Prawidłowe zaprojektowanie wentylacji i klimatyzacji basenu nie jest zadaniem prostym. Isnieje conajmniej kilkadziesiąt różnych metod jakimi można obliczyć niezbędą ilość powietrza dla asymilacji zysków wilgoci na basenie. W Polsce żadna z metod nie zyskała statusu normy lub rozporządzenia, więc istnieje mówiąc kolokwialnie "wolna amerykanka". Nasi zachodni sąsiedzi mają tą kwestię uregulowaną prawnie i na terytorium Niemiec, obowiązuje norma VDI 2089, którą ja osobiście również stosuję przy wymiarowaniu wentylacji/klimatyzacji basenu. Jednakże należy zwrócić uwagę, że norma ta nie wyczerpuje w żaden sposób zagadnienia wentylacji/klimatyzaji basenu. Dlaczego? dlatego że pozwala jedynie na określenie zysków wilgoci od niecki basenowej, mokrych posadzek, atrakcji wodnych, zysków ciepła mokrego, suchego i utajonego i na tej podstawie zwymiarować wymagany strumień powietrza dla asymilacji zysków wilgoci, ale nie pozwala, na takie zaprojektowanie systemu wentylacji/klimatyzacji, aby utrzymał w pomieszczeniu hali basenowej zakładanej temperatury.
Aby to zrobić, należy wziąć pod uwagę obciążenie cieplne hali hasenowej w okresie letnim, wynikające z zysków ciepła przez przegrody (przeźroczyste i nieprzeźroczyste), zaś w zimie straty ciepła obliczone za pomocą normy EN 12831.
Przeprowadzmy zatem przykład obliczeniowy bazując na normie VDI 2089, wykorzystując moduł KHB programu IX-CHART, jak również następujące założenia:
Hala basenowa o powierzchni nicki basenowej 312m2
Mokre posadzki stanowiące 50% powierzchni niecki basenu
Atrakcje wodne: gejzer + grzybek + jacuzi
Obliczone obciążenie cieplne w lecie od przegród, oświetlenia obliczone programem Teknosim 2000 firmy Lindab wyniosły Qtw~39kW
Obliczone starty ciepła hali basenowej obliczone programem instalsoft wg. EN 12831 na Qw=75kW
Temperatura w wody w basenie +28oC
Temperatura w hali basenowej +30oC
Wilgotność względna maksymalna RH=55%
Ok. zatem wybieramy moduł kalkulatora hal basenowych i wpisujemy dane zgodnie z założeniami:
Otrzymaliśmy z obliczeń następujące informacje:
Wymagana niezbędna ilość powietrza wentylacyjnego dla asymilacji zysków wilgoci wynosi 30952m3/h
Całkowite zyski wilgoci basenu wyniosły wc=97,2kg/h
Zyski ciepła mokrego (napiszę dla uproszczenia utajonego choć to nie to samo) wyniosły Ql=68,9kW
Zyski ciepła suchego (napiszę dla uproszczenia jawnego choć to nie to samo) wyniosły Qs=-3,9kW
Zatem zyski ciepła całkowitego od niecki basenu i atrakcji wynoszą Qtsp=Ql+Qs=65kW
Obliczmy jeszcze całkowite zyski ciepła obejmującego wszystkie źródła w lecie, czyli Qt=Qtsp+Qtw=65+39=104kW
Aby utrzymać temperaturę na hali basenowej +30oC w lecie oczywistym jest że musimy nawiewać powietrze o temperaturze niższej niż temperatura samej hali, a dodatkowo musimy odprowadzić obliczone 97,2kg/h wilgoci. Jeśłi założymy że dopuszczalna różnica temperatur pomiędzy temperaturą powietrza nawiewanego do hali basenowej, a temperaturą w hali basenowej, aby utrzymać komfort ludzi przebywających na obiekcie wynosi nie więcej niż 5K to musimy dokonać korekty obliczeń strumienia powietrza wentylacyjnego/klimatyzacyjnego, który będzie w stanie takie warunki osiągnąć. Czyli minimalna temperatura nawiewu jaką możemy zastosować to +25oC.
Tu z pomocą znowu przychodzi nam wykres Psychrometryczny/Molliera, a konkretnie użyję modułu KCW. który zwolni mnie ze żmudnego procesu obliczania wszystkiego i rysowania na wykresie.
Zatem wpisuję dane do kalkulatora i wyniki wyglądają następująco:
W pkt. 1 definiujemy parametry powietrza czerpanego, następnie w pkt. 2 wybieramy opję obliczania stumienia powietrza z bilansu ciepła, w punkcie 3 podajemy obliczone zyski ciepła całkowitego i wilgoci, w punkcie 4 określamy wymaganą temperaturę powietrza w pomieszczeniu, w punkcie 5, określamy temperaturę powietrza za chłodnicą i temperaturę ścianki chłodnicy. Te dwa parametry możemy iteracyjnie modyfkować, tak aby otrzymać obliczony wcześniej strumień powietrza wentylacyjnego. Pamiętać należy jednak, aby nie przekroczyć zakładanej dt=5K, co mamy tu akurat spełnione, gdyż temperatura nawiewu jaka jest potrzebna aby odprowadzić obliczone zyski ciepła i wilgoci wyniosła +26,6oC czyli dt=3,4oC. W punkcie 76 możemy odczytać wymaganą moc chłodniczą jaką należy dostarczyć z urządzenia chłodniczego oraz ilość wykroplonej wody z powietrza czerpanego, w tym wypadku potrzebujemy 92,6kW mocy chłodniczej.
