Niezbędny strumień powietrza świeżego

Liczba osób w hali basenowej jest zmienna i zależy od charakteru obiektu, jego lokalizacji oraz godziny dnia oraz dnia tygodnia, zatem ilość dostarczanego powietrza świeżego powinna być zmienna.

Tab.2.4.Strumień powietrza świeżego w krytych basenach wg wytycznych krajowych

Wytyczne

Kryterium ograniczenia stężeń zanieczyszczeń (ditlenek węgla)

Lepszym sposobem na określenie niezbędnego strumienia powietrza świeżego wydaje się kryterium ograniczenia stężeń zanieczyszczeń. wydatek energetyczny mają pływacy wyczynowi podczas codziennego wysiłku. Pływanie rekreacyjne, jednak dalej intensywne, czyli pływanie ciągiem bez zatrzymywania się, to 200 𝑊, a pływanie typowo rekreacyjne można uznać za wykonywanie pracy średniej 150 W.

Obliczony strumień powietrza świeżego niezbędny do zapewnienia jakości powietrza zależnej od stężenia ditlenku węgla utrzymywanej na poziomie 1000 ppm przedstawiona jest w tabeli 2.5. Stężenie ditlenku węgla w powietrzu zewnętrznym przyjęto jako ke=350 ppm, stężenie dopuszczalne kmax=1000 ppm, a współczynnik nierównomierności rozprzestrzeniania się zanieczyszczeń pominięto.

Tab.2.5. Strumień powietrza świeżego niezbędny do uzyskania stężenia CO2 na poziomie 1000 ppm przypadający na osobę w zależności od intensywności wysiłku fizycznego

Rodzaj pływania

Pływanie rekreacyjne średnia praca 140 20,2 31,0

Dodatkowo analizując intensywność wysiłku fizycznego, należy uwzględnić powierzchnię wody przypadającą na 1 osobę pływającą. Dla pływaków wyczynowych, których trening jest intensywny, maksymalna liczba osób przypadających na 1 tor pływacki powinna wynosić maksymalnie 5. Dla pływania rekreacyjnego intensywnego można przyjąć 6–7 osób na tor, a w przypadku pływania rekreacyjnego przyjmuje się od 8 do 10 osób na jeden tor. Zestawienie tych powierzchni przedstawia tabela 2.6. Powierzchnię wody przypadającą na 1 użytkownika można również znaleźć w [7]. Przyjęte wartości są podobne.

Tab.2.6. Powierzchnia wody przypadająca na osobę w zależności od typu użytkowania basenu

Rodzaj pływania

Pływanie rekreacyjne 8 5÷6,5

Wykres na rysunku 2.5. przedstawia opisane wyżej zależności. Przyjęto strumień powietrza świeżego przypadający na osobę w zależności od wysiłku fizycznego oraz różną liczbę osób pływających. Na wykresie odłożono wartości odpowiadające powierzchni wody przypadającej na osobę według tabeli2.6.

Rys. 2.5. Strumień powietrza świeżego w odniesieniu do powierzchni wody przypadającej na 1 osobę (opracowanie własne)

Zwiększony wysiłek fizyczny powoduje zwiększone zapotrzebowanie na powietrze świeże, które powinno być dostarczone do pomieszczenia. Jednak zwiększona intensywność pływania wymaga większej ilości miejsca. Linia czarna na wykresie wyznacza niezbędny strumień powietrza świeżego, który niezależnie od intensywności wysiłku fizycznego użytkowników basenu, jest stały i wynosi 5,5 m³/(h^.m²B).

Kryterium ograniczenia stężeń zanieczyszczeń (chloroform, chloraminy)

Ważną kwestią przy doborze strumienia powietrza jest zwrócenie uwagi na obecność szkodliwych związków chemicznych. Część tych związków, powstających przez kontakt chloru dodawanego do wody z substancjami organicznymi wprowadzanymi do wody przez użytkowników, formuje się w związki lotne, cięższe od powietrza, które utrzymują się nad powierzchnią wody i są wdychane przez pływaków. Priorytetem powinno być ich usuwanie poprzez zastąpienie powietrza usuwanego świeżym.

