Публикации »

Требования к чистоте и неагрессивности воздушной среды залов крытых аквапарков

Высокая чистота воздушной среды является одним из факторов строительной безопасности и комфортности для посетителей залов крытых аквапарков.

В работах многих авторов, например в статье Е. П. Вишневского [1], с целью «установления необходимых действий в дальнейшем по предотвращению аварийных ситуаций» рассмотрены основные версии возможных причин трагедии, происшедшей в аквапарке «Трансвааль Парк».
Среди рассмотренных версий была проанализирована и версия о влиянии на прочность конструкции перекрытия зала аквапарка неблагоприятных параметров температурно-влажностного режима внутренней воздушной среды и выделяемых вредных химических веществ (в результате применения технологий обеззараживания воды бассейна).

Авторы настоящей статьи в своих работах [2–4] достаточно подробно освещали необходимые условия для обеспечения требуемого температурно-влажностного режима как фактора строительной безопасности залов аквапарков, исключающего конденсацию влаги на внутренних поверхностях ограждающих конструкций и, следовательно, их коррозию.

Что касается влияния на прочность железобетонных конструкций химических вредных веществ, выделяющихся при обеззараживании воды в бассейнах залов, то в статье Е. П. Вишневского отмечено следующее:
 -  «вода и хлор создают (в зале бассейнов) агрессивную среду, которую плохо переносят железобетонные конструкции»;
 -  «полуторагодовой эксплуатации (при наличии агрессивной среды) достаточно, чтобы частично подверженная коррозии металлическая арматура не выдержала нагрузок, обусловленных температурными деформациями»;
 -  «формируемая агрессивная среда (в зале бассейна) рано или поздно способствовала бы разрушению перекрытия любого конструктивного исполнения, а при отсутствии подобного рода неблагоприятных воздействий возведенная кровля могла бы служить многие годы, не вызывая проблем…».
 
Вышеизложенное позволяет сделать вывод, что для исключения формирования в залах аквапарков агрессивной среды необходимо применять системы водоподготовки бассейнов и обеспечивать воздухообмены в залах, при которых достигается ассимиляция выделений агрессивных химических веществ, таких, как свободный хлор. И в этой связи важно знать требования, предъявляемые действующим в настоящее время нормативным документом СанПиН [5] по обеспечению неагрессивной среды в залах крытых аквапарков. Положения этого документа не содержат прямых указаний по обеспечению неагрессивной воздушной среды. Однако комплексное рассмотрение основных требований, предъявляемых к проектированию залов крытых аквапарков, позволяет оценить возможность обеспечения определенного уровня неагрессивности воздушной среды в указанных условиях.

С этой целью были рассмотрены требования СанПиН [5], предъявляемые к водоподготовке бассейнов, к качеству бассейновой воды и воздуха в водной зоне залов, а также к частоте производственного контроля качества бассейновой воды и воздушной среды залов. Рассмотрение этих требований позволяет отметить следующее.

Вопрос об обеспечении неагрессивной среды в залах аквапарков является весьма сложным вопросом, решение которого непосредственно связано с выбором типа бассейна и метода обеззараживания бассейновой воды. В этой связи следует подчеркнуть, что в СанПиН [5] в качестве основных методов обеззараживания воды регламентированы озонирование, ультрафиолетовое облучение и хлорирование. Причем хлорирование рекомендуется использовать как резервный метод, применяемый в исключительных случаях. Тем самым, очевидно, предполагается исключить или, по-крайней мере, уменьшить выделение хлора и образование агрессивной воздушной среды в залах аквапарков.

Все типы бассейнов, рекомендуемые к применению в залах аквапарков (оборотного и проточного типов, с периодической сменой воды), связаны с использованием питьевой воды из центральных систем водоснабжения, обусловленным необходимостью обес-печения требуемого водообмена и восполнения испарившейся воды в бассейнах. Это количество питьевой воды для водоснабжения различных типов бассейнов аквапарков может составлять следующие ориентировочные значения кратности водообмена в сутки: для бассейнов оборотного типа — 0,2–0,3; проточного — 3–4; для бассейнов с периодической сменой воды — 1,0.

В СанПиН [6] указывается, что «безвредность питьевой воды по химическому составу определяется ее соответствием нормативам по содержанию вредных химических веществ, поступающих и образующихся в воде в процессе ее обработки в системе водоснабжения». Эти нормативы (ПДК) вредных веществ в питьевой воде соответствуют значениям допустимых концентраций вредных веществ в бассейновой воде. Так, ПДК свободного хлора в питьевой воде допускается в пределах 0,3–0,5 мг/л, а концентрация свободного хлора в бассейновой воде при эксплуатации бассейнов должна быть не менее 0,3 мг/л и не более 0,6 мг/л.

