ПЛУВНИ БАСЕЙНИ

РЕШЕНИЯ ОТ MENERGA

 

Зала на плувния басейн 

 

В плувните зали съществуват три големи енергийни товара, които следва да се покрият. 

Първият се определя от топлинните загуби. Единственият начин да минимизирате този разход е да използвате първокласна изолация при абсолютната необходимост от паронепроницаема преграда. Тази преграда ще гарантира липсата на дифундираща в строителната конструкция пара в зависимост от разликата в парциалното налягане на парата във вътрешността на плувната зала и тази извън нея. Ако има пропуск в преградата, парата от вътрешността на плувната зала ще дифундира в сградната конструкция. При външен въздух с температура по-ниска от тази по мокър термометър на плувната зала, парата ще кондензира и втечни в конструкцията. Тази вода ще продължи да се натрупва, като стената ще се навлажни напълно. Този ефект води до висок риск от увреждане на конструкцията.  

Въздухоразпределителната система ще вкара топъл и сух въздух в плувната зала.

Най-добре е да подведете приточния въздух чрез шлицеви дифузори под прозорците на плувната зала. Целта е приточният въздух да се разпредели без да докосне водата. Въздушен поток в контакт с водната повърхност би увеличил нейното изпарение. Проектът на въздухоразпределението трябва да осигури липсата на зони с влажен въздух, особено в покривната конструкция. Изсмукването на въздуха може да се изпълни чрез въздуховоди с терминали непосредствено под тавана или интегрирани в окачения таван. Тази система трябва да осигури въздушен дебит през целия балнеоцентър, така че да няма застойни зони и натрупване на влага. Енергията за отопление на плувната зала ще се отдава от подово отопление или приточния въздух.

Вторият товар е изпарението на вода от повърхността на басейна.

Изпарението на вода зависи от използването на балнеологията, т.е. трябва да се разграничат периодите, когато басейнът ще е пълен с хора и обратно.

Изпарение, когато басейнът не се използва

За да разберем какво се случва с изпарението на водата при неизползван басейн, нека погледнем водната повърхност.

 

Неизползвана водна повърхност 

Това, което се вижда е повърхност без вълни. Водата от повърхността изтича директно в преливника. При вглеждане в разделителната равнина между вода и въздух се открива следното:

Състоянието в плувната зала е температура 30°C с абсолютно водно съдържание 14.3 g/kg. При това положение парциалното налягане на парата във въздуха на басейна е 2280 Pa. Водата ще има температура от 28°C с налягане на насищане от 3770 Pa. В случай, че няма никой във водата и се наблюдава гладка повърхност ще има съвсем тънък слой от пара върху водата. Този слой се състои от течност-вода и равномерно изпарена вода. Някои от течностните молекули падат обратно във водата, а някои се изпаряват във въздуха. Изпарените водни молекули в парния слой ще се различават по налягането на парата си от парциалното налягане на парата във въздуха. Тази разлика между парциалното налягане и налягането на насищане е движещата сила за изпарение на водата и молекулите ще прескочат във въздуха и ще увеличат абсолютното му водно съдържание.

За изпарението на водата е необходима енергия. За изпарението на 1 kg вода е необходима 2501 KJ/kg топлинна енергия. Това означава, че се нуждаем от 710 W топлинна мощност за изпарението на 1 килограм вода. 90% от тази енергия идва от водата и 10 % - от въздуха.Тази енергия се покрива от отоплителната система.

Изпареният масов дебит вода се определя според принципа на масообмен при стационарно изпарение по VDI 2089:

Необходимата енергия при изпарение се изчислява в две стъпки, като първо трябва да се възстанови тази на изпарената вода. За това водата следва да се загрее от температурата на прясната вода до температурата на басейна. При втората стъпка енергията за изпарение на басейновата вода се осигурява от отоплителната система.

 

Изпарение при използван басейн

Изпарението от използван басейн ще се увеличи от вълните, резултат от активността в него. Вълните ще предотвратят изграждането на парен слой. Без този слой водните молекули ще се изпарят директно във въздуха. Този ефект увеличава изпарението повече от четири пъти в сравнение с неизползван басейн. При изчисление на изпарението на използван басейн трябва да се прави разлика между степените на използване на балнеологията.  

