2. Stan badań nad środowiskiem wewnętrznym w basenach krytych
2.4. Rekomendacje dla systemów kontroli środowiska wewnętrznego
2.4.1. Parametry wody i powietrza
Parametry wody i powietrza powinny być dostosowane przede wszystkim do przeznaczenia basenu. Przykładem doboru odpowiedniej temperatury dla użytkowników basenu mogą być badania [46] dotyczące komfortu cieplnego w budynkach mieszkalnych.
Analogią do hali basenowej może być łazienka w domu mieszkalnym. Tak samo jak w przypadku basenu, w łazience przebywają ludzie rozebrani (pływacy), ale także ubrani (trenerzy, ratownicy, widzowi). Badania sprawdzały odczucia temperatury różnych osób, które były mokre, biorąc pod uwagę, że czas przebywania w łazience (a na pływalni czas bycia mokrym i poza wodą) jest ograniczony. Otrzymano zakres komfortowych temperatur 21÷30,5oC. Temperatura powietrza, która wydaje się komfortowa dla 80% osób biorących udział w badaniu, to 28,6÷30,1oC. Tabela 2.10. przedstawia parametry wody i powietrza, jakie będą przyjmowane w analizach porównawczych systemów wentylacyjnych hal basenowych.
Tab.2.10. Parametry wody i powietrza przyjmowane jako optymalne dla basenu sportowego
Temperatura wody 𝑡𝑤 28℃
Temperatura powietrza 𝑡𝑝 30℃
Wilgotność powietrza dzień 𝜑𝑝,𝑑𝑧𝑖𝑒ń 60%
Wilgotność powietrza noc 𝜑𝑝,𝑛𝑜𝑐 65%
Prędkość powietrza przy niecce basenowej 𝑤 0,15𝑚 𝑠 Różnica zawartości wilgoci w powietrzu
wywiewanym i nawiewanym ∆𝑥
5𝑘𝑔𝑔 (4-6𝑘𝑔𝑔)
2.4.2. Podział hali basenowej na strefy
W halach basenowych można zdefiniować kilka stref o różnych potrzebach cieplno-wilgotnościowych, rozdział powietrza projektowany dla hali basenowej powinien być rozdziałem strefowym. System strefowy pozwala na poprawienie komfortu cieplnego użytkowników, zapewniając odpowiednie parametry powietrza dla danej strefy, i zmniejsza koszty eksploatacyjne obiektu, ponieważ pewne strefy nie muszą mieć zapewnionych wysokich parametrów powietrza, gdy nie przebywają w nich ludzie [12,54,55]. W kolejnych punktach omówiony zostanie podział obiektu na strefy wraz z ich charakterystyką. Rozdział powietrza dla rozdziału powietrza strefowego przedstawiony jest w rozdziale 3.2.3.
Strefa niecki basenowej
Najważniejszą strefą obiektu jest oczywiście strefa niecki basenowej. Strefa ta zdefiniowana jest jako bezpośredni obszar, w którym przebywają główni użytkownicy obiektu – pływacy, czyli strefa w pobliżu wody. Rozszerzona powinna być ona również
o strefę przebywania trenerów i ratowników, czyli przestrzeń dookoła niecki basenowej o wysokości około 2 m.
Strefa niecki basenowej charakteryzuje się dużymi zyskami wilgoci powstającymi z parowania z powierzchni wody. Dodatkowo w tej strefie występuje emisja szkodliwych związków chemicznych powstających przez kontakt wprowadzonych do wody związków organicznych z produktami ubocznymi dezynfekcji wody basenowej, nazywanych produktami ubocznym procesu dezynfekcji wody, gdy do dezynfekcji używane są związki chloru lub bromu. Związki te są cięższe od powietrza, więc zbierają się nad powierzchnią wody i są wdychane przez pływaków. Skutki zdrowotne tego zjawiska omówione zostały w rozdziale 2.2.1.
Rys. 2.13. Strefa niecki basenowej w przekroju i rzucie
W strefie niecki basenowej należy zapewnić parametry powietrza uwzględniające potrzeby użytkowników, zatem doprowadzić odpowiedni strumień powietrza świeżego, usunąć szkodliwe związki chemiczne, usunąć powstające zyski wilgoci. Temperatura oraz prędkość przepływu powietrza w tej strefie powinna być taka, żeby mokre osoby wychodzące z basenu nie odczuwały przeciągów i nie miały odczucia dyskomfortu. Wilgotność powietrza powinna być taka, żeby przy zminimalizowaniu parowania wody nie przekroczyć krzywej duszności. Dokładne parametry powietrza w tej strefie omówiono w rozdziale 2.1.2.
Strefa niecki basenowej charakteryzuje się małą zależnością od czynników klimatycznych, szczególnie w obiektach o dużych trybunach i małych powierzchniach przeszkleń. Jest ona wydzielona i ma specjalne wymagania, dlatego właściwe jest osobne przygotowywanie powietrza tylko dla niej.
