Větrání prostorů s bazény, návrh a dimenzování (I)
Nezbytným krokem při návrhu větrání prostoru s bazénem je správné provedení tepelné bilance. V první části článku je uveden popis hlavních zásad návrhu a výpočtové vztahy tepelné bilance.
1. ÚVOD
Při návrhu větracího zařízení je nezbytným krokem správné provedení tepelné bilance prostoru. Působící vlivy jsou:
- tepelné zisky sluneční radiací okny
- prostup tepla stavebními konstrukcemi
- tepelné zisky od lidí
- přestup tepla mezi vodní hladinou a okolním vzduchem
- zátěž vázaným teplem, daná odparem z volné hladiny
2. HLAVNÍ ZÁSADY NÁVRHU
Důležité vstupní údaje jsou tyto:
- výpočet se provádí nejprve pro letní období, následuje kontrola parametrů vnitřního vzduchu pro zimní extrém, a vhodné je provést i kontrolu pro přechodové období
- vnitřní relativní vlhkost by neměla přesáhnout 65 %. Zejména v zimním období totiž hrozí nebezpečí kondenzace na vnitřních površích konstrukce objektu bazénu
- teplota vody se navrhuje v závislosti na předpokládaném charakteru používání, viz tabulka 1
- teplota vzduchu se volí 2 až 4 K nad teplotou vody, avšak ne nad 34 °C
- rychlost proudění vzduchu v pásmu pobytu plavců by neměla překročit 0,2 m/s
| Teplota vody tw [°C] |
|
|---|---|
| Závodní plavání | 22 - 24 |
| Dětský bazén | 26 - 28 |
Tabulka 1 - Teplota bazénové vody dle charakteru použití
Poznámka: Vyjímku tvoří terapeutické bazénu, kde teplota vody může dosahovat až 35 °C, teplota vzduchu 27 až 29 °C.
3. TEPELNÁ BILANCE
3.1 Tepelné zisky sluneční radiací okny
Při výpočtu se vychází z dosud platné norny ČSN 73 05 48. Výchozí vztah je:
| Sos | [m2] | osluněný povrch oken |
| So | [m2] | povrch oken |
| Io | [W/m2] | celková intenzita sluneční radiace |
| Io dif | [W/m2] | intenzita difuzní sluneční radiace |
| co | [-] | korekce na čistotu atmosféry |
| s | [-] | stínící součinitel |
3.2 Prostup tepla stavebními konstrukcemi
Pro stanovení prostupu tepla stavebními konstrukcemi lze použít normu ČSN 06 02 10. Základní vztah:
3.3 Tepelné zisky od osob
Při výpočtu lze vycházet ze vztahu:
| n | [-] | počet lidí |
| q | [W/os ] | produkce tepla jedné osoby |
3.4 Přestup tepla mezi vodní hladinou a okolním vzduchem
Vzhledem ke skutečnosti, že vzduch má jinou teplotu než bazénová voda, dochází k přestupu tepla mezi volnou vodní hladinou a okolním vzduchem. Množství přestoupivšího tepla je definováno vztahem:
| α | [W/m2K] | součinitel přestupu tepla mezi vodní hladinou a okolním vzduchem |
| Shl | [m2] | plocha volné hladiny |
| Δt | [K] | teplotní rozdíl mezi vodní hladinou a okolním vzduchem |
3.5 Zátěž vázaným teplem
Podíl zátěže vázaným teplem je z celkové zátěže nejvýznamější. Z porovnání bilance zakryté a nezakryté vodní hladiny zcela jednoznačně vyplyne (z energetického hlediska) nutnost instalace zakrývacího mechanismu. Základní vztah pro stanovení zátěže vázaným teplem:
| Mw | [g/s] | množství odpařené vody |
| l | [J/kg] | výparné teplo vody |
Metodika výpočtu množství odpařené vody se dle VDI 2089 a L2 liší.
3.5.1 Množství odpařené vody
Výpočet je proveden dle německé normy VDI 2089 (Technické vybavení budov plováren, kryté bazény) a dle L2.