Dopuszczalne stężenie zanieczyszczeń w powietrzu określone są w Rozporządzeniu Ministra Pracy i Polityki Społecznej w sprawie najwyższych dopuszczalnych stężeń i natężeń czynników szkodliwych dla zdrowia w środowisku pracy [102] i wynoszą: dla chloru 1,5 mg/m³, a dla chloroformu (który według rozdz. 2.2.1. może być traktowany jako związek reprezentatywny dla THM) o 1,5 mg/m³. Dopuszczalne wartości stężeń związków chemicznych przedstawione są również w Rozporządzeniu Ministra Ochrony Środowiska w sprawie dopuszczalnych wartości stężeń substancji zanieczyszczających powietrze [101].

Odnoszą się one do okresu przebywania w pomieszczeniu, w którym te zanieczyszczenia się znajdują. Dla chloru wartości dopuszczalne w Rozporządzeniu wynoszą: 100 μg/m³ dla czasu przebywania w obiekcie do 30 min, 30 μg/m³ w odniesieniu do czasu przebywania w obiekcie 24 godziny i 7 μg/m³ jako stężenie średnie w całym roku. Dla chloroformu wartości te to odpowiednio 200 μg/m³ , 100μg/m³ i 25 μg/m³.

Ponieważ 80% THM jest absorbowane przez skórę, wartości dopuszczalne dla wody basenowej powinny być bardziej restrykcyjne niż dla wody pitnej [84].

0,0

Powierzchnia wody na osobę [m²_B/os]

Trening - pływanie wyczynowe Pływanie intensywne Pływanie rekreacyjne

W wytycznych zagranicznych można znaleźć dane na temat dopuszczalnych stężeń trichloraminy, która również jest produktem ubocznym dezynfekcji wody i w postaci lotnej trafia do powietrza. Według danych światowej Organizacji Zdrowia stężenie trichloraminy wynosi 0,5 mg/m³, a według Bernarda 0,3 mg/m³ [4].

Pływacy wyczynowi, ratownicy, trenerzy przebywają w hali basenu 5–8 godzin dziennie, zatem należałoby przyjąć jako wartości graniczne wartości najbardziej restrykcyjne, czyli dla chloru 7 μg/m³, a dla chloroformu 25 μg/m³.

W Polsce jest niewiele wyników pomiarów stężeń zanieczyszczeń produktów ubocznych procesu dezynfekcji wody w powietrzu w basenach pływackich [51,52]. Liczne dane natomiast można znaleźć w literaturze zagranicznej [2,4,9,10,18,19,26,28,29,30,35, 59,67]. Badania skupiają się przede wszystkim na pomiarze trihalometanów oraz chloramin w wodzie, ale niektóre z nich również przedstawiają stężenia tych związków w powietrzu.

Wyniki tych badań przedstawia tabela 2.7.

Przedstawione w tabeli 2.7. dane wskazują, że stężenia THM są w większości przypadków przekroczone. W publikacjach [1,19] wartości stężeń zanieczyszczeń mierzone były nie tylko w hali basenowej, ale także w innych miejscach obiektu basenowego, takich jak maszynownia czy recepcja. W miejscach tych stężenia dopuszczalne według polskich rozporządzeń nie były przekroczone.

Jedynie w przypadku badań, które wykonane były na modelu basenu w skali 1:50 [52], i przy zastosowaniu specjalnej metody dezynfekcji wody stężenia THM w wodzie i powietrzu są bardzo niskie, ale wynika to przede wszystkim z tego, że jest to basen jedynie modelowy, a nie użytkowany.

Warto zwrócić uwagę, że na ilość powstających THM wpływa liczba kąpiących się osób oraz intensywność pływania [51,84]. Wiąże się to z wprowadzaniem zaburzeń, które powodują intensyfikację przechodzenia tych związków z wody do powietrza. Zauważono, że w przypadku obiektów rekreacyjnych, w których występują atrakcje wodne, takie jak zjeżdżalnie czy basen ze sztuczną falą, mierzone wartości tych związków są wyższe. Wpływ ma również to, co użytkownicy wnoszą na sobie: pot, kremy, produkty kosmetyczne [59].

