Rozwiązania central wentylacyjnych basenowych

Przy doborze centrali wentylacyjnej powinno się brać pod uwagę: ilość parującej wody, strumień powietrza do odbioru zysków ciepła z parowania, strumień powietrza, który zapewni parametry komfortu, strumień powietrza do nawiewu na okna – do zabezpieczenia okien, strumień powietrza świeżego.

Bardzo ważną sprawą jest dobór odpowiednich materiałów, z których centrala jest zbudowana [86]. Materiały powinny być zabezpieczone przed korozją spowodowaną wilgotnym powietrzem oraz zanieczyszczeniami chemicznymi (DBPs). Wymienniki ciepła powinny być wykonane z tworzyw sztucznych (polipropylen), a nie z aluminium.

Skorodowane wymienniki mają niższą sprawność [33]. Należy pamiętać o tym, że rozwiązania dobre materiałowo, które pozwolą na długotrwałą pracę z wysoką sprawnością, są drogie, a stosowanie tańszych zamienników (w celu zmniejszenia kosztów inwestycyjnych) może się odbić na kosztach eksploatacyjnych. Centrale nieprzystosowane do pracy w warunkach basenowych mogą wymagać częstych wymian czy napraw [88].

Centrale wentylacyjne przeznaczone do przygotowywania powietrza dla hal basenowych, nazywane centralami basenowymi, różnią się między sobą wyposażeniem.

Centrala basenowa może się składać z kilku sekcji, wśród których należy wymienić:

recyrkulację powietrza, nagrzewnicę, wymiennik ciepła, pompę ciepła powietrze – powietrze, osuszacze powietrza.

Nagrzewnica wodna lub elektryczna służy w takim układzie do kontroli temperatury powietrza nawiewanego do hali basenowej.

Recyrkulacja powietrza pozwala na kontrolę wilgotności względnej powietrza nawiewanego, a dzięki temu, że powietrze zewnętrzne, które zimą ma niską temperaturę, jest wstępnie podgrzane, zastosowanie jej pozwala na oszczędność energii w postaci mniejszej wymaganej mocy nagrzewnicy powietrza. Recyrkulacja może być jednostopniowa lub dwustopniowa w celu lepszej regulacji procesów przemian powietrza w centrali.

Wymienniki ciepła zastosowane w układzie pozwalają na odzysk ciepła z powietrza wywiewanego, które w przypadku hal basenowych ma wysoką temperaturę. Należy unikać wymienników ciepła, w których następuje mieszanie powietrza. Wymiennikami stosowanymi w centralach basenowych są wymienniki krzyżowe lub rurki ciepła. Sprawność odzysku ciepła przy zastosowaniu takich rozwiązań może wynosić 50÷60% i jest wyższa w okresie zimowym z uwagi na wykraplanie się wilgoci.

Pompa ciepła w układzie powietrze – powietrze jest ciekawym i skutecznym rozwiązaniem dla obiektów basenowych. Skraplacz umieszczony jest w linii nawiewnej i służy do podgrzania powietrza nawiewanego. W układach dobrze zaprojektowanych użycie skraplacza do podgrzewu powietrza eliminuje konieczność stosowania nagrzewnicy, parowacz natomiast umieszczony jest w linii wywiewnej. Dzięki zastosowaniu parowacza powietrze usuwane z hali basenowej jest osuszane, a ponieważ ma stosunkowo wysoką temperaturę, to po zmieszaniu z powietrzem zewnętrznym pozwala na oszczędność energii w postaci mniejszego zapotrzebowania na zimne i suche powietrze zewnętrzne do osuszania.

Pompa ciepła wyposażona w podwójny skraplacz, z których jeden jest skraplaczem wodnym, a drugi powietrznym, może dodatkowo wspomagać ogrzewanie wody basenowej.

Innymi urządzeniami do osuszania powietrza mogą być różnego rodzaju absorbery, jednak są to rozwiązania nie stosowane na szeroką skalę.

Wprowadzenie systemu automatyki i sterowania wraz z programem optymalizacyjnym dedykowanego centralom basenowym jest wskazywane jako zmniejszające zużycie energii [58].

