Wilgotność powietrza na halach basenowych: Normy i wentylacja
- Szczegóły
Wybierając urządzenia do montażu w środowisku o stałym podwyższonym poziomie wilgotności - krytych hal basenów kąpielowych i pływackich, aquaparków i innych obiektów lub pomieszczeń technologicznych o dużym stopniu zawilgocenia - musimy liczyć się z tym, że jego parametry pracy muszą uwzględniać również specyfikę tego powietrza.
Przemyślany projekt wentylacji basenowej
Głównym zagadnieniem, które należy uwzględnić przy projekcie wentylacji basenowej jest duże parowanie wody z powierzchni wody. Kryterium decydującym o krotności wymian powietrza w tego typu obiektach są zyski wilgoci.
Para wodna wykrapla się z powietrza najbardziej wówczas, gdy jest ono nieruchome. Mając to na uwadze ważne jest, aby powietrze nawiewane kierowane było wzdłuż ścian i okien z odpowiednią prędkością, a wilgotne powinno być usuwane z przeciwległej części hali. Unikać należy również przewiewów bezpośrednio nad powierzchnią lustra wody, ponieważ sprawia to, iż parowanie jest bardziej intensywne.
Dystrybucja powietrza po hali basenowej również wpływa na komfort osób przebywających w środku. Za najbardziej komfortowe uważa się powietrze nawiewane wzdłuż ścian i okien, a wilgotne wówczas będzie usuwane z przeciwległej części hali.
Należy również pamiętać, aby ciśnienie w hali basenowej było nieco niższe, niż ciśnienie zewnętrzne. Sprawi to, iż wilgoć nie będzie „wpychana” w ściany, dzięki temu przedłuży to żywotność konstrukcji.
Przeczytaj także: Poradnik: walka z wilgocią w mieszkaniu
Normy i obliczenia
W celu przygotowania odpowiedniej specyfikacji urządzeń do danego budynku należy kierować się normą VDI 2089, która określa dopuszczalny poziom wilgotności względnej wewnątrz hali basenowej w zakresie 65%, co odpowiada 14,3 g/kg wilgotności bezwzględnej. Zgodnie z jej zapisami wilgotność względna wewnątrz hali basenowej nie powinna przekraczać 65% lub 14,3 g/kg wilgotności bezwzględnej. Wartość ta może być wyższa wyłącznie w okresie letnim, kiedy zawartość wilgoci w powietrzu zewnętrznym przekraczać może 9 g/kg.
Podstawą do obliczeń zysków wilgoci i wyliczenia odpowiedniej ilości powietrza jest norma VDI 2089.
Istotne jest też to, że wyższa temperatura powietrza w hali basenowej w porównaniu do temperatury wody skutkuje niższym poziomem parowania z powierzchni lustra wody. Podsumowując, parametry powietrza w hali basenowej powinny być utrzymywane na poziomie od 28oC/60% RH do 30oC/54% RH, natomiast wody w granicach od 26oC do 28oC. W przypadku basenów do terapii wodnej, temperatura wody jest o około 4 - 8oC wyższa.
Wybór systemu wentylacji
Wybór centrali wentylacyjnej dostosowanej do pracy w środowisku basenowym daje szereg korzyści. Oczywiście podstawowym zadaniem urządzenia jest z jednej strony dostarczenie świeżego powietrza, a z drugiej pozbycie się nadwyżek wilgoci. Istotnym elementem, który zawsze należy brać pod uwagę jest fakt, że zdecydowana większość obiektów basenowych pracuje w środowisku agresywnym, ze względu na zawartość chloru w wodzie basenowej, którego pary trafiają nawet do kanałów wentylacyjnych, a ostatecznie do wnętrza centrali wentylacyjnej.
Aby uniknąć zbyt szybkiego zużycia się elementów wewnętrznych urządzenia, poszczególne podzespoły winny być wykonane z odpowiednią odpornością. Powłoki epoksydowe, odpowiednia klasa korozyjności (co najmniej C4), czy klasa wytrzymałości (IP66) są ważnymi elementami, o których nie można zapominać.
