Wentylacja krytego basenu

Zagadnienia związane z wentylacją hal krytych basenów kąpielowych są coraz częściej omawiane w literaturze. Pomimo tego, brak jest jednoznacznych wymagań dotyczących kształtowania mikroklimatu i sposobu określania strumienia powietrza wentylującego w tego typu obiektach. W efekcie projektowane instalacje wentylacyjne nie są w stanie dotrzymać wymaganych parametrów mikroklimatu, co może prowadzić do odczucia dyskomfortu przez ludzi, a w skrajnych przypadkach do zniszczenia przegród budowlanych przez wilgoć i grzyby. W artykule przedstawiono między innymi wyniki badań mikroklimatu przeprowadzone w rzeczywistych obiektach basenowych. Celem jest zwrócenie uwagi na skutki nieprawidłowego projektowania, wykonania lub eksploatowania instalacji wentylacyjnych.

Wentylacja basenu - parametry

Zadaniem wentylacji krytych basenów jest zapewnienie i utrzymanie żądanych parametrów powietrza w pomieszczeniu, tj.: temperatury, wilgotności względnej, prędkości i czystości powietrza. Parametry powietrza oraz przyjęte rozwiązanie systemu wentylacji powinny uwzględniać nie tylko wymagania komfortu cieplnego, ale przede wszystkim potrzebę ochrony przegród budowlanych przed zawilgoceniem. Chwilowe niesprostanie wymaganiom komfortu cieplnego może być uciążliwe dla użytkowników basenu. Nie jest to jednak tak niekorzystne, jak dopuszczenie do zawilgocenia przegród budowlanych, które po dłuższym czasie ulegną korozji fizycznej i biologicznej.

Tabela 1. Zalecane parametry wody basenowej

Tabela 2. Zalecane parametry powietrza w halach basenowych

W tabelach 1 i 2 przedstawiono zalecane parametry wody i powietrza dla basenów ogólnego przeznaczenia (baseny publiczne i szkolne) wg różnych źródeł. Dane dotyczące basenów innego przeznaczenia np. hotelowych czy rekreacyjnych można również znaleźć w literaturze.

Wartości parametrów w tabeli 1. nie różnią się zasadniczo. Zauważalną prawidłowością jest utrzymanie temperatury powietrza na basenie wyższej od temperatury wody, co wiąże się ściśle z ilością wilgoci odparowującej z powierzchni swobodnego zwierciadła i zwilżonych posadzek.

W dalszej części artykułu, jako zalecane parametry mikroklimatu – dla oceny warunków zmierzonych – przyjęto wymagania wytycznych niemieckich [5]. Ponieważ obserwuje się tendencje wzrostu zalecanych temperatur powietrza i wody, w stosunku do wymagań sprzed kilkunastu lat, a polskie warunki klimatyczne są zbliżone do niemieckich, można kierować się tymi wytycznymi.

W każdym z poniżej opisanych badanych obiektów należałoby się spodziewać warunków zbliżonych do następujących:

• temperatura wody 28°C÷32°C,
• temperatura powietrza 30°C÷34°C,
• wilgotność względna powietrza 40%÷64%,
• prędkość powietrza 0,1 m/s÷0,15 m/s – wg [2].

Systemy wentylacji w istniejących obiektach basenowych

W kilku obiektach basenowych przeprowadzono pomiary parametrów mikroklimatu. W niniejszym artykule przedstawiono i porównano z zalecanymi zmierzone parametry powietrza i wody w sześciu obiektach.

Podczas pomiarów parametry powietrza zewnętrznego były charakterystyczne dla warunków okresu przejściowego. Temperatury wynosiły 7°C÷14°C, a wilgotności względne 48%÷65% (w przypadku pomiarów w jednym z obiektów – obiekt nr 4 – temperatura ta wynosiła wyjątkowo tylko 4,7°C, a wilgotność względna aż 91,9%). Wszystkie obiekty mają zbliżony charakter. Są to: 4 baseny szkolne, basen uczelniany i basen rekreacyjny. Wymiary niecek basenowych wynoszą 12,5 x 25,0 m.

Obiekt nr 1 jest typowym basenem szkolnym, z którego korzystają zarówno dzieci dobrze pływające, jak i dopiero uczące się pływać. Hala posiada trzy przegrody chłodzące, w tym dwie ściany zewnętrzne z oknami i stropodach. Pozostałe przegrody to ściany wewnętrzne i strop, pod którym znajdują się pomieszczenia techniczne związane z basenem.