Tab.2.7.Stężenia THM w powietrzu według literatury polskiej i zagranicznej Zmierzone stężenie THM [[𝜇𝑔/𝑚³] Źródło

Problemem w wyznaczeniu strumienia powietrza świeżego według kryterium ograniczenia zanieczyszczeń jest określenie strumienia zanieczyszczenia wydzielanego w pomieszczeniu.

Wiadomo, że problem emisji zanieczyszczeń w przypadku basenów dotyczy głównie okresu użytkowania basenu. Na tworzenie się tych szkodliwych związków wpływa ilość substancji organicznych wprowadzanych do chlorowanej wody. Związki organiczne wprowadzane są do wody wraz z użytkownikami basenu. Są nimi: pot, mocz, naskórek, balsamy do ciała, włosy. To przez kontakt tych substancji z chlorem powstają trihalometany i chloraminy.

Liczba użytkowników, jak również ich higiena przed wejściem do basenu znacząco wpływają na jakość powietrza w hali basenowej, ponieważ ilość substancji organicznych wprowadzanych do chlorowanej wody basenowej jest tym większa, im większa frekwencja na basenie. Dodatkowo ruchy pływaków i wzburzanie przez nich wody powodują przechodzenie powstałych w wodzie związków w stan lotny [1].

Przeprowadzono badania, w których mierzono stężenie chloroformu przed wejściem pływaków do wody i po skończonym treningu. Wzrost stężenia tego związku w powietrzu po treningu był znaczny [1].

Z analiz przeprowadzonych przez autorów [15] wynika, że zwiększanie krotności wymian powietrza zmniejsza ilość szkodliwych związków (trichloramin) do poziomów przedstawionych w normach. Zatem poprzez pomiar ilości szkodliwych substancji w powietrzu powinno się regulować pracą centrali wentylacyjnej, aby strumień powietrza świeżego zapewniał rozrzedzenie zanieczyszczeń i usunięcie ich z pomieszczenia.

Strumień powietrza zewnętrznego w nocy

Strumień powietrza świeżego zależy od liczby osób przebywających w obiekcie. Nie ma większego sensu dostarczanie zimnego, zewnętrznego powietrza, gdy obiekt jest nieużywany. W okresie nocnym powietrze zewnętrzne może być dostarczane jedynie z uwagi na jego potencjał osuszania, czyli w ilości pozwalającej usunąć zyski wilgoci z parowania wody, które to parowanie z powodu braku o tej porze użytkowników jest małe. W takim przypadku strumień powietrza świeżego wynosi od około epś =15% w okresie zimowym do epś =50% w okresie letnim, gdy zawartość wilgoci w powietrzu zewnętrznym jest duża.

Wykresy na rysunkach 2.6. i 2.7. przedstawiają wyniki obliczeń procentowego udziału świeżego powietrza niezbędnego do osuszenia powietrza wentylacyjnego w okresie nocy z podziałem na zimę oraz lato dla wariantu 1 (według rozdziału 4.5.).

Strumień powietrza świeżego do osuszania powietrza w hali basenowej w nocy, gdy nie ma pływaków, a parowanie jest małe, wynosi około 15–20% strumienia powietrza nawiewanego. Jak wspomniano wyżej, zawartość wilgoci w tym okresie w powietrzu zewnętrznym to średnio 3,2 g/kg. Do zapewnienia wewnątrz hali basenowej wilgotności 70%

przy temperaturze 30^oC ten strumień powierza zewnętrznego jest wystarczający.

Rys. 2.6. Obliczony procentowy udział powietrza zewnętrznego w powietrzu nawiewanym w nocy (22:00-6:00), dla wariantu 1 (według tabeli 4.4.) – wariant wykorzystujący osuszanie powietrza

wentylacyjnego powietrzem świeżym (zima)

W okresie letnim, co widać na rysunku 2.7, strumień powietrza świeżego niezbędny do osuszania powietrza wewnątrz hali basenowej to ponad 20% (20÷40% oraz w kilku dniach letnich nawet ponad 50%). Wynika to z zawartości wilgoci w powietrzu zewnętrznym w tym okresie – 8,6 g/kg, przy czym w sierpniu 9,4 g/kg (najwyższa wartość to 13 g/kg w pierwszych dniach miesiąca).

