

Rozdział siódmy zawiera opis automatyki i związanych z tym wymaganych
elementów, w jakie powinna być wyposażona instalacja klimatyzacyjna hali
basenowej w zależności od narzuconych, czy wymaganych, reżimów technologicznych
dla poszczególnych parametrów powietrza wewnętrznego, zapewniających komfort w obiekcie basenowym i umożliwiających ich realizację. Zamieszczono
w nim również wymagania dotyczące parametrów stanu powietrza w poszczególnych
pomieszczeniach okołobasenowych (patrz rozdz. 2) i zasady ich realizacji.

Rozdział ósmy rozpoczyna praktyczną część obliczeniowo-projektową
książki. W części tej zamieszczono przykład projektu z zastosowaniem
wcześniej opisanych i przeanalizowanych zależności matematycznych umożliwiających wykonanie obliczeń projektowych oraz wytyczne dotyczące realizacji
dokumentacji technicznych instalacji klimatyzacyjnych hal basenowych. Zawiera
on w głównej części opis założeń projektowych i ustaleń, które należy poczynić
z inwestorem i technologiem, przed przystąpieniem do prac projektowych.
Projekt instalacji klimatyzacyjnej hali basenowej jest przykładem opartym na
rzeczywistej części większego obiektu rekreacyjno-sportowego.
W przykładzie przedstawiono szczegółowo wymagania stawiane konstrukcji
i eksploatacji instalacji klimatyzacyjnej. Opisano zasady doboru i pracy central
klimatyzacyjnych i ich wyposażenia dla obydwu okresów eksploatacji letniego
i zimowego. Omówiono bardzo dokładnie realizację obróbki powietrza przez
centrale klimatyzacyjne dla okresu dobowego, gdy obiekt jest otwarty i korzystają z niego osoby kąpiące się. Podano także zasady pracy central dla pory
nocnej - spoczynkowej hali basenowej.

Rozdział dziewiąty zawiera obliczenia projektowe stanu zakłóceń założonych
parametrów powietrza wewnętrznego w hali basenowej z różnych źródeł zanieczyszczeń.

W podrozdziałach 9.1÷9.3 zamieszczono obliczenia zysków wilgoci z powierzchni
luster wody niecek basenowych, ze zwilżonych posadzek, atrakcji
wodnych zainstalowanych w hali, także od osób kąpiących się. Na podstawie
obliczeń ustalono wymagania dotyczące minimalnej ilości wymienianego powietrza
celem usunięcia nadmiaru gromadzącej się wilgoci w powietrzu hali
basenowej.

Podrozdziały 9.4÷9.7 zawierają obliczenia strumieni zysków i strat ciepła
przenikające przez przegrody budowlane zewnętrzne i wewnętrzne z rozdziałem
na przezroczyste i nieprzezroczyste, z wykorzystaniem wcześniej wykonanych
obliczeń współczynników przenikania ciepła dla poszczególnych przegród
wielowarstwowych. Istotnymi źródłami zysków i strat ciepła są czynniki
zewnętrzne pogodowe (obliczeniowe) [23] dla okresu letniego i dla okresu
zimowego, jak i wewnętrzne źródła ciepła.

Rozdział dziesiąty jest jednym z istotniejszych. Obliczono w nim współczynniki
kątowe przemian powietrza nawiewanego do hali basenowej dla okresu
letniego i zimowego, które będą realizowane w dobranych centralach klimatyzacyjnych.
Pracę central klimatyzacyjnych dla obydwu okresów eksploatacyjnych
obiektu basenowego zilustrowano na wykresach i-x, ze szczegółowym omówieniem
poszczególnych faz obróbki w nich powietrza.

W rozdziale jedenastym, opierając się na wyznaczonych wartościach
przemian współczynników kątowych powietrza, obliczono temperaturę powietrza
nawiewanego do hali basenowej, oddzielnie dla okresu letniego i zimowego.

Rozdział dwunasty zawiera obliczenia poszczególnych elementów instalacji
klimatyzacyjnej, w tym tak istotnych jak: nagrzewnica pracująca w okresie
zimowym i chłodnica pracująca w okresie letnim. Urządzenia te mają realizować
obliczony i przyjęty wcześniej w projekcie do realizacji schemat obróbki powietrza
nawiewanego do hali w danym okresie, opisany w rozdziale 10.