Rysunek 1. Sposób organizacji wymiany powietrza w obiektach nr 1 i nr 2

Układ wentylacji składa się z trzech gałęzi nawiewnych i jednej wywiewnej (rys. 1). Strumienie powietrza nawiewanego skierowane są (typowymi kratkami wentylacyjnymi): od dłuższej ściany wewnętrznej w stronę przeciwległej ściany z oknami – z dwóch kanałów wentylacyjnych zamontowanych na wysokościach 2,5 m i 5 m n.p.p. (jeden nad drugim), oraz wzdłuż tejże ściany zewnętrznej z poziomu posadzki na grzejniki i dalej przez otwory w parapecie na płaszczyznę okien. Kanał wentylacji wywiewnej uzbrojony w kratki wywiewne usytuowany jest pod stropem, równolegle do w.w. ściany, w jej pobliżu. Urządzenie wentylacyjne pracuje z wykorzystaniem recyrkulacji powietrza usuwanego z basenu.

Kanał wentylacji wywiewnej po wyjściu z hali basenu przechodzi przez międzystropową przestrzeń nieogrzewaną, gdzie powietrze niosące dużo wilgoci ochładza się. Wilgoć kondensuje na ścianach kanału, a wykroplona para wodna powoduje intensywną korozję blachy. Rozdział wywiewanego powietrza na strumienie: usuwany przez wyrzutnię i recyrkulacyjny ma miejsce w maszynowni wentylacyjnej. Wychłodzone w międzystropowej przestrzeni nieogrzewanej powietrze powrotne kierowane jest do komory mieszania, a potem na nagrzewnicę i do pomieszczenia. Nagrzewnica nie ma odpowiednio dużej mocy cieplnej by ogrzać mieszaninę do wymaganej temperatury i do pomieszczenia nawiewane jest powietrze zbyt chłodne.
Przy doborze nagrzewnicy uwzględniono recyrkulację, ale nie przewidziano, że powietrze powrotne będzie miało temperaturę niższą niż zakładana. W efekcie recyrkulacja powietrza zamiast przynosić oszczędności energii jest przyczyną niedotrzymania parametru temperatury powietrza w pomieszczeniu.

Pomiary wykonano przy parametrach powietrza zewnętrznego tz=11,5°C, j=54,7%.

Podczas pomiarów temperatura powietrza nawiewanego wynosiła 25,6°C. Pomimo tego, iż część powietrza nawiewanego omywała grzejniki (na których powinno było się ono podgrzać), średnia temperatura powietrza w pomieszczeniu wynosiła zaledwie 25,7°C. Temperatura powietrza w pomieszczeniu, za przyczyną bardzo szybko przemieszczających się strug powietrza, wahała się w granicach 25,3°C÷26,3°C, a wilgotność względna – 48,1%÷80,1%. Prędkość powietrza oscylowała między 0,1 m/s a 1,38 m/s (miejscami zdarzały się predkości do 1,9 m/s).

Parametry powietrza w sposób absolutnie niedopuszczalny odbiegały od wymagań dla tego typu obiektów. Jego prędkości były bardzo wysokie (nawet 12-stokrotnie wyższe od zalecanych), a temperatura powietrza w pomieszczeniu była o około 5K za niska. Temperatura wody była jedyną wielkością utrzymaną w normie i wynosiła 28,0°C. W obiekcie panowały dość korzystne warunki wilgotnościowe, chociaż nad powierzchnią wody (na wysokości do 30 cm) znacznie przekraczały normy. Zmierzone wartości wilgotności względnej w strefie, w której oddychają osoby kąpiące się, sięgały 80,1%.

Wyżej opisany sposób organizacji wymiany powietrza powoduje doprowadzenie do strefy przebywania ludzi mas powietrza o zbyt niskiej temperaturze i ze zbyt dużą prędkością. Nieprawidłowo dobrane kratki nawiewne i fatalne ich usytuowanie powodują duże zróżnicowanie wartości poszczególnych parametrów powietrza w pomieszczeniu. Dla użytkowników basenu, którymi w tym przypadku są dzieci w wieku szkolnym, skutkuje to odczuciem zimna i nieprzyjemnych przeciągów.