Rys. 2.7. Obliczony procentowy udział powietrza zewnętrznego w powietrzu nawiewanym w nocy (22:00-6:00), dla wariantu 1 (według tabeli 4.4.) – wariant wykorzystujący osuszanie powietrza

wentylacyjnego powietrzem świeżym (lato)

Strumień powietrza zewnętrznego w dzień

Rozpatrując strumień powietrza jaki powinien być dostarczony do hali basenowej należy wziąć pod uwagę jego wartość oraz kierunek przepływu.

16

Procentowy udział powietrza zewnętrznego w powietrzu nawiewanym w nocy w okresie zimowym

Procentowy udział powietrza zewnętrznego w powietrzu nawiewanym w nocy w okresie letnim

Czerwiec Lipiec Sierpień

Strumień powietrza zewnętrznego, jaki powinien być dostarczony do hali basenowej w dzień, zależy od liczby osób przebywających w hali basenowej. Przeprowadzając analizy, należy przyjąć profil użytkowania basenu, który będzie tę liczbę osób zakładał. W praktyce przy regulowaniu przepływów powietrza w hali basenowej należy przewidzieć regulację tej ilości w zależności od parametrów powietrza wywiewanego z pomieszczania. Parametry te będą pośrednio informowały o liczbie osób użytkujących basen.

Jak wspomniano we wcześniejszych punktach, należy zwrócić uwagę na kryterium higieniczne określające strumień powietrza świeżego na osobę, a następnie sprawdzić, czy obliczona wartość jest wystarczająca do usunięcia szkodliwych związków chemicznych znajdujących się w powietrzu.

Przeprowadzając obliczenia, szczególnie gdy bierze się pod uwagę kryterium stężenia zanieczyszczeń, należy pamiętać, że używając recyrkulacji powietrza, wprowadzamy do hali basenowej usuwane związki szkodliwe.

Dobrą metodą do wyznaczenia niezbędnego strumienia powietrza świeżego byłoby mierzenie stężeń wewnątrz hali oraz ich zmiany przy doprowadzaniu różnych ilości powietrza zewnętrznego. Ponieważ jest to metoda trudna, być może dobrym sposobem byłby pomiar stężeń trichloraminy lub chloroformu dodatkowo w wodzie i na podstawie wspólnych pomiarów stężeń w wodzie i powietrzu przy różnym strumieniu powietrza zewnętrznego znalezienie zależności pozwalającej na regulację w centrali.

Niestety nie ma obecnie badań, które jednoznacznie określają, jaka jest emisja zanieczyszczeń, a w Polsce nie ma danych na temat pomiarów stężeń tych związków w powietrzu.

Należy zwracać uwagę również na kierunek przepływu wprowadzanego do hali basenowej powietrza świeżego. Skierowanie strumienia powietrza na przegrody zewnętrzne może powodować, że niedostateczna jego ilość będzie docierała do strefy przebywania ludzi.

Powietrze świeże dostarczane jest do pomieszczeń ze względów higienicznych, zatem wprowadzanie go do strefy przegród zewnętrznych wydaje się być błędne. Z uwagi na ludzi należałoby dostarczać powietrze świeże w strefę niecki basenowej, szczególnie biorąc pod uwagę omówiony wcześniej fakt dużej kubatury hali basenowej.

Kryterium krotności wymian

Kryterium krotności wymian jest przybliżoną metodą określania strumienia powietrza.

Zakłada strumień powietrza nawiewanego, jaki powinien być dostarczony do obiektu, a przedziały liczby wymian powietrza są tutaj bardzo szerokie. Może być wykorzystana w celu wskaźnikowego sprawdzenia zaprojektowanego strumienia powietrza.

Krotność wymian w hali pływalni powinna wynosić od 3 do 6 wymian na godzinę [106], bez podania strumienia powietrza świeżego. Krotność wymian w tym przypadku należy traktować jako niezbędny strumień powietrza nawiewanego do pomieszczenia w celu usunięcia zysków wilgoci, a nie jako niezbędny strumień powietrza świeżego.