Na wykresie moliera takie procesy wyglądają następująco:
Oczywiście gdyby okazało się że zyski ciepła są większe a niemożliwe było by osiągnięcie dt=5K, wtedy należało by zwiększyć ilość powietrza wentylacyjnego, gdyż warunkiem wymiarującym wymagany strumień, nie była by tu ilość wody, jaką trzeba usunąć, a ilość ciepła aby utrzymać temperaturę.
Możemy sobie nawet to sprawdzić co by się stało ze strumieniem powietrza gdyby zyski ciepła wyniosły o 50kW wiećej czyli 154kW a nie 104kW, i temperatura nawiewu wyniosła by minimum +25oC. Wynik poniżej:
Wymagany strumień powietrza wyniósł by wtedy 50.700m3/h, a wymagana moc chłodnicza wzrosła do 198kW! Jeśli zatem wzięlibyśmy tylko pod uwagę zyski wilgoci i zastosowali mniejszy strumień powietrza, to co prawda udało by się odprowadzić zyski wilgoci, ale nie dotrzymalibyśmy projektowanej temperatury +30oC. :(
Ok, ale wróćmy do wcześniejszego przykładu, tylko policzmy jeszcze wariant zimowy.
Zyski ciepła na hali hasenowej są te same, zmieniły się natomiast warunki zewnętrzne i zyski od przegród zmieniły się w starty ciepła.
Teraz nasz bilans wygląda następująco:
Zyski wilgoci wc=97,2kg/h
Zyski ciepła Qt=65kW-75kW=-10kW, zatem do hali basenowej musimy dostarczyć wraz z powietrzem wentylacyjnym +10kW, aby zrekompensować te straty, co będzie się objawiało koniecznością nawiewu powietrza cieplejszego o pewne dt, niż temperatura hali hasenowej.
Ze względu, że w zimie, powietrze wentylacyjne jest suche, nie ma potrzeby używania układu chłodniczego, dla osuszenia powietrza. wystarczy powietrze zewnętrzne. Jednak w czasie mrozów powietrze jest tak suche, że konieczne jest nawet zastosowanie recyrkulacji powietrza, aby nie przesuszać niepotrzebnie powietrza intensyfikując parowanie i zwiększyć odzysk ciepła, bo bądz, co bądz, recyrkulacja jeśli jest możliwa jest najlepszą metodą odzysku ciepła. Poza odzyskiem ciepła na komorze mieszania stosujemy również obrotowy wymiennik ciepła, który dodatkowo pozwala odzyskać energię.
Obliczenia wykonamy dla temperatury -20oC i RH=100%.
Wyniki z kalkulatora central wentylacyjnych:
Aby zatem z hali basenowej odprowadzić 97,2kg/h wilgoci i jednocześnie dostarczyć 10kW ciepła w celu utrzymania temperatury, przy tym samym strumieniu powietrza jak w lecie czyli 30888m3/h, musimy zastosować stopień recyrkulacji powietrzea równy 80,315% i przegrzać powietrze w stosunku do temperatury hali basenowej o dt=1,013oC, czyli nawiać powietrze o temperaturze 31,013oC, co wymagać będzie dostarczenia do nagrzewnicy mocy w ilości 34,43kW. Podany stopień recyrkulacji możemy zastosować tylko pod warunkiem, że dostarczana ilość powietrza świeżego w tym wypadku ~5000m3/h, będzie wystarczająca ze względów higienicznych dla ludzi przebywających w hali basenowej. Zakładając jako minimum 30m3/h*osoba, w hali basenowej mogło by przebywać jednocześnie około 166osób.
Procesy na wykresie Molliera pokazałem poniżej:
Reasumując, w przypadku tego konkretnego przypadku strumień powietrza mógł być przyjęty zgodnie z VDI 2089, należy jednak wziąć pod uwagę zawsze obliczeniowe obciążenie cieplne i dokonać pełnej analizy, aby być pewnym, że zaprojektowany system wentylacyjny utrzma zarówno wilgotność jak i temperaturę na właściwym poziomie. U nas wymagany strumień nawiewu powietrza to V=30888m3/h, wymagana moc chłodnicza Qc=92,6kW, a wymagana moc grzewcza Qh=34,4kW.
Jak widać nie jest to zadanie proste, ale postępując krok po kroku zgodnie z powyższą procedurą i mając w zanadżu IX-CHART, jest to względnie szybkie do "ogarnięcia".
Zapraszam Cię drogi czytelniku do pobrania programu i samodzielnej ekploracji narzędzia.
Jeśli dodatkowo chciał byś się odwdzięczyć mi za przekazaną wiedzę i chcesz aby ten portal się rozwijał dalej esz postawić mi kawkę, za co będę bardzo wdzięczny :)
Comments