Strumienie powietrza nawiewanego pod oknami, omywające grzejniki, mają chronić przegrodę przed wykraplaniem się wilgoci. Nie spełniają jednak swojego zadania. Rozproszone na ożebrowaniu grzejników, napotykają na swej drodze szeroki parapet. Przez małe otwory w parapecie przepływa tylko nikła część strumienia powietrza, reszta nie znajdując drogi odchyla się na napotkanej przeszkodzie. Prędkość powietrza wypływającego z otworów jest zbyt niska, by mogło ono utworzyć strumień omywający płaszczyzny okien. Na oknach często wykrapla się para wodna nawet w okresie letnim. Cały układ nie funkcjonuje prawidłowo.

Kolejny obiekt nr 2 jest identyczny z wyżej opisanym. Należy do kompleksu budynków szkoły podstawowej i jest wykonany według tego samego projektu. Instalacja wentylacyjna jest taka sama (rys. 1) i występują tutaj podobne problemy z zapewnieniem odpowiedniego mikroklimatu w hali basenu. W obiekcie tym jednakże nasila się problem niedotrzymania temperatury powietrza na zalecanym poziomie. Przyczyną tego jest nieprawidłowo funkcjonująca nagrzewnica powietrza. Jej moc cieplna jest za mała w stosunku do zapotrzebowania ciepła dla podgrzania powietrza nawiewanego. Efekt jest taki, że podczas działania wentylacji, na hali basenu, oprócz zbyt wysokich prędkości powietrza (sytuacja taka, jak w poprzednim przypadku), temperatura powietrza jest dużo niższa niż w obiekcie nr 1. Na skutek nawiewania chłodnego powietrza, na oknach i stropodachu wykrapla się para wodna. Dochodzi tutaj do absurdu, gdyż pracownicy basenu, aby ograniczyć to zjawisko, wyłączają wentylator nawiewny.

Pomiary przeprowadzono przy działającej wentylacji nawiewno-wywiewnej oraz przy wyłączonym wentylatorze nawiewnym. W trakcie pomiarów prowadzonych przy działającej wentylacji nawiewno-wywiewnej parametry powietrza zewnętrznego wynosiły: tz=7,1°C, j=64,8%, natomiast podczas badań przy wyłączonym wentylatorze nawiewnym temperatura powietrza zewnętrznego wynosiła: tz=13,6°C, a wilgotność względna: j=54,8%.

Przy działającej wentylacji nawiewno-wywiewnej temperatura powietrza nawiewanego wynosiła 20,0°C, a średnia temperatura w pomieszczeniu hali basenu 24,2°C. Przyrost temperatury powietrza w hali w stosunku do temperatury nawiewu następował na skutek intensywnego przejmowania ciepła od powierzchni wody w basenie, której temperatura wynosiła 31,1°C, oraz od grzejników omywanych przez część strumienia powietrza nawiewanego. Strumień spod grzejników tylko w nikłym procencie kierowany był na okna (a taka zapewne była idea), gdyż w szerokim parapecie (80 cm) było zbyt mało otworów, a powietrze przez nie przepływające osiągało w ich przekroju prędkość 0,23 m/s (sytuacja analogiczna do tej z obiektu nr 1). Pozostała część strumienia płynęła nad nieckę basenu, gdzie była zdmuchiwana przez powietrze napływające z dużą prędkością z kratek nawiewnych zlokalizowanych po przeciwnej stronie niecki. Prędkości w okolicach kratek nawiewnych (od strony ściany wewnętrznej) w strefie przebywania ludzi wynosiły od 0,22 m/s do 1,52 m/s, a nad powierzchnią wody od 0,24 m/s do 0,53 m/s. Po stronie przeciwnej niecki (przy dłuższej ścianie zewnętrznej z oknami), najniższa zmierzona prędkość wynosiła 0,10 m/s, a największa 0,25 m/s. Wilgotności względne zmieniały się w dość szerokim zakresie, tj. od 63,3% do 84,9%.

Zmierzone parametry powietrza w ogóle nie odpowiadały wymaganiom: temperatura powietrza była o 7K÷8K za niska; wilgotność powietrza była niedopuszczalnie wysoka, podobnie jak i prędkość powietrza. Mikroklimat w hali basenu był nieodpowiedni dla pływających dzieci, z uwagi na niską temperaturę powietrza i przeciągi oraz dla pracowników basenu, którzy cały czas pracy spędzają w dusznym powietrzu.

