Пример расчета воздухообмена в помещении бассейна

Плавательные бассейны эксплуатируют обычно круглый год. Температура воды в ванне басcейна составляет tw = 26°C, а температура воздуха в рабочей зоне tв = 27°С при относительной влажности 65% в теплый. Открытая поверхность воды, мокрые ходовые дорожки отдают в воздух помещения большое количество водяных паров. Обычно, большая площадь остекления создает условия для мощного потока солнечной радиации.

Расчет воздухообмена в теплый период желательно выполнять по параметрам Б и в холодный тоже по Б.

Помещение бассейна оборудуется системой водяного отопления, полностью снимающей тепловые потери помещения. Для предотвращения конденсации влаги на внутренней поверхности окон, отопительные приборы должны устанавливаться непрерывной цепочкой под окнами, с тем, чтобы внутренняя поверхность стекол была нагрета на 1-1,5°С выше температуры точки росы.

Температуру точки росы tт.р удобно вычислять по эмпирической формуле:

либо сканировать с J-d диаграммы. Для теплого периода tт.р = 18°С, для холодного tт.р = 16°С.

• На испарение воды затрачивается значительное количество тепла из воздуха помещения.
• Температура поверхности воды на 1°С ниже температуры в ванне.
• Подвижность воздуха в помещении бассейна должны составлять величину и быть уж ни как не выше V = 0,2 м/с по оси приточной струи у входа ее в рабочую зону.
• Конструктивно ванна бассейна окружена ходовыми дорожками с электро или теплоподогревом и температура их поверхности составляет tо.д = 31°С.

Пример расчета

На конкретном примере рассчитаем воздухообмен для помещения бассейна.

Исходные данные:

Район строительства: Московская область. 

• Теплый период: tн = 26,3° С, iн = 54,7 кДж/кг, dн = 11,0 г/кг. 
• Холодный период: tн = -28° С, iн = -27,6 кДж/кг, dн = 0,35 г/кг. 
• Геометрические размеры и площадь ванны бассейна: 6 х 10 м = 60 м2. 
• Площадь обходных дорожек: 36 м2. 
• Размеры помещений: 10 х 12 м = 120 м2, высота 5 м. 
• Число пловцов: N = 10 человек. 
• Температура воды: tw = 26° С. 
• Температура воздуха рабочей зоны: tв = 27° С. 
• Температура воздуха, удаляемого из верхней зоны помещения: ty = 28° С. 
• Тепловые потери помещения: 4680 Вт. 

Расчет воздухообмена в теплый период года 

Поступления явной теплоты 

   1. Поступления теплоты от освещения в холодный период года: 

Qосв = Fпл × Е × qосв × ɲocв = 120 × 150 × 0,076 × 0,45 = 620 Вт 

   2. Поступления теплоты от солнечной радиации

Qc.p. = 2200 Вт. 

   3. Поступления теплоты от пловцов: 

Qпл = qя × N (1 - 0,33) = 60 × 10 × 0,67 - 400 Вт,  где коэффициент 0,33 - доля времени, проводимая пловцами в бассейне. 

   4. Поступления теплоты от обходных дорожек: 

Qя.о.д = αо.д × Fо.д(tо.д - tв) = 10 × 36(31 - 27) = 1440 Вт,  где αо.д = 10 Вт/(м2.°С) - коэффициент теплоотдачи обходных дорожек. 

   5. Потери теплоты на нагрев воды в ванне: 

Qв = α × Fв (tв - tпов) = 4× 60(27 - 25) = 480 Вт,  где α = 4,0 Вт/(м2.оС) - коэффициент теплоотдачи от воды к воздуху. 

tпов = tw - 1°С = 26 -1 = 25° С - температура поверхности воды. 

   6. Избытки явной теплоты (днем): 

ΣQя = Qc.p. + Qпл + Qo.д - Qв = 2200 + 400 + 1440 - 480 = 3560 Вт. 

Поступление влаги:

   1. Влаговыделения от пловцов: 

Wпл = q × N(1 - 0,33) = 200 × 10 (1 - 0,33) = 1340 г/ч.      

   2. Поступление влаги с поверхности бассейна (кг/ч):

   где А - коэффициент, учитывающий интенсификацию испарения с поверхно­сти воды при наличии купающихся по сравнению со спокойной поверхностью.   Для оздоровительных плавательных бассейнов А = 1,5; F = 60 м2 - площадь зеркала воды; σисп - коэффициент испарения (кг/(м2.ч)), 

σисп = 25 + 19× v,   где v — подвижность воздуха над ванной бассейна, v = 0,1 м/с; 

σисп = 25 + 19× 0,1 = 26,9 кг/(м2.ч); 

dв = 13,0 г/кг при tв = 27° С и φв = 60%; dw = 20,8 г/кг при φ = 100% и tпов = tw - 1°С. 

Температура поверхности ванны: tпов = 26 - 1 = 25° С.

 

   3. Поступление влаги с обходных дорожек. 

   Площадь смоченной части обходных дорожек составляет 0,45 от общей пло­щади дорожек. Количество испаряемой влаги (г/ч): 

Wо.д = 6,1 (tв - tмт) × F,  

Wо.д = 6,1(27 - 20,5) × 36× 0,45 = 650 г/ч. 

