Вентиляция и кондиционирование воздуха плавательных бассейнов общественного назначения
К бассейнам общественного назначения следует отнести крытые и комплексные бассейны для населения, в том числе, спортивно-оздоровительные при школьных, дошкольных и оздоровительных учреждениях, саунах, развлекательные бассейны при гостиничных комплексах и в аквапарках.
Проектирование систем вентиляции и кондиционирования воздуха залов ванн бассейнов этих сооружений осуществляется на основе требований, изложенных в ряде действующих нормативных документов [1–7], и рекомендаций, приведенных в ряде публикаций [8–18]. Накопленный опыт проектирования позволяет отметить степень достаточности нормативных данных в указанных документах и возможность применения существующих рекомендаций для проектирования систем вентиляции и кондиционирования воздуха плавательных бассейнов общественного назначения. В этой связи рассмотрим некоторые основные вопросы, представляющие наибольший интерес для практики проектирования систем вентиляции и кондиционирования воздуха залов ванн бассейнов:
- гигиенические требования к показателям качества воздуха залов и их реализация при проектировании систем;
- допустимый расчетный климат залов аквапарков в холодный и теплый периоды года;
- требования по обеспечению минимального количества приточного наружного воздуха;
- основные расчетные вредности и расчетный воздухообмен;
- возможные условия применения рециркуляции внутреннего воздуха;
- расчет содержания хлора в воздушной среде залов;
- требования по обеспечению системами вентиляции и кондиционирования воздуха эпидемической и строительной безопасности залов;
- расчетные параметры наружного воздуха;
- основные исходные данные для проектирования систем вентиляции и кондиционирования воздуха залов.
Гигиенические требования к показателям качества воздуха в «водной зоне» залов развлекательных бассейнов (аквапарков), изложенные в СанПиН [1], заключаются в следующем:
- температура воздуха должна быть на 10С выше температуры воды в бассейнах, имеющих наибольшую площадь;
- относительная влажность воздуха не должна быть более 65%;
- подвижность воздуха не должна быть более 0,2 м/сек.;
- концентрация хлора в воздухе не должна быть более 0,1 мг/куб. м.
Из содержания этих требований следует, что для условий залов аквапарков в качестве расчетных вредностей должны приниматься влага и хлор (при хлорировании бассейновой воды), испаряющихся с водных поверхностей бассейнов и аттракционов, а системы вентиляции и кондиционирования воздуха залов должны обеспечивать заданный температурно-влажностный режим и чистоту (по хлору) воздуха в «водной зоне» зала аквапарка в результате ассимиляции указанных расчетных вредностей.
Отметим, что нормативы показателей качества воздуха в СанПиН [1] приведены для «водной зоны» зала аквапарка, возможные границы которой не обозначены. В СанПиН [2] для спортивно-оздоровительных бассейнов эти границы определены как «зона дыхания пловцов» («зона дыхания купающихся»), для которой, в частности, назначена допустимая концентрация хлора, равная 0,1 мг/куб. м. Таким образом, воздух в «зоне дыхания купающихся» и воздух «вне зоны дыхания купающихся» могут иметь различные показатели качества воздуха. В воздухе «вне зоны дыхания купающихся» могут быть допущены некоторые отклонения температуры, влажности и концентрации хлора в воздухе от регламентированного СанПиН значений. Эти уточнения важны для проектирования систем вентиляции, поскольку концентрации хлора изменяются по высоте залов ванн бассейнов так же, как и тепловлажностные параметры воздушной среды, в зависимости от организации воздухообмена в помещении. Поэтому в одной из статей [9] рекомендуется принимать следующие допустимые значения концентраций хлора в воздухе в различных зонах зала ванн бассейнов:
- в «зоне дыхания купающихся», находящихся непосредственно в бассейнах и водных аттракционах, — не более
0,1 мг/куб. м [1];
- «вне зоны дыхания купающихся» и в местах отдыха посетителей, находящихся в зале, — не более 1 мг/куб. м [7].