Temperatura powietrza na basenie w czasie, gdy wentylator nawiewny był wyłączony, podwyższyła się w stosunku do stanu wcześniejszego, natomiast bardzo niekorzystnie wzrosła wartość wilgotności względnej powietrza. Włączony wentylator wyciągowy powodował napływ powietrza do pomieszczenia przez nieszczelności w oknach i drzwiach oraz przez instalację nawiewną. Temperatura powietrza zmierzona w kanale nawiewnym wynosiła 26,0°C. Średnia temperatura w hali basenu była na poziomie 26,7°C (rozkład od 26,4°C do 27,3°C). Temperatura wody wynosiła 31,1°C, a więc temperatura powietrza była o 4K÷5K za niska. Zanotowano bardzo wysokie wartości wilgotności względnej w strefie przebywania ludzi: między 81,4% a 87,5%. Nad powierzchnią wody wilgotność dochodziła do 97,5%. Prędkości powietrza przeważnie były mniejsze niż 0,10 m/s, gdzieniegdzie dochodziły do 0,15 m/s.

Wartości temperatur i wilgotności względnych powietrza były absolutnie nie do przyjęcia dla nauki pływania, pracy i rekreacji. Jednakże nie były one aż tak uciążliwe dla kąpiących się, jak dla trenerów spędzających tam kilka godzin dziennie.

Rysunek 2. Sposób organizacji wymiany powietrza w obiekcie nr 3

Wentylacja szkolnego basenu kąpielowego

Kolejny obiekt – szkolny basen kąpielowy jest obiektem z nietypowym rozwiązaniem wentylacji. Zauważalne jest ono tutaj w systemie organizacji wymiany powietrza (rys. 2).

Zastosowano nawiewy pod grzejnikami, umieszczonymi na dłuższej ścianie zewnętrznej z oknami. Nawiewnikami są 4 małe kratki nawiewne (200 x 250 mm) kierujące strumień na płaszczyznę lustra wody. Pozostała – zasadnicza część strumienia powietrza wentylującego nawiewana jest anemostatami umieszczonymi w stropie podwieszanym. Wywiew realizowany jest częściowo anemostatami znajdującymi się również w stropie podwieszanym, a częściowo kratkami wyciągowymi. Kratki wywiewne zamontowane są na wysokości około 2 m n.p.p. pod balkonem zlokalizowanym wzdłuż dłuższej wewnętrznej ściany basenu. Hala basenu posiada trzy przegrody chłodzące, w tym dwie ściany zewnętrzne, krótszą bez okien i dłuższą z oknami, oraz stropodach. Pozostałe przegrody to dwie ściany wewnętrzne, w tym dłuższa bez okien i krótsza z przeszkleniem, oraz strop pod którym znajdują się pomieszczenia techniczne.

Taka organizacja wymiany powietrza skutecznie przeciwdziała wykraplaniu się wilgoci na przegrodach. Dodać jednak należy, że pomieszczenie wentylowane jest powietrzem zewnętrznym. Nie zaprojektowano recyrkulacji powietrza, ani innego rodzaju odzysku ciepła. Rozwiązanie to jest z pewnością nieekonomiczne.

Pomiary wykonano przy parametrach powietrza zewnętrznego tz=10,3°C, j=64,1%.

Mikroklimat panujący w hali basenu był dosyć stabilny. Zmierzona temperatura powietrza wynosiła średnio 26,0°C, a jej wahania nie przekraczały 1K. Przy temperaturze wody 29,6°C, była ona o 4K÷5K za niska. Wilgotności względne mierzone w różnych punktach pomiarowych różniły się miedzy sobą o 17%. Najwyższą wilgotność 85,4% zmierzono nad powierzchnią wody, a najniższą 68,8% na wysokości około 1,5 m, w pobliżu uchylonego okna. Przepływ mas powietrza był praktycznie nie wyczuwalny. Średnia prędkość powietrza w hali wynosiła 0,12 m/s. Jedynie w sąsiedztwie kratki nawiewnej prędkość dochodziła do 0,48 m/s, co jednak nie było w żaden sposób uciążliwe dla kąpiących się dzieci.

Parametry powietrza w strefie przebywania ludzi nie spełniały wymagań. Przekroczone były granice dopuszczalnej wilgotności względnej powietrza i chociaż nie miało to destrukcyjnego wpływu na konstrukcję budowlaną hali, to jednak przebywanie przez dłuższy czas w takich warunkach mogłoby być szkodliwe dla zdrowia pracowników basenu.