Итак, можно сделать следующие выводы:
 -  использование для требуемого водообмена питьевой воды с показателями ее качества, регламентированными СанПиН [6], не позволяет исключить возможность формирования агрессивной воздушной среды даже в случае применения в качестве методов обеззараживания воды озонирования и ультрафиолетового облучения;
 -  при эксплуатации бассейнов происходит постоянное выделении свободного хлора с их водной поверхности в воздушную среду залов аквапарков с различной степенью интенсивности в зависимости от типа бассейна и его назначения;
 -  выделяющийся свободный хлор является расчетной «вредностью» (так же, как и влаговыделения) для оценки необходимого воздухообмена в залах аквапарков, а значение концентрации хлора в их воздушной среде является показателем ее чистоты и неагрессивности.
 
Обращает внимание весьма высокое требование, предъявляемое к допустимому значению концентрации свободного хлора в воздухе залов аквапарков, равное 0,1 мг/куб. м, которое на порядок меньше значения предельно допустимой концентрации хлора в воздухе помещений промышленных предприятий, оно равно 1,0 мг/куб. м [7]. Также следует отметить, что в гигиенических нормативах [8] указаны следующие предельно допустимые концентрации хлора в атмосферном воздухе населенных пунктов: максимально разовая — 0,1 мг/куб. м, среднесуточная — 0,03 мг/куб. м. То есть воздух в залах аквапарков должен быть практически чист от хлора, как и наружный воздух населенных пунктов.

Казалось бы, что при таких требованиях к допустимой концентрации хлора в воздухе залов должен быть предусмотрен систематический контроль за содержанием его в воздухе. Однако в СанПиН [5,9] такой контроль не предусматривается. Контроль за содержанием хлора в воздушной среде залов бассейнов рекомендуется осуществлять только в следующих случаях:
 -  при концентрации хлороформа в бассейновой воде более 0,2 мг/л [5];
 -  при наличии жалоб посетителей (пловцов) на «микроклиматические условия» в зоне дыхания пловцов [9].
 
В соответствии с требованиями СанПиН [5] концентрация хлора — не более 0,1 мг/куб. м — допускается в воздухе «водной зоны аквапарка», а в соответствии с требованиями СанПиН [9] для плавательных бассейнов эта же концентрация хлора допускается в воздухе «в зоне дыхания пловцов», т. е. по существу в обоих нормативных документах допустимая концентрация хлора дана для воздуха, находящегося непосредственно «в зоне дыхания людей» (Хз.д.).

Что касается концентраций хлора в воздухе по высоте зала бассейнов, то они могут превышать допустимое для рабочей зоны значение Хз.д.=0,1 мг/куб. м и их фактические значения зависят от эффективности организации воздухообмена в помещении зала, характеризуемой значением коэффициента m. Данные о расчетных значениях коэффициента m для условий залов аквапарков в настоящее время отсутствуют.

К сожалению, СанПиН [5,9] не регламентируют значение допустимой концентрации хлора в воздухе за пределами «зоны дыхания людей», которая не влияет на ухудшение самочувствия людей и может характеризовать допустимую  агрессивноcть воздушной среды в залах (читай: неагрессивность воздушной среды). По нашему мнению, такое значение концентрации хлора в воздухе залов может быть принято (в соответствии с нормативами [7]) равным 1,0 мг/куб. м, рекомендованное для производственных помещений (в рабочей зоне при ежедневной восьмичасовой работе).

В связи с указанными обстоятельствами у заказчиков и проектировщиков аквапарков возникает вопрос о достаточности воздухообмена систем вентиляции залов для ассимиляции свободного хлора, выделяющегося с водных поверхностей бассейнов и аттракционов. Ответ на этот вопрос требует первоочередной оценки количества выделяемого хлора. Следует констатировать, что в настоящее время отсутствуют какие-либо указания или рекомендации по расчету выделения свободного хлора в воздушную среду залов с водных поверхностей бассейнов и аттракционов. Это положение объясняется тем, что сами процессы выделения свободного хлора в этих условиях весьма сложны и простых методик для них не существует.