Przeczytaj także: Wakacje w Bodrum
Przegląd rozwiązań
Obecnie na rynku do wyboru jest kilkanaście możliwych rozwiązań oraz firm, które je oferują. Wszystko zależy od tego, czego potrzeby i oczekiwania inwestora lub użytkownika. Niemniej jednak zasada działania zawsze jest podobna - najważniejsze jest osuszenie powietrza. Odbywać się to może na kilka sposobów, w zależności od rodzaju obiektu.
Małe obiekty
Dla najmniejszych obiektów, takich jak pomieszczenia jacuzzi, małe baseny przydomowe czy hotelowe często wystarczającym rozwiązaniem jest montaż osuszacza ściennego. Urządzenie działa na powietrzu obiegowym, które nieustannie (przy zwiększonej wartości wilgoci) wyciąga powietrza, a następnie po odpowiedniej obróbce już jako suche nawiewa z powrotem do basenu. Osuszanie odbywa się na układzie chłodniczym - na początku powietrze schłodzone zostaje do temperatury punktu rosy, co powoduje wykroplenie nadmiaru wilgoci, a następnie zostaje podgrzane.
Duże obiekty
Dla większych obiektów, takich jak baseny szkolne, szatnie i prysznice, duże baseny prywatne i hotelowe, pomocne okazuje się powietrze świeże, które w okresie zimowym jest suche. Układ chłodniczy wspomagany jest wówczas przez strumień świeżego powietrza, co rozwiązuje 2 problemy - pozostawia wynikową wilgotność na zadowalającym poziomie oraz dostarcza powietrza wymaganego ze względów higienicznych. W tym przypadku zastosowanie mają kanałowe osuszacze z możliwością rozprowadzenia powietrza przewodami wentylacyjnymi.
Rozbudowane obiekty
Bardziej rozbudowane obiekty składające się z kilku basenów, brodzików, atrakcji wodnych itp. wymagają bardziej kompleksowego podejścia do kwestii osuszania. Warto wówczas rozważyć zastosowanie basenowej centrali wentylacyjnej. Najczęściej takie urządzenie składa się z układu odzysku ciepła w formie wymiennika krzyżowego lub krzyżowo-przeciwprądowego. Jest to pierwszy element mający na celu osuszenie powietrza. Wymiennik taki charakteryzuje się wystarczającą sprawnością osuszania, pomaga również obniżyć koszty konieczne na ogrzanie hali basenowej.
By wesprzeć proces osuszania i wentylacji, centrale tego typu wyposażone są w komorę mieszania oraz system przepustnic, które w odpowiedni sposób regulują udział powietrza świeżego do recyrkulowanego.
Przeczytaj także: Poradnik pomiaru wilgotności
Osuszanie niewystarczające na wymienniku krzyżowym
W przypadku, jeśli osuszanie na wymienniku krzyżowym jest niewystarczające (wynikać to powinno z obliczeń) możemy sięgnąć po najbardziej rozbudowane układu, czyli centrale wentylacyjne z wymiennikiem odzysku ciepła oraz zintegrowaną pompą ciepła (standardową bądź rewersyjną). Charakteryzują się one wyjątkowo wysoką sprawnością osuszania, oraz niskimi kosztami eksploatacyjnymi.
Dodatkowo zintegrowany układ chłodniczy zapewnia optymalną temperaturę powietrza nawiewanego do hali, co okazuje się często problemem szczególnie w upalne okresy letnie. Co do budowy, centrale te mogą mieć budowę kompaktową lub modułową, dobieraną pod indywidualne wymagania projektowe.
Urządzenia gotowe do pracy
Wszystkie powyższe rozwiązania wyposażone są w zintegrowaną automatykę. Inwestor nie musi zastanawiać się, czy urządzenie powinno pracować w danej chwili, czy akurat osuszanie nie jest wskazane - centrala czy osuszacz uruchamiane są w sposób automatyczny. W przypadku central basenowych, urządzenia mogą pracować zgodnie z harmonogramem czasowym co znacząco ogranicza koszty eksploatacyjne na przykład, kiedy basen jest zamknięty.