Rysunek 3. Sposób organizacji wymiany powietrza w obiekcie nr 4

Wentylacja basenu miejskiego

Obiekt nr 4 – przedstawiony na rysunku 3 – jest to publiczny basen miejski przeznaczony zarówno do nauki pływania, pływania rekreacyjnego, jak i do treningów. Oprócz zasadniczego basenu, w hali znajduje się brodzik o wymiarach 12,5 x 6 m.

Budynek basenu został niewłaściwie rozwiązany pod względem technicznym. Niecka basenowa została przykryta konstrukcją szklarniową. Ściany zewnętrzne i dach dwuspadowy tworzą jednowarstwowe połacie ze szkła, osadzonego w metalowych ramach. Dwie krótsze ściany (czołowe) częściowo graniczą z innymi pomieszczeniami. Zatem zasadniczo hala basenu otoczona jest wkoło przegrodami chłodzącymi. Wzdłuż ścian (nad posadzką) i pod kalenicą dachu umieszczone są grzejniki (rys. 3). W posadzce pod grzejnikami zamontowano nawiewy powietrza. Strumienie powinny omywać grzejniki i ślizgać się po płaszczyźnie okien.

Efektu tego jednak nie osiągnięto, ponieważ zamiast szczelin nawiewnych zaprojektowano typowe kratki nawiewne o małym stosunku boków. W związku z powyższym, strumień powietrza po wypłynięciu z kratki miesza się natychmiast z powietrzem w pomieszczeniu, powodując miejscowe przeciągi przy samej niecce w strefie przebywania ludzi.

Pod kalenicą dachu, gdzie – jak już wspomniano – znajdują się grzejniki, przebiega wzdłuż niecki basenowej kanał wyciągowy. Z górnej strefy hali odprowadzane jest ciepło mające ją ogrzewać i w ten sposób część energii jest całkowicie marnowana. Z powodu ogromnych strat ciepła przez przegrody i złej dystrybucji ciepła w pomieszczeniu, w okresie zimnym i przejściowym na basenie jest chłodno. Aby podnieść temperaturę powietrza nawiewanego, pracownicy basenu zamknęli kanał powietrza zewnętrznego z czerpni. Dlatego instalacja pracuje ze 100% recyrkulacją powietrza usuwanego. Skutkuje to intensywną kondensacją wilgoci na wszystkich przegrodach. W efekcie na kąpiących się i na osoby siedzące na ławkach wielkimi, zimnymi kroplami kapie woda, co bardzo pogarsza komfort użytkownikom basenu.

Powietrze w hali basenu podczas eksploatacji było bliskie stanu nasycenia. Wilgotność wahała się w granicach 63,1%÷92,2% (średnio wynosiła 78,0%), a temperatura 21,0°C÷24,0°C. Przy temperaturze wody 30,7°C, temperatura powietrza była o ok. 10K za niska. Zmierzona prędkość powietrza średnio w hali wynosiła 0,18 m/s, a w sąsiedztwie kratek nawiewnych dochodziła do 0,44 m/s. Pomiary wykonano przy parametrach powietrza zewnętrznego tz=4,7°C, j=91,9%.

W tym przypadku nie może być mowy o zachowaniu komfortu cieplnego. Pływanie w warunkach, gdzie szczególnie dokuczliwa jest niska temperatura powietrza, może poważnie zaszkodzić zdrowiu kąpiących się. Taki mikroklimat na pewno nie pozostaje obojętny dla zdrowia osób pracujących na basenie, przebywających w hali przez kilka godzin dziennie.

Bardzo duża wilgotność powietrza jest przyczyną złego stanu instalacji wentylacyjnej, a w szczególności kanału wyciągowego. Jest on całkowicie skorodowany, a dziury w nim można określić jako przełazowe.

Rysunek 4. Sposób organizacji wymiany powietrza w obiekcie nr 5

Wentylacja basenu szkolnego

Następnym obiektem basenowym – nr 5 – jest basen szkolny. Hala basenu ma następujące przegrody chłodzące: ścianę dłuższą z oknami i stropodach, oraz części pozostałych ścian, wystające ponad przylegające do nich sanitariaty i inne pomieszczenia. Wzdłuż dłuższej ściany bez okien i na ścianach krótszych zamontowane są grzejniki (rys. 4). Wzdłuż jedynej ściany z oknami (bez grzejników) zaprojektowano szczelinowe nawiewy na okna. Wyciąg powietrza odbywa się z przestrzeni podstropowej anemostatami wyciągowymi. Każdy z nich ma swój indywidualny wywietrzak (wywiew grawitacyjny), dwa podłączone są do dachowych wentylatorów wyciągowych. Wymuszony nawiew powietrza powoduje wspomaganie wyciągu przez wypór. W układzie wentylacyjnym zaprojektowano częściową recyrkulację powietrza usuwanego. W czterech słupkach do skoków umieszczono kratki wyciągowe (200 x 200 mm), z których powietrze jest odprowadzane do kanału powietrza zewnętrznego, biegnącego z czerpni powietrza.