Развлекательные и плавательные бассейны в залах рассматриваемых сооружений имеют наибольшие площади, температура воды в которых соответственно должна быть 28–30 0С и 26–29 0С [1].Тогда, в соответствии с СанПиН [1], допустимое температурное поле в воздухе «водной зоны» залов аквапарков (т. е. в обслуживаемой зоне купающихся) должно быть принято в пределах 27–31 0С.
Следует обратить внимание на норматив допустимой относительной влажности воздуха φ в «водной зоне» залов развлекательных бассейнов [1]:
- верхний допустимый предел влажности воздуха ограничен (φ не более 65%);
- нижний допустимый предел влажности воздуха ограничений не имеет.
При отсутствии ограничения нижнего допустимого предела относительной влажности воздуха в «водной зоне» зала имеется возможность осуществлять в холодный период года приток наружного воздуха без его увлажнения, обеспечивая предварительно подогрев воздуха до допустимого значения температуры t=27 0C. В этом случае приточный наружный воздух, подаваемый в зал, будет иметь относительную влажность 30% и ниже. В сборнике [18] показано, что с повышением температуры воздуха в помещении для обеспечения теплового комфорта необходимо понижать значение его относительной влажности; данных о влиянии сухого воздуха (ϕ < 30%) на организм человека практически нет, известно лишь, что сухой воздух вызывает сухость слизистых оболочек. В этой связи в действующем СНиП [3] сохранено требование о поддержании относительной влажности воздуха в помещениях жилых и общественных зданий в холодный и переходный периоды года в пределах 45–30% при температуре внутреннего воздуха 20–22 0C. Следовательно, в залах развлекательных бассейнов в эти периоды года при более высоких температурах внутреннего воздуха 27–31 0C его относительную влажность можно допустить 30% и ниже, не нарушая теплового комфорта в этих условиях.
Таким образом, за допустимый расчетный климат в обслуживаемой зоне (о. з.) зала ванн бассейнов можно принять параметры воздушной среды, которые ограничены на I-d диаграмме изотермами tmin.о.з.=27 0C и tmax.о.з.=31 0C, кривой относительной влажности воздуха ϕ=65% и прямой d=const, установленной для условий расчетных тепловлажностных нагрузок и параметров наружного воздуха в холодный период года.
Для организации эффективной вентиляции зала ванн бассейнов необходимо установить требования к допустимым значениям его приточного (tп) и удаляемого (tу) воздуха. В работе [9] показано, что приточный воздух должен подаваться непосредственно в зону дыхания купающихся, поэтому его температура должна быть, как правило, равна минимально допустимой температуре воздуха для обслуживаемой зоны зала аквапарка, т. е. tmax.п.= tmin.о.з.=27 0C. При соответствующих обоснованиях может быть допущено понижение температуры приточного воздуха на 2 0C (tmin.п.=25 0C), что обеспечивает в обслуживаемой зоне зала температуру tmin.о.з.=27 0C.
Удаление воздуха из зала осуществляется из верхней его зоны (из вне обслуживаемой зоны), поэтому температура удаляемого воздуха может быть принята в пределах от tmin.у.=31 0C до tmax.у.=33 0C. Как правило, значение максимальной температуры удаляемого воздуха 33 0C возникает в теплый период, для которого характерны наибольшие значения тепловлажностного отношения (εт) по сравнению с его значениями (εх) для холодного периода года.
В СанПиН [1] изложено положение об эпидемиологической безопасности развлекательных бассейнов, касающееся проектирования их систем вентиляции и кондиционирования воздуха. Это положение заключается в том, что санитарные правила обеспечивают посетителям и персоналу этих бассейнов эпидемическую безопасность в отношении инфекционных и паразитарных заболеваний, передаваемых через воду, гидроаэрозоль, влажные поверхности бассейнов, аттракционов и т. п., а также предупреждают возможное вредное влияние и раздражающее действие химического состава воды и воздуха. Однако в СанПиН [1] отсутствуют прямые указания, связанные с обеспечением эпидемиологической безопасности в залах ванн бассейнов и которые необходимы при проектировании систем вентиляции и кондиционирования воздуха.