   4. Суммарное поступление влаги: 

W = Wпл + Wб + Wо.д = 1,34 + 18,9 + 0,65 = 20,9 кг/ч. 

Полная теплота:

1.     ΣQп = Qcкр.б + Qскр.од + Qскр.пл + 3,6 ΣQя (кДж/ч),   где 

• Qcкр.б = Wб× (2501,3 - 2,39× tпов) = 18,9 × (2501,3 - 2,39 × 25) = 46 140;  
• Qскр.од = Wо.д (2501,3 - 2,39 × tод) = 0,65(2501,3 - 2,39 × 31) = 1580; 
• Qскр.пл = N(qпол - qяв) × 3,6; 
• Qскр.пл = 0,67 × 10 × (197 - 60) × 3,6 = 3300; 

ΣQп = 46 140 + 1580 + 3300 + 3.6 × 3560 = 63 800. 

   2. Тепловлажностное отношение: 

  

Ha i-d-диаграмме на пересечении луча процесса Ԑ, построенного из точки В, и линии dн - const лежит точка П, а на пересечении луча Ԑ с изотермой ty = 28° С - точка У (рис. 1). 

Параметры точек:

Точки	t, °С	J, кДж/кг	D, г/кг	φ, %
В	27	61	13	60
У	28	67	15	65
П	25,6	53,5	11	52
Н	26,3	54,7	11	52

  3. Воздухообмен, рассчитанный по влаговыделениям: 

  

L = 4350 м3/ч.

   4. Воздухообмен рассчитанный по полной теплоте: 

  

   5. Нормативный воздухообмен:

Lн=N × 80 м3/ч = 10 × 80 = 800 м3/ч = 960 кг/ч, что значительно меньше расчетного. 

Наружный воздух в наиболее жаркое время дня должен быть охлажден в воз­духоохладителе до 25,6°С, чтобы не допустить возрастания температуры воздуха в бассейне до 30° С. В ночные часы температура наружного воздуха понижа­ется на 10,4° С (точка H1), поэтому необходим нагрев воздуха или утилизация теплоты. 

   Требуемое количество холода:

Qx = Gп (iн - iп) = 4100 (54 - 51) = 12 300 кДж/ч = 3,4 кВт. 

Расчет воздухообмена в холодный период года

Относительная влажность φв = 50%, влагосодержание dв = 10,8 г/кг; осталь­ные параметры совпадают с параметрами теплого периода (вместо Qс.р. учиты­вают Qосв). 

   1. Поступления явной теплоты: 

ΣQя = Qосв+ Qпл+ Qо.д + Qв = 620 + 400 + 1440 - 480 = 1980 Вт. 

   2. Поступления влаги: 

   от пловцов Wпл = 1340 г/ч (по ТП); 

   с поверхности бассейна 

с обходных дорожек 

Wо.д = 6,1 × (27 - 19) × 36 × 0,45 = 790 г/ч. 

   Общее поступление влаги: 

W = Wпл + WБ + Wод = 1,34 + 24,2 + 0,79 = 26,3 кг/ч. 

   3. Полная теплота (кДж/ч): 

ΣQп = Qcкр.б + Qскр.од + Qскр.пл + 3,6×ΣQя,  где 

• Qcкр.б = 24,2 (2501,3 - 2,39 × 25) = 59 080 кДж/ч; 
• Qскр.од = 0,79 (2501,3 - 2,39 × 31) = 1920 кДж/ч; 
• Qскр.пл = 3300 кДж/ч (по ТП); 

ΣQп = 59080 + 1920 + 3300 + 3,6 × 1980 = 71400 кДж/ч. 

   4. Тепловлажностное отношение:

 

   5. Построение процесса и определение воздухообмена. 

   На i-d-диаграмме через точку В проводят луч процесса Ԑ. На пересечении луча с линией dн = const получают точку К

В холодный период применяют рециркуляцию воздуха. 

Изменение влагосодержания в рабочей зоне в холодный период принято по теплому периоду: 

Δdр.з = dв - dн = 13- 9,9 = 3,1 г/кг. 

Влагосодержание смеси приточного воздуха в холодный период года: 

dсм = dв-Δdр.з = 10,8 - 3,1 = 7,7 г/кг.  

На пересечении линий dсм и Ԑ лежит точка С, совпадающая с точкой П, ко­торая была получена в расчете для теплого периода. 

Влагосодержание удаляемого воздуха: 

 

На пересечении линий dy и Ԑ лежит точка У.

Параметры точек:

Точки	t, °С	J, кДж/кг	D, г/кг	φ, %
В	27	55	10,8	50
У	27,5	64	14,1	63
П, С	26,3	46	7,7	37
К	25	26	0,35	3
Н	-28	-27,3	0,35	84
МТ	19	55	14	100

Количество приточного наружного воздуха можно определить из материаль­ного баланса:

 

что больше нормативной величины Gн = 960 кг/ч. Следует предусмотреть ути­лизацию теплоты удаляемого воздуха.

Регулирование выполняется по температуре и относительной влажности в ра­бочей зоне бассейна.