Pomiary wykonano przy parametrach powietrza zewnętrznego tz=10,3°C, j=47,9%.

W czasie pomiarów temperatura powietrza nawiewanego była niespotykanie wysoka 46,4°C, ale warunki panujące na basenie można było określić, jako dobre. Parametry powietrza były zbliżone do zalecanych. Średnia temperatura powietrza na basenie wynosiła 28,0°C i była o 1,3K niższa od temperatury wody. Wilgotność wahała się od 54,3% do 71,9%. Prędkości przepływu powietrza nie przekraczały nigdzie 0,14 m/s, a średnia prędkość wynosiła 0,05 m/s. Na oknach nie zaobserwowano wykraplającej się wilgoci.

Rysunek 5. Sposób organizacji wymiany powietrza w obiekcie nr 6

Obiekt nr 6 jest to basen, w którym podobnie, jak w obiekcie nr 4, w hali, oprócz basenu pływackiego, znajduje się brodzik. Z basenu korzystają studenci, odbywają się na nim zajęcia sportowe oraz treningi sekcji pływackich.

Obiekt charakteryzuje się ciekawą konstrukcją architektoniczną. Hala basenu jest przykryta dwuspadowym dachem z tworzywa sztucznego, wspartym na ścianach zewnętrznych (dłuższych), w których osadzonych jest kilka okien o małej powierzchni. Jedna z wieńczących ścian krótszych jest przegrodą zewnętrzną, a druga oddziela halę basenu od pomieszczeń towarzyszących.

Wentylację hali rozwiązano w następujący sposób (rys. 5): powietrze jest nawiewane do strefy przebywania ludzi kratkami nawiewnymi, zamontowanymi w kanałach nawiewnych prowadzonych wzdłuż obu ścian dłuższych, na wysokości ok. 2 m n.p.p. Pod kalenicą dachu biegnie kanał wyciągowy, również wyposażony w kratki, odprowadzający powietrze z hali do centrali wentylacyjnej, w którą jest wbudowany wymiennik ciepła powietrze/powietrze. Dzięki zastosowaniu wymiennika ciepła odzyskuje się energię cieplną z powietrza usuwanego, a do pomieszczenia nawiewane jest wyłącznie powietrze zewnętrzne. Część powietrza usuwana jest bezpośrednio na zewnątrz budynku przez dwa wentylatory osiowe umieszczone w szczytowej ścianie zewnętrznej, w jej górnej części. Ścienne wentylatory wyciągowe są sterowane ręcznie (załącz/wyłącz) przez pracowników basenu, w zależności od indywidualnej oceny stanu powietrza w hali basenu.

Pomiary wykonano przy parametrach powietrza zewnętrznego tz=9,9°C, j=58,0%.

Mikroklimat panujący na basenie podczas pomiarów był zadowalający. Nad powierzchnią wody wilgotność względna osiągała wysokie wartości, maksymalnie dochodzące do 81,4%, natomiast już w strefie przebywania ludzi nie przekraczały 71,7%, a średnio wynosiły 67,2%. Temperatura powietrza oscylowała w granicach: 24,9°C÷26,8°C. Temperatura wody wynosiła 30,6°C, a więc temperatura powietrza powinna być o około 5K÷6K wyższa. Średnia prędkość przepływu mas powietrza w hali wynosiła 0,09 m/s, a maksymalna 0,32 m/s. Nie zaobserwowano wykraplania się wilgoci na przegrodach ani na szybach okiennych.