Výpočet dle VDI 2089 (starší vydání):
Množství odpařené vody se stanoví dle vztahu:
| ε | [g/s.m2.mbar] | součinitel přenosu hmoty, viz tabulka 2 |
| Shl | [m2] | plocha volné hladiny |
| p"v(tw) | [mbar] | tlak syté páry při teplotě vzduchu rovné teplotě vody |
| pv(ti) | [mbar] | tlak páry při teplotě vnitřního vzduchu |
| Charakter provozu | ε[g/m2.s.mbar] |
|---|---|
| Soukromý bazén | 3,6 . 10-3 |
| Veřejný bazén | 7,8 . 10-3 |
| Bazén s umělými vlnami | 9,7 . 10-3 |
Tabulka 2 - Součinitel přenosu hmoty pro bazény dle VDI 2089 (starší vydání)
Výpočet dle VDI 2089 (nové vydání):
Množství odpařené vody se stanoví dle vztahu:
| β | [m/h] | součinitel přenosu hmoty, viz tabulka 3 |
| Rv | [J/kg.K] | plynová konstanta pro vodní páru; Rv = 461,52 J/kg.K |
| T | [K] | aritmetický průměr teploty vody a vzduchu |
| Shl | [m2] | plocha volné hladiny |
| p"v(tw) | [Pa] | tlak syté páry při teplotě vzduchu rovné teplotě vody |
| pv(ti) | [Pa] | tlak páry při teplotě vnitřního vzduchu |
| Charakter provozu | nepoužívaný bazén n [m/h] | používaný bazén p [m/h] |
|---|---|---|
| Zakrytý bazén (odpar pouze z přetokového žlábku) |
0,7 | - |
| Soukromý bazén | 7 | 21 |
| Veřejný bazén (hloubka vody > 1,35 m) |
7 | 28 |
| Veřejný bazén (hloubka vody < 1,35 m) |
7 | 40 |
| Bazén s umělými vlnami | 7 | 50 |
Tabulka 3 - Součinitel přenosu hmoty pro bazény dle VDI 2089 (nové vydání)
Výpočet dle L2:
Množství odpařené vody se stanoví dle vztahu:
| β | [kg/h.m2.kPa] | součinitel přenosu hmoty |
| Shl | [m2] | plocha volné hladiny |
| p"v(tw) | [Pa] | tlak syté páry při teplotě vzduchu rovné teplotě vody |
| pv(ti) | [Pa] | tlak páry při teplotě vnitřního vzduchu |
Součinitel přenosu hmoty se stanoví dle vztahů:
a) pro rychlosti vzduchu menší než 0,3 m/s:
b) pro klidný vzduch je v L2 uveden vztah:
Poznámka: Množství odpařené vody lze stanovit také z rozdílů měrných vlhkostí
kde βx může být stanoveno vztahem:
kde: βx [kg/h.m2]
3.6 Celková tepelná bilance
Celková tepelná bilance objektu se stanoví součtem jednotlivých složek, tj. tepelné zisky sluneční radiací okny QOR, prostup tepla stavebními konstrukcemi QU, tepelné zisky od lidí QL, přestup tepla mezi vodní hladinou a okolním vzduchem Qhl a zátěž vázaným teplem, daná odparem z volné hladiny Ql:
Je třeba si uvědomit následující:
- Celková tepelná bilance objektu Q je součet citelného tepla a vázaného tepla.
- Jednotlivé složky celkové tepelné bilance mají různá znaménka. Například přestup tepla mezi vodní hladinou a okolním vzduchem Qhl bude mít znaménko záporné, neboť teplota vzduchu je vyšší než teplota vody. To samé bude zčásti platit i o prostupu tepla stavebními konstrukcemi QU, neboť v některých případech může být v letním období vnější teplota nižší než teplota vnitřní. To však neplatí tam, kde se počítá s rovnocennou sluneční teplotou (např. u horizontální plochy - střechy a osluněných fasád).