Ważnym aspektem jest również odporność na korozję. Standardowe centrale wentylacyjne nie są przystosowane do agresywnego środowiska, jakie tworzy obecność chloru w wodzie basenowej. Dodatkowo ilość wilgoci, która musi zostać odebrana jest zbyt duża, aby typowa centrala wentylacyjna w odpowiedni sposób się jej pozbyła. Dla porównania prezentowane centrale basenowe dzięki zastosowaniu powłoki lakierniczej o podwyższonej odporności na korozję (klasa C4), zastosowaniu wymienników epoksydowanych czy przepustnic powietrza o odpowiedniej klasie (IP66) gwarantują niezawodną pracę przez długie lata.
Ważne aspekty
- Oceniaj kompleksowo i łącznie koszty: projektu, inwestycji, eksploatacji.
- Główne wyzwanie na basenach to parowanie wody.
- Podstawowy cel to pozbyć się nadmiaru wilgoci.
- Odpowiednia dystrybucja powietrza w hali to podstawa.
- Chlor = agresywny czynnik.
Poprawne wymiarowanie urządzeń wentylacyjno-klimatyzacyjnych obsługujących hale basenowe wymaga uwzględnienia licznych parametrów. W niniejszym artykule rozważony zostanie wpływ przyjmowanych parametrów powietrza zewnętrznego na dobór urządzeń wentylacyjno- klimatyzacyjnych, a także ich konfigurację. Przeanalizowane będą możliwości niedotrzymania parametrów powietrza zewnętrznego i ich konsekwencje.
Nie wystarczy zatem zastosowanie ogólnych metod przy wymiarowaniu instalacji grzewczej i wentylacyjnej. Analiza wielu projektów technicznych obiektów basenowych wskazuje, że zagadnienia związane z regulacją wilgotności w hali basenu są w większości przypadków podstawą do wymiarowania instalacji grzewczych, wentylacyjnych i klimatyzacyjnych. Przyjmuje się, że instalacja wentylacji mechanicznej i klimatyzacji utrzymywać będzie temperaturę powietrza wewnętrznego, bez dodatkowych źródeł ciepła.
Głównym ograniczeniem w ogrzewaniu hali basenu za pomocą powietrza wentylacyjnego jest maksymalna wartość temperatury powietrza nawiewanego równa 45°C. Jest to w większości przypadków decydujące kryterium określania strumienia powietrza wentylacyjnego. Decyduje o utrzymaniu żądanego poziomu wilgotności powietrza w hali basenu. Dzięki dostarczaniu suchego powietrza z zewnątrz, strumień wilgoci jest asymilowany i usuwany na zewnątrz (lub kondensowany na wymiennikach pompy ciepła).
Dla hali basenu na potrzeby utrzymania parametrów wilgotnościowych, odpowiadających warunkom komfortu cieplnego zakłada się utrzymanie wilgotności względnej na poziomie j = 55÷60%. Na hali basenu mogą być emitowane z powierzchni lustra wody (lub atrakcji) zanieczyszczenia gazowe, takie jak związki chloru, czy THC. Należy w takim przypadku przeprowadzić bilans zanieczyszczeń i określić strumień powietrza zewnętrznego niezbędny do usunięcia tych zanieczyszczeń.
Instalacja wentylacyjna ma za zadanie zapewnić skuteczną wymianę powietrza w hali basenu. Określa się np. takie wskaźniki jak czas przebywania cząstki w pomieszczeniu, czy skuteczność wentylacji. Wiele wytycznych do projektowania instalacji wentylacyjnych hal basenowych określa taki parametr jak minimalna krotność wymian powietrza w pomieszczeniu.
W celu zapewnienia zadanych parametrów powietrza w hali basenu, w całej objętości hali konieczna jest właściwa dystrybucja oraz ruch powietrza. Miejscami wymagającymi szczególnej ochrony przed kondensacją są chłodne powierzchnie przegród zewnętrznych. Najwyższe współczynniki przenikania ciepła posiadają okna, drzwi szklane oraz elementy konstrukcyjne budynku. Często wykorzystywany materiał konstrukcyjny - jakim jest drewno - wymaga szczególnej ochrony.