К таким указаниям следует отнести требования, предъявляемые и к обеспечению минимального количества приточного наружного воздуха, необходимого для посетителей в зале, и к возможности применения рециркуляции внутреннего воздуха зала в системах вентиляции.
В этой связи в СанПиН [1] имеется только указание о том, что в залах развлекательных бассейнов необходимо предусматривать самостоятельные системы приточной и вытяжной вентиляции в соответствии со строительными нормами и правилами. В СанПиН [2] для спортивно-оздоровительных бассейнов указывается, что приток наружного воздуха в зал бассейнов должен составлять не менее 80 куб. м/ч на одного занимающегося и не менее 20 куб. м/ч на одного зрителя. В соответствии с СанПиН [2] эти нормы притока наружного воздуха в залы ванн бассейнов обеспечивают их эпидемическую безопасность. Поэтому при проектировании систем вентиляции и кондиционирования воздуха развлекательных бассейнов могут быть приняты нормы притока наружного воздуха в залы, указанные в СанПиН [2]. При расчете потребляемого воздухообмена для ассимиляции влаги [8], испаряющейся с водных поверхностей бассейнов и аттракционов в залах аквапарков, его величина устанавливается с учетом указанной нормы подачи приточного воздуха.
Требования СНиП 41-01-2003 «Отопление, вентиляция и кондиционирование» [3] содержат указания на возможность применения рециркуляции внутреннего воздуха в помещениях различного назначения. Эта возможность применения рециркуляции воздуха в залах ванн бассейнов должна быть связана с соблюдением следующих условий:
- выделения хлора не должны определять расчетный расход приточного наружного воздуха;
- рециркуляция воздуха должна ограничиваться пределами зала аквапарка.
По-нашему мнению, в дополнении к этим условиям применительно к залам спортивно-оздоровительных и развлекательных бассейнов должны быть предъявлены следующие требования:
- расчетный воздухообмен в зале для ассимиляции влаги и хлора, поддержания гигиенических требований к качеству воздуха в обслуживаемой зоне и вне ее должен осуществляться в результате подачи чистого наружного воздуха проточной системой вентиляции в места пребывания посетителей;
- рециркуляцию воздуха можно применять в местных приточно-рециркуляционных системах вентиляции зала (например, в приточно-рециркуляционной системе, обеспечивающей подачу воздуха на остекление зала ванн бассейнов с целью защиты посетителей от ниспадающих холодных потоков воздуха) и других случаях при соответствующих обоснованиях.
Таким образом, в залах ванн бассейнов, спортивно-оздоровительных и развлекательных бассейнов следует отдавать предпочтение применению проточных систем вентиляции.
Как показывает опыт, основной расчетной вредностью в залах как правило является испаряющаяся влага бассейнов, которая обусловливает значительный воздухообмен в залах для ее ассимиляции. Для оценки его достаточности в ассимиляции хлора и обеспечения допустимой его концентрации в воздухе залов могут быть использованы рекомендации, приведенные в статье [10].
В действующих нормативных документах отсутствуют требования по обеспечению строительной безопасности залов крытых бассейнов, предъявляемые к проектируемым системам вентиляции и кондиционирования воздуха. В ряде статей [9–14] показано, что одна из причин возможного нарушения строительной безопасности этих сооружений может заключаться в конденсации из воздуха влаги, содержащей хлор, на внутренних поверхностях несущих и светопрозрачных ограждающих конструкций и металлических фермах перекрытий. В дальнейшем это приводит к коррозии и разрушению конструкци. Для предупреждения указанного нарушения строительной безопасности залов крытых бассейнов должны быть предъявлены соответствующие требования к теплозащитным характеристикам строительных ограждающих конструкций залов и к их внутренним техническим системам (отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха, подготовка бассейновой воды при ее хлорировании). Прежде всего при проектировании всех видов наружных несущих и светопрозрачных ограждающих конструкций залов должно быть выполнено следующее требование по тепловой защите [5]: температура точки росы внутреннего воздуха tв.росы должна быть меньше температуры внутренних поверхностей ограждающих конструкций τв при расчетных параметрах внутреннего воздуха зала ванн бассейнов и наружного воздуха в районе строительства аквапарка. Исходя из этого условия, должно быть определено минимально необходимое значение сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций этих сооружений.