Parametry powietrza wewnętrznego w okresie przejściowym nie budziły zastrzeżeń, chociaż temperatura powietrza była zbyt niska. Z rozmów przeprowadzonych z pracownikami basenu wynika, że w okresie letnim, podczas upalnej pogody, w pomieszczeniu następuje duży przyrost temperatury. Na basenie robi się wówczas bardzo duszno. Warunki stają się nie do zniesienia zarówno dla pracowników, jak i dla pływających. Może być to spowodowane niską izolacyjnością cieplną dachu. Zjawisko to nie zostało wzięte pod uwagę przy projektowaniu wentylacji, pomimo, że treningi w obiekcie odbywają się praktycznie w ciągu całego roku. W celu poprawy tego stanu należy rozważyć zastosowanie wentylatorów ze zmiennym strumieniem powietrza, ale przede wszystkim należy zwiększyć izolacyjność cieplną dachu.

Strumień powietrza wentylującego

Zadaniem powietrza wentylującego jest usunięcie z pomieszczenia hali basenowej zanieczyszczeń emitowanych z wody. Zanieczyszczeniami tymi są: para wodna (której emisja jest bardzo duża i przeważnie decyduje o strumieniu powietrza wentylującego) oraz takie gazy jak: chlor czy ozon. Strumień powietrza wentylującego musi również usunąć zyski ciepła z pomieszczenia w okresie letnim oraz pokryć część statycznych strat ciepła pomieszczenia w okresie zimowym.

Utrzymanie wilgotności względnej poniżej górnych dopuszczalnych wartości wiąże się z dostarczeniem do hali basenu odpowiedniego strumienia powietrza zewnętrznego. Niektórzy autorzy utrzymują, że o tym strumieniu w głównej mierze decyduje liczba użytkowników basenu. Podają oni strumień powietrza zewnętrznego przypadający na osobę i godzinę, a w czasie gdy basen nie jest użytkowany proponują pełną recyrkulację powietrza. Tymczasem strumień wilgoci emitowany z niewzburzonej powierzchni wody (czyli np. w przerwach pracy basenu) jest na tyle duży, że nie powinien być pomijany. Udział strumienia powietrza zewnętrznego w wentylującym można ograniczyć, nigdy jednak nie można wentylować tylko powietrzem obiegowym. Zagadnienie to jest omówione szerzej w pracy [6].

System wentylacji obiektu basenowego musi być prawidłowo rozwiązany nie tylko pod względem obróbki powietrza nawiewanego, ale również pod względem organizacji wymiany powietrza w hali basenu, celem zapewnienia odpowiednich warunków mikroklimatu tak dla ludzi, jak i dla konstrukcji budynku.

Wnioski

Przytoczone powyżej przykłady rozwiązań wentylacji hal krytych basenów kąpielowych wykazują z jak różnorodnymi warunkami mikroklimatu spotykają się użytkownicy basenów. Istotne jest pytanie: czy mikroklimat kształtować należy pod kątem osób pływających w basenie (czyli spędzających tam niewiele czasu), czy dbać o komfort cieplny pracowników basenu? W rzeczywistości te dwa aspekty są praktycznie nie do pogodzenia, gdyż zupełnie inne odczucie komfortu ma osoba ubrana (w lekki strój sportowy) a inne osoba rozebrana i mokra. Ogromnych nakładów energetycznych i budowy bardzo skomplikowanego systemu wentylacji wymagałoby stworzenie takich warunków, w których dobrze czuliby się pływający i odpoczywający na leżakach i ławkach. W polskich warunkach ekonomicznych jeszcze długo taki luksus będzie nieosiągalny w obiektach publicznych.

Wartym przypomnienia jest fakt, że w projektowaniu wentylacji krytych basenów istotnym aspektem jest ochrona przegród budowlanych przed zawilgoceniem, o czym często się zapomina. Przestrogą powinna być przytoczona powyżej sytuacja z obiektu nr 2, gdzie włączenie wentylatora nawiewnego skutkuje wzmożonym wykraplaniem wilgoci na przegrodach, lub w obiekcie nr 4, w którym 100% recyrkulacja stwarza „deszcz pod dachem”. Przyczyny takich zjawisk są różne: nieprawidłowy projekt, niedbale wykonane, niewłaściwie funkcjonujące lub eksploatowane urządzenia wentylacyjne.

W obiektach nr1 i 2 (tab. 3) obserwuje się, jako najbardziej uciążliwe podczas eksploatacji wentylacji, bardzo duże prędkości przepływu powietrza w strefie przebywania ludzi. Miejscami dochodzą one do 2,0 m/s, a jest to dziesięciokrotne przekroczenie dopuszczalnych prędkości. Takie warunki mogą powodować częste przeziębienia u kąpiących się dzieci.