В работах В. М. Эльтермана и Н. Ф. Тищенко [10,11] приведены эмпирические расчетные формулы и изложены методики определения количества вредных веществ, выделяющихся в помещениях промышленных предприятий. Использовав методические подходы, изложенные в этих материалах, авторы настоящей статьи сделали попытку дать ориентировочную оценку возможных выделений хлора с горизонтальных водных поверхностей бассейнов, а также возможных концентраций хлора в воздушной среде залов. В этой связи для определения количества выделяемого хлора была использована эмпирическая зависимость вида:

,

где: f — площадь водной поверхности бассейна для 1 чел.; D — коэффициент диффузии хлора; Р, Р0 — парциальное давление паров хлора, соответственно, над поверхностью жидкости и в наружной среде (в приточном воздухе Р0=0); Мв — молекулярная масса воздуха; М — молекулярная масса хлора.

Применение данной зависимости рекомендуется при следующих условиях [11]: процесс выделения вещества в окружающую среду характеризуется величиной произведения критериев Грасгофа и Прандтля Gr•Pr’ (в нашем случае — Gr•Pr’ > (Gr•Pr’)крит.1,1·109); процесс выделения вещества, которое тяжелее воздуха, происходит с горизонтальной поверхности жидкости.

При проведении указанных выше расчетов в качестве основных исходных данных были использованы следующие характеристики:
 -  удельные площади водной поверхности (f), рекомендуемые нормами [5,9] в зависимости от вида бассейна, — в диапазоне значений 2–6 кв. м/чел.;
 -  удельные расходы наружного воздуха (L) — в диапазоне значений 80–300 куб. м/час·чел.;
 -  содержание свободного хлора в бассейновой воде (Хв) — от 0,1 до 1,0 мг/л.
 
Результаты расчетов количества хлора, выделяющегося с водной поверхности бассейнов, и возможные концентрации хлора в воздушной среде залов (рис. 2, 3) представлены в графиках. График на рисунке 1 позволяет ориентировочно определить количество хлора, выделяющегося с водных поверхностей различных бассейнов залов аквапарков, для условий нерабочего времени, когда водные аттракционы не работают и горизонтальная водная поверхность находится в спокойном состоянии. В рабочее время залов, когда используются все бассейны и водные аттракционы, количество поступаемого в воздух залов хлора будет больше за счет увеличения его выделения с площади водной поверхности. Для определения выделений хлора в залах аквапарков в этих условиях необходима разработка соответствующих методик расчета.

Графики на рисунках 2 и 3 свидетельствуют о следующем:
 -  допустимая концентрация хлора в воздушной среде зала Х=0,1 мг/куб. м может быть обеспечена при удельной площади водной поверхности ѓ=2,0 кв. м/чел. не во всем диапазоне допустимых эксплуатационных концентраций хлора в бассейновой воде, а только для условий Хв0,3 мг/л при достаточно высоких значениях удельного расхода наружного воздуха (до 220 куб. м/час•чел.);
 -  допустимая концентрация хлора в воздушной среде зала Х=0,1 мг/куб. м при удельной площади водной поверхности ѓ=6 кв. м/чел. может быть обеспечена при реальных удельных расходах наружного воздуха для условий концентрации хлора в бассейновой воде не более 0,1 мг/л;
 -  при допустимых эксплуатационных концентрациях хлора в бассейновой воде в пределах 0,3–0,5 мг/л, удельной площади вод-ной поверхности 2,0–6 кв. м/чел. и удельном расходе наружного воздуха, к примеру, 220 куб. м/час•чел. следует ожидать концентрацию хлора в воздушной среде зала в пределах 0,1–0,55 мг/куб. м.
 
В связи с обеспечением системой вентиляции допустимого уровня концентрации хлора в воздушной среде залов нельзя не отметить возможность его ассимиляции конденсатом, образующимся при осушке рециркуляционного воздуха зала. Как известно, при осушке рециркуляционного воздуха происходит конденсация значительного количества влаги на охлаждаемых поверхностях испарителя (до 3–6 и более грамм влаги из 1 куб. м рециркуляционного воздуха). Так, например, при рециркуляционном воздухообмене 10 000 куб. м/час на поверхности испарителя может сконденсироваться до 60 л/час влаги, т. е. поверхность испарителя постоянно покрыта конденсатом. Известно также, что растворимость хлора в воде весьма высокая: при t=20–30 0С и Рб=750 мм рт.ст. растворимость хлора составляет 7,29–5,8 г/л воды.Однако для соединения хлора с конденсатом требуется не менее 2 минут. Это обстоятельство может существенно снижать эффективность ассимиляции хлора при осушке рециркуляционного воздуха в испарителе, которую можно установить только в процессе совместных испытаний систем водоподготовки и систем вентиляции и кондиционирования воздуха залов аквапарка.