За избора на изсушители изпареният масов дебит вода ще се изчисли при 100% използван басейн. Използваме същото изчисление както при неизползван басейн и с воден трансферен коефициент от Табл. 1

Масовият дебит, който ще бъде изчислен при 100% натоварване на басейна е масовият дебит за избора на изсушител, защото последният трябва да притежава достатъчен капацитет да покрие пълния товар за изсушаване. Енергията за загряване на басейновата вода и прясната вода ще се изчисли по:

Изсушаване на плувни зали

Третият голям енергиен товар зависи от изсушаването на въздуха в залата.

Първата причина да се изсушава въздухът е, че прекомерната влажност създава усещане за задух. Границата на влажността за необлечен човек е при парно налягане около =22,7 hPa, което отговаря на абсолютно водно съдържание от  14,3 g/kg в плувната зала. Втората причина зависи от възможността на сградната конструкция да препятства условия за кондензация в стената, покрива или инсталациите.  

Най-лесният начин да изсушите въздуха в плувната зала е да заместите влажния басейнов въздух с пресен. Този принцип се основава на ефекта, че абсолютното водно съдържание на пресния въздух обикновено е по-малко от това на залата. То възлиза на 14,3 g/kg. VDI 2089 разпорежда, че ако абсолютното водно съдържание на пресния въздух е по-ниско от 9 g/kg ще е необходимо да се поддържа плувната зала при абсолютно водно съдържание 14,3 g/kg, за да се избегне кондензация на стените или структурата на залата. Ако абсолютното водно съдържание на пресния въздух е по-високо от 9,0 g/kg е позволено да се увеличи водното съдържание в залата, защото външната температура е толкова висока, че няма опасност от кондензация.

Изискваният масов дебит пресен въздух зависи от разликата в абсолютното водно съдържание между вътрешен и външен въздух и количеството изпарена вода:

Както се вижда от изчислението, необходимият пресен въздух се основава на изпарението на водата от една страна и на разликата в абсолютното водно съдържание на пресния въздух и този на басейна.  

В миналото, когато енергията не играеше голяма роля, имахме различни изсушители с опростена конструкция като тази.  

Тогава тези агрегати имаха два ремъчно-задвижвани вентилатора с постоянни обороти. Влажният въздух се изсмукваше от залата през връзката ETA. В случай, че нямаше нужда от изсушаване, въздухът протичаше през рециркулационната клапа и червената отоплителна секция в залата като приточен въздух. В случай на нужда от изсушаване, необходимото количество пресен въздух се засмукваше през връзката с външния въздух и същото количество влажен въздух напуска камерата през връзката за изхвърлян въздух. Тази камера няма рекуперация на топлина и отоплителната серпентина трябва да покрие топлинните загуби. Този вид машини имат специфична ел. консумация от 0,5 kW/kg, което означава, че ще използват 500 W ел. енергия за кондензация и изсушаване на 1 kg вода. 

С началото на първите петролни кризи през 70-те възниква идеята за топлинна рекуперация. Първо съществуваха два начина. Единият беше свързан с интегрирането на термопомпа. Нещата потръгнаха, но бяха разрешени за употреба единствено в инсталации на частни басейни. При обществените басейни изсушаване чрез рециркулационен въздух се допуска единствено нощем, когато няма хора. При заетост изсушаване е разрешено само чрез пресен въздух. 

За да се осъществи това, системата бе подобрена с връзка за пресен и изхвърлян въздух.

При тази схема машината е в състояние да изсушава в рециркулационен режим през нощта и да го прави с пресен въздух чрез отваряне на клапите за пресен и изхвърлян въздух. В двата случая термопомпата ще възстановява топлина чрез охлаждане на изсмуквания въздух и пренасяйки тази енергия заедно с електроконсумацията на компресора обратно към приточния въздух чрез кондензатора. Тези машини спестяват енергия въз основа на термопомпения ефект. Но специфичната ел. консумация е на същото ниво от 0,5 kW/kg. Така в този случай електроконсумацията за изсушаване бе на същото ниво, но изсушаването при заетост на басейна бе чрез пресен въздух.