Projektanci konstrukcji drewnianych zalecają, aby wilgotność względna w okresie całego roku bezwzględnie nie przekraczała 55%. Dla parametrów obliczeniowych w hali basenu temperatura punktu rosy wynosi 17÷21ºC.
Aby zapobiec kondensacji wilgoci na powierzchniach okien oraz drzwi zewnętrznych stosuje się nawiew powietrza ciepłego i suchego wzdłuż powierzchni przeszklonych. Do wprowadzenia powietrza do hali basenu z centrali klimatyzacyjnej oraz dla zapewnienia właściwego zasięgu strumienia powietrza nawiewanego, korzystnie jest stosować nawiewne szyny szczelinowe. Dają one możliwość nawiewu powietrza o określonym profilu wypływu wzdłuż powierzchni przeszklonych z prędkością 4÷5 m/s.
Nawiew powietrza do hali basenu należy umieszczać poza strefą przebywania ludzi. Usuwanie wilgotnego powietrza z hali basenu następuje w wyższych punktach hali. Przepływ powietrza należy zorganizować w sposób nie dopuszczający do bezruchu powietrza w którymkolwiek miejscu.
Analizowane wyniki badań potwierdzają, że przyjęcie parametrów powietrza zewnętrznego na poziomie 9,0 g/kg powoduje przekroczenie dopuszczalnych parametrów wilgotności na hali basenu. Powoduje to konsekwencje dwojakiego rodzaju: po pierwsze znaczące pogorszenie odczucia komfortu cieplnego użytkowników basenu. Po drugie - w przypadku znaczącej dobowej amplitudy temperatury wystąpić może zjawisko kondensacji na chłodnych powierzchniach.
Obserwując trendy klimatyczne wskazujące na rosnącą wilgotność powietrza zewnętrznego w okresie letnim, autorzy artykułu wnioskują na podstawie powyższego, że dobrą praktyką inżynierską powinno stać się dobieranie urządzeń wentylacyjno-klimatyzacyjnych na parametry powietrza zewnętrznego określone w Polskiej Normie.
Komfort cieplny i wilgotność
Komfort termiczny jest obok jakości powietrza wewnętrznego, poziomu hałasu, czy wystroju wnętrza, istotnym elementem pozytywnego odbioru otaczającego środowiska. Z uwagi na stale wydłużający się czas spędzany, zarówno w życiu zawodowym, jak i pozazawodowym w pomieszczeniach, w których warunki środowiska są sztucznie kształtowane przez urządzenia klimatyzacyjne, niezbędne jest zaprojektowanie parametrów powietrza wewnętrznego w taki sposób, aby przebywanie w nich nie prowadziło do zaburzeń zdrowotnych.
Między człowiekiem a otoczeniem stale odbywa się przepływ energii cieplnej, którego kierunek zmienia się wraz ze zmianą temperatury ciała ludzkiego i warunków otoczenia, zwanych łącznie mikroklimatem. Warunki mikroklimatyczne kształtują się pod wpływem naturalnych czynników klimatycznych oraz w wyniku świadomej lub nieświadomej działalności człowieka.
Komfort cieplny - jest to taki zespół wartości parametrów meteorologicznych przy którym większość ludzi czuje się najlepiej i nie odczuwa ani ciepła ani chłodu. Głównym elementem, który powinien zapewnić człowiekowi komfort cieplny jest odzież, w różnych warunkach środowiska termicznego, oraz przy różnym wysiłku fizycznym. Ubiór wyraźnie zmienia możliwości termoregulacyjne organizmu.
Jako praktyczną miarę termoizolacyjności odzieży wprowadzono jednostkę „clo” , zakładając, że 1 clo równa się izolacyjności zwykłego ubioru, używanego w pomieszczeniach termo neutralnych przez osobę siedzącą w spoczynku. Dokładniejszą (bardziej poprawną) definicją jednostki clo jest równowartość insulacji potrzebnej do utrzymania średniej ważonej temperatury skóry człowieka na poziomie ok.