Вышеизложенное позволяет сделать следующие выводы.
1. Проектирование систем вентиляции и кондиционирования воздуха аквапарков должно осуществляться с учетом ассимиляции свободного хлора, выделяющегося с водной поверхности бассейновой воды, и при соблюдении требований к чистоте и неагрессивности воздушной среды их залов, а именно:
 -  концентрация хлора в воздухе «в зоне дыхания людей» должна быть не более 0,1 мг/куб. м [5], чтобы обеспечить комфортность для посетителей бассейнов;
 -  концентрация хлора в воздухе «вне зоны дыхания людей» должна быть не более 1,0 мг/куб. м для обеспечения допустимого уровня агрессивности воздушной среды.
2. Реализации требований по чистоте и неагрессивности воздушной среды залов аквапарка возможна при выполнении следующих условий:
 -  строгое соблюдение требований СанПиН [5] к качеству бассейновой воды и частоте ее контроля в процессе эксплуатации;
 -  организация и проведение систематического контроля за концентрацией хлора в воздушной среде залов аквапарков в рабочее и нерабочее время;
 -  создание эффективных систем вентиляции и кондиционирования воздуха, обеспечивающих высокие требования по чистоте воздуха «в зоне дыхания людей» и в целом в воздушней среде залов.
3. Необходима разработка методики расчет-прогноза для оценки чистоты воздушной среды залов аквапарков от свободного хлора во все периоды эксплуатации бассейнов и водных аттракционов различного типа.
4. Требования к составу исходных данных, необходимых для выполнения расчет-прогноза чистоты воздушной среды залов и ее неагрессивности, должны быть изложены в технологическом разделе предполагаемого свода правил проектирования крытых аквапарков.
В заключение отметим, что в настоящее время назрела необходимость в разработке свода правил проектирования крытых аквапарков, который наиболее полно отразил бы требования и указания по обеспечению температурно-влажностного режима и чистоты воздушной среды залов, являющихся важными факторами их строительной безопасности и комфортности. Разработка свода правил должна быть осуществлена на основе обобщения имеющегося опыта проектирования, строительства и эксплуатации крытых аквапарков с привлечением специалистов заинтересованных организаций.

 

Литература
1.Вишневский Е. П. «Еще раз о трагедии в аквапарке «Трансвааль Парк». // «Сантехника, отопление, кондиционирование», № 6, 2004.
2. Алейников А. Е., Федоров А. Б. «О необходимости разработки свода правил проектирования крытых аквапарков». // «СтройПРОФИль», № 5, 2005.
3. Алейников А. Е., Федоров А. Б. «Температурно-влажностный режим воздушной среды залов крытых аквапарков как фактор их строительной безопасности». // «СтройПРОФИль», № 7, 2005.
4. Алейников А. Е. Федоров А. Б. «Требования к проектированию наружных светопрозрачных ограждающих конструкций залов крытых аквапарков». // «СтройПРОФИль», № 1, 2006.
5. СанПиН 2. 1. 2. 1331-03 «Гигиенические требования к устройству, эксплуатации и качеству воды аквапарков».
6. СанПиН 2. 1. 4. 1074-01 «Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем водоснабжения. Контроль качества».
7. ГН 2. 2. 5. 1313-03 «Предельно допустимые концентрации (ПДК) вредных веществ в воздухе рабочей зоны».
8. ГН 2. 1. 6. 695-98 «Предельно допустимые концентрации (ПДК) загрязняющих веществ в атмосферном воздухе населенных мест».
9. СанПиН 2. 1. 2. 1188-03 «Плавательные бассейны. Гигиенические требования к устройству, эксплуатации и качеству воды. Контроль качества».
10. Эльтерман В. М. «Вентиляция химических производств». — М.: Изд. «Химия», 1980.
11. Тищенко Н. Ф. «Охрана атмосферного воздуха. Расчет содержания вредных веществ и их распределение в воздухе». Справочник. — М.: Изд. «Химия», 1991.

Автор: А. Е. Алейников, А. Б. Федоров
Дата: 05.06.2006
Журнал Стройпрофиль 4-06
Рубрика: вентиляция и кондиционирование




«« назад