През 1985 се появиха първите машини с термопомпа и рекуператор. Имаше два принципа, единият с единичен рекуператор(кръстосан ток), а другият с топлинна тръба. И двете системи имаха термопомпа за използване на остатъчната енергия след рекуперацията, която е с висок температурен потенциал. Схемата показва базисен вариант с рекуператор и термопомпа, работещи в режим пресен въздух.

 

При този вид машини влажният изсмукван въздух от залата преминава през топлинната тръба и се охлажда. Енергията се поема от хладилния агент на топлинната тръба. След това въздухът минава през изпарителя, където се охлажда под своята точка на роса. Така изведената енергия се поема от хладилния агент на термопомпата и се предава на компресора. От друга страна се засмуква пресен въздух и се смесва с част от изсмуквания въздух, след което влиза в топлинната тръба. Тук смесения въздух се загрява с енергията на хладилния агент на топлинната тръба. Рекуперацията на топлина бе около 40% до 53 % в зависимост от броя редове и хладилния агент на топлинната тръба. След топлинната тръба въздухът преминава през кондензатора. Тук кондензаторът отново загрява въздуха и предава сумарната енергия от изпарителя и компресора на въздуха. Тази система позволи да се достигнат температури на приточния въздух по-високи от тези на изсмуквания. В случай, че вентилационните загуби са нула, машината покрива част от трансмисионните загуби. През 1985 този вид машини можеха да достигнат ел. консумация за изсушаване на 1 kg вода от около 330 W. Най-новите машини от този тип с използване на нови хладилни агенти и компресорни технологии могат да достигнат  260W/kg вода.

Днес изсушаването на плувни басейни се ръководи най-вече от енергийните разходи. В наши дни има и други съображения за отчитане. В зависимост от дезинфекцията на водата трябва да помислим и за вредните вещества, които се появяват в нея и които ще се пренесат във въздуха чрез изпарението и. Единственият начин да отстраните вредните вещества от въздуха е да ги намалите и заместите с пресен въздух. Но това е, което правим и без това през работното време, когато машините изсушават въздуха на басейна чрез пресен въздух. Тази основна идея промени развитието на изсушителите така че, те нямат изсушаване в режим рециркулация.

Новопроектираните плувни зали са много добре топлоизолирани и това намалява трансмисионните загуби. Днес разполагаме с рекуперативни системи, които почти редуцират вентилационните загуби до нула в зависимост от високата ефективност. MENERGA притежава по две системи за изсушаване на плувни басейни – обществени и частни.

Всички системи използват рекуператор от полипропилен. Този материал се представя най-добре при изграждането на рекуператори. Полипропиленът е киселинно-устойчив срещу повечето неорганични киселини, което ще придаде резистентност срещу дезинфекционните вещества, които идват с въздуха и срещу почистващите материали в течно състояние или изпаряващи се от изсмуквания въздух. Голямо негово достоинство е микробиологично устойчив. Това качество не позволява оцеляването на микробиологичния живот, тъй като бактериите не могат да живеят върху този материал или да се хранят от него.  

За изсушаването на обществени плувни зали Menerga предлага две серии. Едната е Серия 38, която е най-новата фаза от развитието на Menerga. Гамата дебити започва от 2.600 m³/h с изсушителен капацитет от 15,7 kg/h и завършва при 31.000 m³/h с изсушителен капацитет от 186,5 kg/h. Сърцето на тази машина е противотоков полипропиленов рекуператор с най-високия разполагаем рекуперативен ефект.

 

Тази машина ще контролира количеството пресен въздух в зависимост от количеството изпарена вода и в зависимост от абсолютното водно съдържание на пресния въздух. Рекуперативният ефект ще даде температура от 29°C на приточния въздух, ако температурата на  връщащия се е 30 °C. Тази ефективност ще резултира в намаляване на енергийния разход за покриване на вентилационни загуби до 50W/kg вода.

При новопроектираните плувни зали рекуперативният ефект може да бъде твърде висок през преходния период и залата да се претопли. За да се избегни това Серия 38 има интегрирани байпаси и в двете посоки.