Metabolizm to strumień cieplny wytwarzany przez człowieka w procesach utleniania zachodzącego w jego ciele (ciepło metaboliczne), odniesiony do jednostki pola powierzchni ciała. Metabolizm który zmienia się z poziomem aktywności wyrażany jest w jednostkach „met” lub W/m2 (1 met = 58,2 W/m2).
Bilans cieplny organizmu w obszarze komfortu cieplnego jest zrównoważony. Oddawanie ciepła odbywa się przez promieniowanie i konwekcją oraz pocenie niewyczuwalne i przez układ oddechowy. Człowiek jest organizmem stałocieplnym (temperatura wewnętrzna ciała wynosi około 37°C). Żeby zachować ten stan musi być zapewniona równowaga pomiędzy zyskami i stratami ciepła, czyli musi być zrównoważony bilans ciepła.
Pierwszą normą, w której uwzględniono parametry środowiska wewnętrznego, jakie powinny być zachowane w pomieszczeniach przeznaczonych do stałego przebywania ludzi była norma PN-78/B-03421. Niespełnienie warunków komfortu termicznego może być spowodowane brakiem komfortu ze względu na ciepło lub zimno odczuwane przez całe ciało. W tym przypadku granice komfortu mogą być wyrażone wskaźnikami PMV i PPD.
Jak wynika z przeprowadzonych badań, niższa wilgotność powietrza w pomieszczeniach sprzyja lepszej ocenie przez użytkownika warunków panujących w pomieszczeniu. Potwierdza się to szczególnie przy jednoczesnej stosunkowo niskiej temperaturze powietrza. Z kolei wilgotności względnej wyższej od 50% przypisuje się wzrost narażenia na grypę i przeziębienia, a także zwiększoną emisję VOC (Volatile Organic Compounds - lotne związki organiczne). Jeszcze wyższa wilgotność powietrza sprzyja rozwojowi grzybów pleśniowych oraz związanych z tym reakcji alergicznych i zatruć toksynami. Silnie zawilgocone środowisko wewnętrzne powoduje również wzrost występowania chorób reumatycznych.
Biorąc pod uwagę wszystkie z powyższych ograniczeń, zakres optymalny wilgotności względnej powietrza to przedział od 30 do 50% RH. Wartości niższe (wilgotność względna ok. 30% RH) należy uznać za bardziej właściwe dla okresu zimowego, a wyższe (wilgotność względna ok.
Normy wilgotności względnej
Szczegółowe wymagania dotyczące wilgotności powietrza wewnętrznego zawarto w wycofanej przez PKN normie PN-B-03421:1978 oraz w przyjętej normie europejskiej PN-EN-15251:2012. Zgodnie z wycofaną normą (choć ciągle jeszcze popularną, używaną i co najważniejsze powołaną w warunkach technicznych) za optymalne wartości wilgotności względnej należy uznać przedział 40-60% RH, a za dopuszczalne do 30% RH w okresie zimy i do 70% RH latem.
Dla najwyższego poziomu oczekiwań (kategoria I) rekomendowana wartość w przypadku nawilżania to 30% RH, a w przypadku osuszania - 50% RH, dla kategorii II odpowiednio 25% RH i 60% RH, dla kategorii III odpowiednio 20% RH i 70% RH. Dodatkowo rozporządzenie wymaga, aby wilgotność względna powietrza w pomieszczeniach przeznaczonych do pracy z monitorami ekranowymi nie była mniejsza niż 40% RH (bez względu na typ monitora).
Metody regulacji wilgotności
Nawilżanie powietrza
Nawilżanie parowe wykorzystujące elektryczne wytwornice pary jest najpopularniejszym sposobem na wzrost wilgotności powietrza. Para wytworzona przez wytwornicę może być wprowadzana bezpośrednio do pomieszczenia (nawilżanie lokalne - miejscowe) lub wprowadzana lancą do kanału wentylacyjnego i dystrybuowana razem z powietrzem (nawilżanie centralne). Popularność elektrycznych wytwornic pary wynika z wygody stosowania i możliwości dokładnego regulowania wydatku pary.
