Modernizacja instalacji wentylacyjnej hali sportowej (na przykładzie Hali Widowiskowo-Sportowej "Arena")

Hala Widowiskowo - Sportowa "Arena" oddana została do użytku w 1974 roku, zbudowana w oparciu o projekt opracowany w Poznańskim Biurze Projektów Budownictwa Przemysłowego. Autorem koncepcji przestrzennej i generalnym projektantem obiektu był mgr inż. arch. Jerzy Turzeniecki. Instalacje wentylacji mechanicznej projektował mgr inż. Leonard Klonowski.

Instalacja wentylacji Hali rozwiązana została w sposób następujący.
Wentylatorownia nawiewna i wywiewna usytuowana została w oddzielnym budynku odległym od budynku Hali o około 80,0 m. Powietrze nawiewne, ogrzane na nagrzewnicach ramowych kanałem podziemnym przesyłane jest do tunelu nawiewnego obiegającego wokół Halę pod koroną widowni. Z tego tunelu wyprowadzanych jest osiemnaście kanałów nawiewnych usytuowanych w kratowych żebrach konstrukcyjnych kopuły Hali. Kanały te doprowadzają powietrze do nawiewników o kształcie wydłużonych kratek. Nawiewniki te umieszczone są na wysokości około 16,0 m nad poziomem parkietu Hali. Projektowana prędkość wypływu powietrza z nawiewników ~5,0 m/s. W ścianie nawiewnego tunelu znajdują się ponadto 22 nawiewniki świeżego powietrza do foyer.
Powietrze z Hali wywiewane jest przez około 4000 otworów znajdujących się pod fotelami do tuneli wywiewnych, obiegających wokół Halę, usytuowanych pod trybunami. Tunele te są poprzecinane wejściami do Hali (womitoriami), wobec tego tunel wywiewny składa się z kilku segmentów. Z segmentów tych wyprowadzonych jest sześć kanałów pod posadzką Hali, zbiegających się koncentrycznie tworząc zbiorczą studzienkę, z której wyprowadzony jest kanał podziemny do wentylatorowni.
W wentylatorowni istniała możliwość recyrkulowania części powietrza. Powietrze recyrkulowane było oczyszczane na obrotowym filtrze olejowym. Powietrze zewnętrzne nie było oczyszczane.
W wentylatorowni zamontowanych było osiem wentylatorów typu FKD - 100, cztery pracujące jako wywiewne i cztery typu jako nawiewne. Powietrze podgrzewane było na ośmiu nagrzewnicach ramowych, trzyrzędowych typu Ww -11.
Opisana instalacja oprócz wentylowania sali, miała za zadanie ogrzewanie jej wnętrza. Dodatkowo wnętrze chronione było przed utratą ciepła przez grzejniki centralnego ogrzewania usytuowane pod oknami wokół korony widowni.
Po blisko trzydziestoletniej eksploatacji wentylatorownia wymagała remontu. Remont ten uwzględniony został w większym zadaniu inwestycyjnym określonym jako modernizacja Hali, którego częścią była modernizacja instalacji wentylacji. Autorem opracowania dotyczącego wentylacji był mgr inż. Krystian Marcolla. W ramach tego opracowania rozpatrzona została możliwość modernizacji instalacji wentylacji samej Hali z zastosowaniem nowoczesnych elementów nawiewnych jakimi są dysze dalekiego zasięgu. Jednak zakres prac budowlano-instalacyjnych związanych z tą modernizacją przekraczał możliwości finansowe Użytkownika Hali. W tej sytuacji zmodernizowana została jedynie sama wentylatorownia.
Zamiast wentylatorów FKD i nagrzewnic ramowych zamontowane zostały trzy nowoczesne centrale wentylacyjne typu BS 12(50) produkcji firmy VBW Clima Engineering z Gdyni. Każda z central składa się z następujących sekcji:
- wentylator wywiewny o wydatku powietrza V = 80000 m³/h i sprężu dyspozycyjnym p = 800 Pa
- sekcja mieszania
- filtr EU3
- nagrzewnica o mocy cieplnej Q = 650 kW zasilana wodą o temperaturach 1000/700
- wentylator nawiewny o wydatku powietrza V = 80000 m³/h i sprężu dyspozycyjnym p = 900 Pa.
Instalacja wentylacji będzie jednocześnie nośnikiem ciepła dla ogrzewania hali, gdyż w ramach modernizacji przewiduje się demontaż istniejących grzejników. Wobec tego punktem wyjściowym do określenia reżimu pracy instalacji będzie praca central na powietrzu obiegowym. Aby zapewnić w miarę skuteczne przemywanie sali nawiewanym powietrzem powinny pracować jednocześnie wszystkie centrale. Temperatura nawiewanego powietrza w czasie nagrzewania widowni t = +250oC. Czujnik temperatury usytuowany został na kanale powrotnym i powinien być nastawiony na temperaturę t = +200oC. W kanale wywiewnym zamontowany jest również czujnik CO2. Koncentracja CO2 świadczy o stopniu zużycia powietrza przez ludzi. Sygnał z czujnika CO2 będzie impulsem dla sterownika regulującego dopływ świeżego powietrza. Przewiduje się, że maksymalna ilość świeżego powietrza w sezonie grzewczym będzie równa V = 132000 m³/h (V = 6600 osób x 20 m³/h, os = 132000 m³/h), co stanowi 55% całego powietrza wentylacyjnego. W warunkach nominalnych sezonu grzewczego (tzew = -180oC) przy uwzględnieniu zysków ciepła od kompletu widzów (6600 osób) temperatura nawiewu powinna być równa tn = +170oC. W okresie pozagrzewczym instalacja wentylacji będzie pracowała w 100% na świeżym powietrzu. Można też latem stosować przed imprezami nocne wychładzanie wnętrza. Ograniczenie powietrza zewnętrznego do 55% w sezonie grzewczym nie dopuści do wykraplania się w centralach pary wodnej niesionej przez strumień powietrza wywiewanego w momencie zetknięcia się tego powietrza z powietrzem zewnętrznym.
W ramach modernizacji Hali zaprojektowano również modernizacje instalacji wentylacji szatni, które usytuowane są w budynku Hali. Modernizacja polegała głównie na zastąpieniu istniejących wentylatorów WWOax i nagrzewnic ramowych centralami wentylacyjnymi firmy VBW Clima Engineering typu BS - 4(50) z wymiennikami obrotowymi dla odzysku ciepła o wydatku powietrza V = 6800 m³/h każda i sprężu dyspozycyjnym p = 600 Pa.
mgr inż. Krystian Marcolla, EUR ING
Poznań, wrzesień 2001