Ако контролът открие, че залата ще се прегрее, автоматиката отваря двата интегрирани байпаса. Тази функционалност ще даде възможност да се регулира капацитета на рекуператора до почти 0 %, ще редуцира съпротивлението на рекуператора и ще намали ел. консумацията на вентилаторите.

Серия 39 е втората за изсушаване на обществени плувни басейни. Тази серия започва с дебит от 2.600 m³/h с изсушителна способност от 15,7 kg/h и завършва с дебит от 33.500 m³/h с изсушителна способност от 200 kg/h. Тя работи с асиметричен полипропиленов топлообменник с кръстосан ток и интегрирана термопомпа с пълен контрол на мощността.

Изсушаването през нощта и в работното време ще се извършва чрез пресен въздух. Термопомпата поема остатъчната енергия в изхвърляния въздух и я предава на приточния.

 

  

Схемата показва една машина 39 в режим на изсушаване. То ще се извършва чрез пресния въздух. Количеството пресен въздух зависи от изсушителния товар в залата и количеството абсолютна влага в пресния въздух. Температурното регулиране управлява мощността на термопомпата. Опционално термопомпата може да подаде допълнителна топлина на басейновата вода. Този тип машини ще имат ел. консумация за изсушаване 60 W на килограм вода. Вентилационните загуби са 0 W.

Menerga предлага 2 серии за изсушаване на частни плувни басейни. Серия 29 включва двоен пластинчат топлообменник и интегрирана термопомпа.

Тази серия предлага гама от 1.100 m³/h с изсушителна способност от 6,6 kg/h до дебит от 3.500 m³/h с изсушителна способност от 21,1 kg/h. Схемата показва 29 в изсушителен режим чрез пресен въздух и активирана термопомпа. Тази машина показва опцията с интегриран воден кондензатор за загряване на басейновата вода. Тя има възможността да работи с пресен въздух или да изсушава въздух в режим рециркулация при празна зала. За обекти с по-ниски топлинни натоварвания може да се работи със Серия 19, която е същата като 29, но без термопомпа. Обхватът на въздушни дебити е същият както при 29 и изсушаването се извършва само от пресен въздух.   

Изсушаване с ротационен топлообменник въздух-въздух 

Този вид изсушаване зависи от високата ефективност на ротационните топлообменници. Ако се вгледаме по-добре в процеса има съществен недостатък поради възможността за възстановяване на влага. Ако външната температура е по-ниска от температурата на росата на басейновия въздух трябва да се очаква кондензация по колелото и обратно изпарение в пресния въздух – приточната страна. Ефектът за плувния басейн би следвало да бъде увеличен масов дебит за изсушаване спрямо варианта с рекуператор. Молиеровите диаграми по-долу показват разликите в ел. консумацията.

Първата диаграма показва процеса на рекуперативна система с температурна ефективност от 80%. Въздушният дебит е изчислен за изсушителна способност от 1 kg/h.

Разликата в абсолютното водно съдържание между приточен и изсмукван въздух е 12,7 g/kg. При тази разлика има нужда от 60 пресен въздух да изсуши 1 килограм вода от залата.  

Следващата диаграма показва изсушаване чрез ротационно колело при същите условия.

Тази диаграма показва процеса на ротационно колело. С външна температура от -10 °C и отработен въздух 30°C колелото работи примерно с температурна ефективност 80%. При външна температура по-ниска от тази на росата на отработения въздух се забелязва кондензация на колелото. По-голямата част от водата ще се изпари обратно в приточния въздух. Това ще доведе до абсолютно водно съдържание на приточния въздух от 7,9 g/kg. При това абсолютно водно съдържание дебитът пресен въздух ще бъде двойно по-голям отколкото при работа с рекуператор. Удвоеният дебит ще доведе до по-висок пад в налягането в регенериращата система и по-висока консумация на вентилатора. Диаграмата показва, че кондензиралото количество вода в изсмуквания въздух е по-голямо от събраното от външния въздух. С абсолютно водно съдържание от 7,9 g/kg в приточния въздух, дебитът за изсушаване следва да бъде 120 m³/h. Това е два пъти повече от действието с рекуператор. Този удвоен дебит означава удвоен енергиен разход за вентилаторите и удвоен топлинен разход за покриване на вентилационните загуби.  

×
×
×
×
×
×
×