Требования к системе отопления зала в этом случае должно заключаться в обеспечении расчетных теплопотерь через ограждающие конструкции, поддержании расчетной температуры внутреннего воздуха tв. и, в конечном счете, в обеспечении условий tв.росы < τв.
Требования к системам вентиляции и кондиционирования воздуха зала должны быть направлены на обеспечение:
- температуры точки росы внутреннего воздуха tв.росы не выше значения, регламентированного показателями качества воздуха, указанными в СанПиН [1];
- ассимиляции влаги и хлора, испаряющихся с водных поверхностей бассейнов и аттракционов, количество которых устанавливается расчетом для рабочего и нерабочего периодов эксплуатации залов ванн бассейнов [8–10];
- теплового комфорта и чистоты (от хлора) воздушной среды для посетителей в различных зонах зала [8–10].
Требование к системе подготовки бассейновой воды при ее хлорировании (во все периоды эксплуатации крытых бассейнов) должно заключаться в поддержании концентрации хлора в бассейновой воде не более 0,3 мг/л.
Требования к системам контроля за температурно-влажностным режимом и чистотой воздушной среды в зале заключается в обеспечении систематического наблюдения в обслуживаемой и верхней зонах зала:
- за параметрами воздуха и температурой внутренних поверхностей ограждений;
- за концентрациями хлора в воздушной среде зала.
Выполнение вышеизложенных требований при проектировании спортивно-оздоровительных и развлекательных бассейнов создает необходимые условия для обеспечения их строительной безопасности.
При проектировании систем вентиляции и кондиционирования воздуха крытых бассейнов наибольшую важность имеет выбор расчетных параметров наружного воздуха в холодный и теплый периоды года, которые определяют:
- состав тепловлажностной обработки воздуха и установленную мощность ее оборудования;
- схемы управления оборудованием, обеспечивающим заданные параметры обрабатываемого воздуха;
- уровень технико-экономических показателей принятых решений по системам вентиляции и кондиционирования воздуха залов.
СНиП [3] не содержит конкретных требований или рекомендаций по проектированию систем вентиляции и кондиционирования для спортивно-оздоровительных и развлекательных бассейнов. Однако приведенные в нем требования являются обязательными при проектировании систем вентиляции и кондиционирования воздуха в зданиях и сооружениях различного назначения, в том числе в рассматриваемых сооружениях. В частности, это касается применения расчетных параметров наружного воздуха в холодный и теплый периоды года.
В настоящее время в соответствии с действующими СНиП [3] при проектировании систем вентиляции и кондиционирования крытых бассейнов общественного назначения в качестве расчетных параметров наружного воздуха для холодного и теплого периодов года применяются параметры Б. Рассматривая расчетные параметры наружного воздуха Б для холодного и теплого периода года для большинства климатических районов страны совместно с допустимым климатом в обслуживаемой зоне залов аквапарков (tо.з.=27–310С и ϕо.з. до 60%) установлено, что при проектировании проточных систем вентиляции необходимо осуществлять:
- в холодный и переходный периоды года только нагрев приточного наружного воздуха до температуры tо.з.=27 0С;
- в теплый период года охлаждение и осушку приточного наружного воздуха при его температуре выше 27 0С и влагосодержании удаляемого воздуха из зала более 16 г/кг (ϕу более 60%), установленном при расчетном воздухообмене.
На основе расчетных параметров наружного воздуха Б и допустимых параметров воздуха в обслуживаемой зоне залов аквапарков представляется возможным оценить для холодного и теплого периодов года:
- количество испаряющейся влаги в залах в эти периоды и необходимые воздухообмены для ее ассимиляции;
- мощности устанавливаемых средств нагрева, охлаждения и осушки приточного воздуха.
Как известно, расчетные параметры наружного воздуха Б являются некоторыми средними значениями, полученными в результате многолетних наблюдений. При проектировании климатических систем залов крытых бассейнов с использованием расчетных параметров наружного воздуха Б могут наблюдаться нарушения заданных метеорологических условий в залах ванн бассейнов в отдельные периоды, поскольку эти параметры характеризуются обеспеченностью 0,92 и 0,98, соответственно, для холодного и теплого периода года.