Strefa widowni
Widownia w obiektach basenowych jest rzadko używana. Należy jednak pamiętać, że widzowie, przychodząc na zawody, są ubrani, więc temperatura tej strefy powinna być odpowiednio niższa w porównaniu do strefy niecki basenowej. Zapewnianie takich samych parametrów osobom rozebranym przebywającym w strefie niecki basenowej oraz ubranym widzom powoduje duże odczucie dyskomfortu tych drugich.
Rys. 2.14. Strefa widowni
Z uwagi na częstotliwość użytkowania należy wydzielić system wentylacji tej części obiektu. W przypadku wydzielonej strefy dla widzów układ wentylacyjny może zapewnić odpowiednie parametry powietrza dla osób ubranych, ale być włączany jedynie wtedy, gdy odbywają się zawody. W pozostałym czasie układ ten może być wyłączony. Czasowe włączenie tego układu zapewni komfort cieplny widzom, a wyłączenie spowoduje oszczędność energii zużywanej przez obiekt.
Strefa konstrukcji budynku – Strefa podstropowa
Jednym z największych problemów w hali basenowej jest wykraplanie się wilgoci na przegrodach zewnętrznych obiektu. Związane jest to z wysoką temperaturą powietrza wewnętrznego, wysoką wilgotnością względną powietrza wewnątrz obiektu, parowaniem wody z powierzchni basenu oraz ze zbyt dużymi współczynnikami przenikania ciepła przegród zewnętrznych.
Strefa podstropowa powinna być wydzielona i odpowiednio zabezpieczona z uwagi na swoją dużą powierzchnię. Niewydzielanie tej strefy powoduje, że w pobliżu dachu jest tak samo wysoka temperatura jak w strefie niecki, więc straty ciepła przez przenikanie przez dach są bardzo duże. Ograniczenie tych strat może się odbywać poprzez zastosowanie obiegu powietrza recyrkulacyjnego i nieznaczne obniżenie temperatury powietrza w tej strefie.
Rys. 2.15. Strefa podstropowa
Dodatkowo należy używać materiałów o niskich współczynnikach przenikania ciepła.
Im niższy współczynnik danej przegrody, tym temperatura punktu rosy jest wyższa i ryzyko wykraplania się wilgoci na jej powierzchni mniejsze.
Strefa konstrukcji budynku – Strefa przegród przeszklonych
Przeprowadzone zostały analizy dotyczące temperatury punktu rosy dla okien o różnych współczynnikach przenikania ciepła oraz różnych parametrach wewnętrznych obiektu [57]. Na wykresie (rys. 2.16.) przedstawiono wyniki tych analiz dla typowych parametrów powietrza w hali basenowej i współczynników przenikania ciepła okien w zakresie 0,8÷1,6 W/(m2.K). Obszar zaznaczony kolorem żółtym określa możliwość wykraplania się wilgoci na powierzchni okien.
Rys. 2.16. Ryzyko wykroplenia wilgoci na powierzchniach przeszklonych o różnych współczynnikach przenikania ciepła (opracowanie własne)
Z analiz wynika, że przy zastosowaniu okien o dobrych parametrach termicznych ryzyko wykraplania się wilgoci jest niewielkie. Na wykresie (rys. 2.16.) zaznaczono dwie wersje parametrów wewnętrznych hali basenowej dla dnia i nocy według tabeli 2.10.
Rys. 2.17. Strefa przegród przeszklonych
Przegrody przeszklone są najsłabszym punktem w konstrukcji budynku w aspekcie strat ciepła przez przenikanie oraz możliwości wykraplania wilgoci na ich powierzchni z uwagi na stosunkowo wysokie współczynniki przenikania ciepła. Stosowanie okien o relatywnie niskich współczynnikach przenikania ciepła, na przykład 0,8÷1,3 W/(m2.K), przy
19
odpowiednio dobranych parametrach wewnątrz hali basenowej eliminuje to zjawisko poprzez podwyższoną temperaturę punktu rosy. Należy zatem zwracać uwagę na odpowiednio dobierane parametry materiałów budowlanych używanych dla hali basenowej. Ma to szczególnie duże znaczenie przy projektowanych obiektach.
Jeżeli nie ma możliwości stosowania okien o niskich współczynnikach, niebezpieczeństwo wykraplania się wilgoci wzrasta. W takiej sytuacji bliskie otoczenie przegród przeszklonych powinno być traktowane jako osobna strefa obiektu i zabezpieczone odpowiednim systemem wentylacyjnym. Nie jest celowe stosowanie tej samej centrali wentylacyjnej dla niecki basenowej, zabezpieczenia dachu oraz okien, ponieważ dla celów ich zabezpieczenia zastosowane może być powietrze obiegowe i o innych temperaturach niż dla strefy przebywania ludzi, dlatego powinny być to wydzielone strefy.
Gdy zastosowane materiały budowlane charakteryzują się niskimi współczynnikami przenikania ciepła, układ zabezpieczający także powinien być zaprojektowany, gdyż może się zdarzyć, że będą występowały bardzo niskie temperatury powietrza zewnętrznego, co spowoduje, że temperatura punktu rosy będzie przekroczona i nastąpi wykroplenie wilgoci.