Rozdział trzynasty zawiera dobór elementów nawiewanych powietrza do
hali basenowej oraz opis miejsc i sposobów ich rozmieszczenia, ze zwróceniem
szczególnej uwagi na zasięg strug nawiewanego powietrza, mając na względzie
konstrukcję hali jej część wysoką i niską oraz strefy przebywania ludzi
(użytkowników pływalni).

Rozdział czternasty dotyczy w całości doboru oraz miejsc i sposobów
rozmieszczenia elementów wywiewnych instalacji klimatyzacyjnej.

Rozdział piętnasty zawiera przykładowe, szczegółowo przedstawione i omówione,
obliczenia oporów hydraulicznych liniowych i miejscowych jednego
odcinka instalacji klimatyzacyjnej nawiewnej i jednego instalacji wywiewnej.
Pozostałe obliczenia oporów hydraulicznych dotyczące całej instalacji klimatyzacyjnej
przeprowadzono tabelarycznie. Zamieszczono schematy instalacji
nawiewnej i wywiewnej z naniesieniem wszystkich danych (narzuconych -
uzgodnionych z inwestorem i założonych - przyjętych przez projektantów),
pomocnych w obliczeniach hydraulicznych tych instalacji.

W rozdziale szesnastym przeprowadzono obliczenia umożliwiające dobór
wentylatorów do poszczególnych central: nawiewnej i wywiewnej. Zwrócono
uwagę na punkty pracy znajdujące się na charakterystykach wentylatorów
i instalacji klimatyzacyjnej, odpowiednio: nawiewnej i wywiewnej. Punkty
przecięcia się tych charakterystyk są punktami pracy.

Rozdział siedemnasty zawiera zestawienie elementów niezbędnych do
wykonania systemu instalacji nawiewnej, rozdział osiemnasty elementy do
wykonania zespołu instalacji wywiewnej.

Rozdział dziewiętnasty to opis urządzeń, w które ma być wyposażona cała
instalacja klimatyzacyjna z podaniem charakterystyk każdego elementu.

Rozdział dwudziesty zawiera pełną dokumentację rysunkową instalacji
klimatyzacyjnej przykładowego obiektu basenowego z opisem poszczególnych
elementów: ich wymiarów i rozmieszczenia. Na rysunkach podano wszystkie
wartości dotyczące parametrów nawiewanego i wywiewanego powietrza, umożliwiające: wykonanie, regulację i odbiór instalacji.
W książce znalazły odzwierciedlenie zgromadzone informacje z literatury
i przepisów prawnych dotyczące ośrodków basenowych wraz z ich analizą oraz
doświadczenie wyniesione przez autorów z prac nad projektami instalacji klimatyzacyjnych
różnych obiektów, w tym w szczególności hal basenowych, także
z ich nadzorowania w wykonawstwie, jak i późniejszej eksploatacji.
Autorzy zgromadzili cenne informacje, wykonując ekspertyzy nieprawidłowego
działania tego typu instalacji klimatyzacyjnych, a także analizując
przyczyny awarii, które miały miejsce. Tak uzyskana wiedzę, popartą jeszcze doświadczeniem dydaktycznym w prowadzeniu przedmiotów z mechaniki płynów,
termodynamiki, wentylacji, wentylacji przemysłowej i klimatyzacji, autorzy starali
się zawrzeć w niniejszej książce.
Celem autorów jest podzielenie się wiedzą i doświadczeniem z projektantami,
wykonawcami i eksploatatorami klimatyzowanych obiektów basenowych.
Książka kierowana jest przede wszystkim do projektantów i wykonawców
instalacji klimatyzacyjnych w obiektach basenowych. Może ona także w pewnym
zakresie służyć pracownikom nauki, jako kompendium wiedzy o klimatyzacji
obiektów basenowych zawartej w jednym miejscu. Może być im także pomocna
w procesie dydaktycznym, służąc jako podręcznik, a studentom w stawianiu
pierwszych kroków w projektowaniu instalacji wentylacyjnych i klimatyzacyjnych,
niekoniecznie obiektów basenowych. W takich przypadkach szczególnie
pomocny może okazać się przykład projektowy ośrodka basenowego.

Źródło: ''