Nawilżacze parowe montowane są zazwyczaj w głównych przewodach wentylacji nawiewnej za centralą wentylacyjno-klimatyzacyjną. Elektryczne wytwornice pary mogą działać na dwa sposoby. Pierwszy z nich to odparowanie wody na skutek przepływu prądu między elektrodami umieszczonymi w cylindrze wypełnionym wodą. Regulacja wydajności wynika ze zmiany poziomu wody wypełniającej cylinder i jest możliwa tylko w ograniczonym zakresie. Drugi sposób wykorzystuje rezystancyjne elementy grzejne. Zmiana sposobu powstawania pary umożliwia dużo dokładniejszą regulację wilgotności powietrza (nawet do ±0,5% RH).
Podstawową wadą elektrycznych wytwornic pary jest wysoki koszt energii elektrycznej. Zużycie energii elektrycznej można znacznie ograniczyć, stosując nawilżanie wodne. Energia elektryczna jest używana jedynie do rozpylenia wody do postaci drobnego aerozolu. Kropelki wody, odparowując, pobierają ciepło z powietrza, powodując obniżenie temperatury.
Nawilżanie wodne było technologią powszechnie stosowaną do lat 80. XX w. Odkrycie łatwo namnażającej się w wodzie termofilnej bakterii legionella pneumophila spowodowało gwałtowny spadek popularności tych systemów. We współczesnych konstrukcjach nawilżaczy wyposażonych w dysze atomizujące wodę lub połączenie dyszy i złóż zraszanych wyeliminowano obiegi wodne w układzie zamkniętym.
Osuszanie powietrza
Najczęściej osuszanie powietrza realizowane jest łącznie z chłodzeniem (klimatyzacją) przez wykroplenie pary wodnej na powierzchni chłodzącej. Warunkiem koniecznym wystąpienia wykroplenia jest uzyskanie temperatury powierzchni wymiennika niższej od temperatury punktu rosy. Praca chłodnicy w trybie osuszania powoduje najczęściej nadmierne wychłodzenie powietrza.
Konieczne jest wtedy wtórne podgrzanie powietrza nawiewanego, aby wprowadzone do pomieszczenia nie powodowało dyskomfortu użytkowników. Przyczynia się to do znacznego zapotrzebowania na energię zarówno chłodniczą, jak i cieplną.
Jeśli wymagania co do wilgotności nie są nazbyt rygorystyczne, to najczęściej można ze sterowania wilgotnością w okresie letnim zrezygnować. W pomieszczeniach specjalnych (magazyny, muzea, basen) można stosować osuszacze lokalne kondensacyjne (działające na podobnej do powyższej zasadzie) lub osuszacze absorpcyjne, w których wilgoć pochłaniana jest przez materiał osuszający (desykant).
Wilgotność w halach basenowych
Zamknięte przestrzenie i kryte baseny - to prawie zawsze pojawienie się skroplin na ścianach, oknach i suficie. Normalne wskaźniki względnej wilgotności powietrza wynoszą 55-60%. Im więcej wilgotności w powietrzu, tym trudniej oddychać.
Obecnie istnieją pewne wymagania i przepisy dotyczące charakterystyki mikroklimatu i normalnej wymiany powietrza w pomieszczeniach wykorzystywanych do wyposażenia basenów. Wybór osuszacza do basenu może być trudnym zadaniem, dlatego najlepiej zasięgnąć profesjonalnej pomocy.
Takie osuszacze wykorzystują różne techniki usuwania wilgoci z powietrza. Proces ten pozostawia kondensat w osuszaczu. Sprzęt może zebrać od 10 do 100 litrów wody, ale to zależy od wybranej marki i modelu. Proces ten zapobiega cyrkulacji dużej ilości zimnego powietrza w strefie basenu, co może stworzyć niewygodne i szkodliwe dla zdrowia środowisko.
tags: #wilgotność #powietrza #na #halach #basenowych #normy