We wszystkich obiektach niedotrzymana była wartość temperatury powietrza. Przypadek, gdzie różnica między wymaganą, a utrzymywaną temperaturą powietrza była mała (1,3 K w obiekcie nr 5), można jeszcze uznać za przyjazny dla ludzi i budynku. Tymczasem różnica 9÷10K (w obiekcie nr 4) jest niedopuszczalna. Przyczyny leżą w błędach projektowych lub w niesprawności instalacji.

W obiektach nr 3, 4, 5 i 6 przekroczone były dopuszczalne wartości wilgotności względnej powietrza. Sytuacja taka występowała też w obiekcie nr 2, ale tylko wówczas, gdy nie pracowało urządzenie nawiewne. Najgorsze warunki wilgotnościowe panowały w obiekcie nr 4, gdzie wszystkie przegrody były mokre i kapała z nich woda. Za taki stan rzeczy odpowiada nie tyle projektant instalacji wentylacyjnej, co inwestor.

Tabela 3. Zmierzone parametry wody i powietrza w 6-ciu obiektach basenowych

Najprostszym sposobem poprawy wyżej opisanych warunków, bez konieczności remontu i zmiany organizacji wymiany powietrza, byłoby zwiększenie mocy cieplnej nagrzewnic w obiektach nr 1, 2, 3, 4 i 6 oraz zmiana rodzaju nawiewników w obiektach nr 1, 2 i 4. Takie poprawki nie gwarantowałyby jednak utrzymania parametrów mikroklimatu ściśle w zalecanych zakresach. W rzeczywistości w obiektach nr 1, 2 i 4 systemy wentylacyjne kwalifikują się do gruntownego przeprojektowania. Natomiast obiekt nr 4 powinien ponadto zostać poddany najpierw przebudowie pod kątem ocieplenia. Właściciele obiektów finansowani z budżetu państwa nie są w stanie w krótkim okresie ponieść wysokich kosztów niezbędnych remontów. Baseny te przeto będą z pewnością nadal eksploatowane w wyżej opisanych warunkach, oby jak najkrócej.

Na renowację tych obiektów winny się znaleźć potrzebne środki jak najszybciej, albowiem we wszystkich krajach o wysokim stopniu rozwoju cywilizacji stwierdzono, iż dobrze rozwiązane kryte baseny kąpielowe są najtańszym sposobem zapobiegania i przeciwdziałania chorobom współczesnej cywilizacji, zarówno u dzieci (wady postawy), jak i u dorosłych (choroby układu krążenia). Dobrze, by nasze władze rządowe i samorządowe zechciały wziąć pod uwagę cenne doświadczenia krajów od nas bardziej rozwiniętych.

mgr inż. Anna Napiórkowska
mgr inż. Agnieszka Isańska
Politechnika Wrocławska
Wydział Inżynierii Środowiska
Katedra Klimatyzacji i Ciepłownictwa
Piśmiennictwo:
[1] ASHRAE Applications Handbook 1995 r.
[2] Besler G.J., Besler M., Litwin A.: Kształtowanie mikroklimatu w krytych basenach kąpielowych, II Sympozjum Naukowo Techniczne, Ustroń, luty 1999 r.
[3] Jaskólski M., Micewicz Z.: Wentylacja i klimatyzacja hal krytych pływalni, IPPU MASTA 2000 r.
[4] Jones W.P.: Air Conditioning Applications and Desig,. Second edition. ARNOLD 1997
[5] Napiórkowska A., Isańska A.: Mikroklimat we wrocławskich obiektach basenowych, III Sympozjum Naukowo-Techniczne Instalacje Basenowe, Ustroń, marzec 2001 r.
[6] Kappler H.P.: Baseny kąpielowe, Arkady, Warszawa 1977 r.
[7] Napiórkowska A., Pełech A.: Uzdatnianie powietrza dla wentylacji krytych basenów kąpielowych. Międzynarodowa konferencja „Problemy inżynierii środowiska u progu nowego tysiąclecia”, Wrocław – Szklarska Poręba, 5-7 października 2000 r.
[8] Recknagel, Sprenger, Hönmann, Schramek – Poradnik Ogrzewanie i Klimatyzacja, EWFE – Wydanie 1, Gdańsk 1994 r.
[9] VDI 2089 (Blatt 1): Wärme-, Raumlufttechnik, Wasserver- und -entsorgung in Hallen- und Freibädern Hallenbäder, Juli 1994 r.

Źródło: ''