Istnieje kilka opublikowanych rezultatów badań nad zużyciem energii przez centrale wentylacyjne hal basenowych i badania te posłużą do przedstawienia dostępnych do wyboru opcji rozwiązań układów przygotowania powietrza dla basenów.

3.4.1. Centrale wentylacyjne klasyczne

Najprostszym systemem wentylacyjnym, nazywanym systemem tradycyjnym czy konwencjonalnym, jest centrala wentylacyjna wyposażona w nagrzewnicę wodną oraz recyrkulację powietrza [27,37]. W takim układzie do osuszania powietrza stosuje się powietrze zewnętrzne, które szczególnie zimą ma niską zawartość wilgoci.

Rys. 3.7. Centrala basenowa w układzie konwencjonalnym (z recyrkulacją)

3.4.2. Centrale wentylacyjne z pojedynczym i podwójnym odzyskiem ciepła Systemem bazującym na układzie konwencjonalnym jest system, z wymiennikiem ciepła, na przykład krzyżowym, o sprawności 50÷60% [37]. Takie rozwiązanie jest wskazane z uwagi na to, że powietrze po przejściu przez wymiennik ciepła ma wyższą temperaturę, co powoduje mniejszą wymaganą moc nagrzewnicy w układzie.

Rys. 3.8. Centrala basenowa w układzie konwencjonalnym z wymiennikiem krzyżowym

3.4.3. Centrale wentylacyjne z pompą ciepła

Kolejną sekcją centrali basenowej z rysunku 3.8. może być pompa ciepła, czyli skraplacz umieszczony w części nawiewnej, a parowacz w części wywiewnej centrali.

W układzie może, ale nie musi występować nagrzewnica powietrza. Jeżeli centrala przygotowywać będzie powietrze dla całej hali basenowej, a co za tym idzie, wyższa musi być temperatura nawiewu, wtedy konieczne jest stosowanie nagrzewnicy, ponieważ skraplacz pompy ciepła w takim układzie nie ma wystarczającej mocy, żeby ogrzać powietrze do temperatury ponad 40^oC [27].

W przypadku gdy centrala basenowa przygotowuje powietrze tylko dla niecki basenowej, a co za tym idzie, temperatura nawiewu nie jest wysoka, nie ma konieczności stosowania nagrzewnicy wodnej.

Rys. 3.9. Centrala basenowa w układzie z pompą ciepłą

W układzie z pompą ciepła występuje podwójna recyrkulacja, która pozwala na kontrolę wilgotności powietrza nawiewanego przy jednoczesnym mniejszym zużyciu energii.

Centrala basenowa w układzie z pompą ciepła może być dodatkowo wyposażona w skraplacz wodny do podgrzewu wody basenowej [38]. Jest to rozwiązanie pozwalające na uzyskanie wysokich współczynników COP. Pompa ciepła w takim układzie pracować będzie stabilnie w ciągu całego roku.

Rys. 3.10. Centrala basenowa w układzie z pompą ciepła i skraplaczem wodnym (bez skraplacza powietrznego)

Istnieją też rozwiązania central wentylacyjnych, w których parowacz umiejscowiony jest w linii wywiewnej, natomiast skraplacz jest tylko skraplaczem wodnym używanym do podgrzewu wody basenowej [37]. Nie ma skraplacza do podgrzewu powietrza.

Rys. 3.11. Centrala basenowa w układzie z pompą ciepła powietrze – powietrze z dodatkowym skraplaczem wodnym do podgrzewu wody basenowej

3.4.4. Inne rozwiązania central wentylacyjnych

Innym rozwiązaniem jest centrala basenowa wyposażona w układ otwartej absorpcji do osuszania powietrza [27,37]. Układ taki opisywany jest jako zużywający najmniej energii przy zapewnieniu odpowiednich parametrów powietrza dla hali basenowej, jednak nie jest to rozwiązanie stosowane na szeroką skalę.

Rys. 3.12. Centrala basenowa z układem otwartej absorpcji do osuszania powietrza