Для проектирования систем вентиляции и кондиционирования воздуха залов ванн бассейнов должны быть установлены расчетом для холодного и теплого периодов года следующие основные исходные данные:
- тепловыделения от освещения, посетителей и внутреннего оборудования;
- теплопоступления через остекления и несущие ограждающие конструкции зала в результате воздействия солнечной радиации;
- влаговыделения с водных поверхностей бассейнов, аттракционов и посетителей в зале.
При выполнение указанных расчетов могут быть использованы рекомендации, приведенные в СНиП, справочниках и статьях [3, 8, 15, 17].
В заключение отметим, что представленный в статье материал может быть полезен при разработке нормативно-технических документов по проектированию систем вентиляции и кондиционирования воздуха залов плавательных бассейнов общественного назначения, направленных на создание эффективных систем залов ванн бассейнов и обеспечение их надежности и безопасности при эксплуатации.
Литература
1. СанПиН 2.1.2.1331-03 «Гигиенические требования к устройству, эксплуатации и качеству воды аквапарков».
2. СанПиН 2.1.2.1188-03 «Плавательные бассейны. Гигиенические требования к устройству, эксплуатации и качеству воды».
3. СНиП 41-01-2003 «Отопление, вентиляция и кондиционирование».
4. СНиП 2.08.02-89* «Общественные здания и сооружения».
5. СНиП 23-02-2003 «Тепловая защита зданий».
6. СП 23-101-2003 «Строительная теплотехника. Проектирование зданий и сооружений».
7. ГН 2.2.5.1313-03 «Предельно-допустимые концентрации (ПДК) вредных веществ в воздухе рабочей зоны».
8. А. Е. Алейников, А. Б. Федоров «Испарение влаги с водных поверхностей крытых аквапарков». // «СтройПРОФИль», № 7, 2004.
9. А. Е. Алейников, А. Б. Федоров «Требования к чистоте и неагрессивности воздушной среды залов крытых аквапарков». // «СтройПРОФИль», № 4, 2006.
10. А. Е. Алейников, А. Б. Федоров «Расчет содержания хлора в воздушной среде залов крытых аквапарков». // «СтройПРОФИль», № 2/1, 2007.
11. А. Е. Алейников, А. Б. Федоров «Темпе-
ратурно-влажностный режим воздушной среды залов крытых аквапарков как фактор их строительной безопасности». // «СтройПРОФИль», № 7, 2005.
12. А. Е. Алейников, А. Б. Федоров «Требования к проектированию наружных светопрозрачных ограждающих конструкций залов крытых аквапарков». // «СтройПРОФИль», № 1, 2006.
13. А. Е. Алейников, А. Б. Федоров «О необходимости разработки свода правил проектирования крытых аквапарков». // «СтройПРОФИль», № 5, 2005.
14. Е. П. Вишневский «Еще раз о трагедии в аквапарке «Трансвааль Парк». // «Сантехника, отопление, кондиционирование», №6, 2004.
15. «Проектирование бассейнов». Справочное пособие ЦНИИЭП им. Б. С. Мезенцева.
16. О. Я. Кокорин «Современные системы кондиционирования воздуха». — М., Физматлит, 2003.
17. Справочник проектировщика «Внутренние санитарно-технические устройства» .
Ч. 3. «Вентиляция и кондиционирование воздуха». Кн.1. — М.: Стройиздат, 1992.
18. Малышева А. Е. «Физиолого-гигиенические обоснования метеорологических условий, обеспечивающих тепловой комфорт». Сборник «Кондиционирование воздуха в промышленных, общественных и жилых зданиях». — М.: Изд. лит. по строит., 1964 г.
| Автор: А. Б. Федоров Дата: 17.03.2008 Журнал Стройпрофиль 2-1-08 Рубрика: вентиляция и кондиционирование Внимание: Публикация является архивной и на текущий момент может быть не достоверной. |