Безопасность плюс энергоэффективность

А. Колоша
Защитные покрытия для бассейнов были разработаны, прежде всего, для защиты водного зеркала от попадания в воду нежелательных предметов, например, листьев и мусора. Оказалось, что высокая прочность такой защиты помогает также уберечь людей от нежелательного падения в воду. Сегодня на первый план выдвигается другое важное свойство защитных устройств – они существенно экономят энергию для поддержания теплового режима и уменьшают другие составляющие энергопотребления на содержание открытых и закрытых бассейнов.

W_1 За последние годы значительно возросли темпы строительства и реконструкции частных коттеджей, домов элитной застройки, спортивных и оздоровительных центров с устройством в них закрытых и открытых плавательных бассейнов.

Важная функция защитных покрытий для бассейнов – поддержание требуемого температурно-влажностного режима в помещениях для закрытых бассейнов. В закрытых и открытых бассейнах защита уменьшает количество испаряемой воды и сохраняет температуру нагретой воды, что непосредственно уменьшает общее энергопотребление и снижает затраты на содержание бассейнов.

Кроме вопросов экономии энергии, недостаточное внимание к вопросам обеспечения микроклимата при строительстве и реконструкции помещений бассейнов приводило к негативным последствиям в процессе их эксплуатации. Несоблюдение оптимального температурно-влажностного режима вызывает активную конденсацию влаги на ограждающих конструкциях. Это приводит к образованию грибковой плесени, к коррозии металлических и гниению деревянных конструкций, несоблюдению санитарно-гигиенических условий по температуре,влажности и появлению некомфортных потоков воздуха в зоне нахождения людей. Использование защитных покрытий для бассейна помимо очевидных удобств и обеспечения безопасности,существенно экономит энергию и уменьшает общие расходы на содержание бассейнов.

Типы защиты для бассейнов

Защитные покрытия для бассейнов применяются давно. Их прочностные свойства рассчитываются так, чтобы в условиях разницы температур на верхней и нижней стороне в условиях высокоинтенсивного ультрафиолетового солнечного излучения долгие годы сохранять прочность, чтобы выдержать случайно упавших в бассейн нескольких человек. Кроме функции безопасности, защитные покрытия препятствуют попаданию в бассейн грязи и мусора (например,листьев), посторонних предметов. Если покрытие выполнено непрозрачным для света, то это препятствует размножению микроводорослей и патогенных микроорганизмов в воде. Это уменьшает необходимость в частой прокачке воды бассейна для полной очистки и обеззараживания, что уменьшает количество химических реагентов и энергии, расходуемых для этих целей.

Среди типов защитных покрытий бассейнов выделим следующие три:

  • роллетные покрытия (например, PoolProtect) с плавающими герметичными ламелями из ПВХ или поликарбоната;
  • мягкие покрытия (например, SoftProtect) из высокопрочной армированной ткани из ПВХ;
  • бескаркасные или батутные покрытия для бассейнов (например, WinterProtect) на основе легкой и сверхпрочной полипропиленовой ткани с армирующим ситом, способной выдерживать нагрузку на разрыв свыше 350 кг/см2.
Сколько воды испаряется впустую

Чтобы оценить, насколько влияет использование защитных покрытий на экономию энергии для бассейнов, нужно учесть множество фаrторов – от режима использования, параметров испарения и теплопотерь до волнообразования и прочее.

Самая большая экономия общих расходов на содержание бассейнов благодаря защитным покрытиям наблюдается для открытых бассейнов. Даже в летний период ночные температуры таковы, что бассейн за ночь успевает существенно охладиться. Поэтому оценку экономии энергопотребления проведем для бассейна закрытого типа.

Помещения закрытых плавательных бассейнов относятся к категории помещений с влажным режимом, имеющим свои отличительные особенности при формировании в них тепловых и влажностных потоков, степень испаряемости и т.д. Вопросы энергоэффективности, связанные с выбором того или иного технического решения по обеспечению требуемых санитарно-гигиенических условий, режима вентиляции и т.п. оставим за пределами данного оценочного расчета. Рассмотрим для примера лишь составляющую энергии, теряемой в связи с испарением воды с поверхности бассейна.

Расчетная температура внутреннего воздуха для помещений плавательных бассейнов принимается в соответствии со СНиП 2.08.02-89* на 1–2 °С выше температуры поверхности воды в бассейне. При этом температуру поверхности воды в бассейне необходимо поддерживать на уровне 26–28 °С, а в лечебных бассейнах на 4–8 °С выше. Таким образом, нормируемая температура воздуха в бассейнах: 27–30 °С. Нормируемая относительная влажность внутреннего воздуха в помещениях плавательных бассейнов принимается в соответствии со СНиП 2.08.02-89* равной 50–65%, но конкретное ее значение в каждом отдельном случае диктуется степенью защиты ограждающих конструкций.

В европейских стандартах указывается, что относительная влажность должна находиться в области физиологического комфорта. При слишком высокой относительной влажности возникает ощущение духоты. Верхний предел комфортного состояния неодетого человека соответствует парциальному давлению водяных паров 2,27 кПа (влагосодержание при этом давлении составляет 14,3 г/кг сухого воздуха). Во избежание дискомфорта при высокой температуре воздуха относительную влажность рекомендовано снижать с 50% до 40%.

На интенсивность испарения влаги значительное влияние оказывает скорость движения воздуха над поверхностью воды, а также состояние водного зеркала при различной активности купающихся. Нормируемая подвижность воздуха в зоне нахождения людей и над поверхностью воды составляет 0,15–0,2 м/с.

По активности использования бассейнов их можно разделить на: лечебные бассейны (теплые ванны) с неподвижной открытой водной поверхностью; небольшие частные бассейны с ограниченным временем использования; общественные бассейны (в том числе отелей) для отдыха с нормальной активностью купающихся; спортивные бассейны; бассейны для отдыха и развлечений и, наконец, аква-парки с несколькими видами бассейнов со значительным волнообразованием и водными горками.

Используемое в отечественной практике проектирования выражение для определения количества влаги, испаряющееся с открытой некипящей водной поверхности (формула 2.59 «Справочник проектировщика, часть 11. Вентиляция и кондиционирование воздуха»), не учитывает условий испарения при активном перемешивании воды в бассейнах с различной активностью купающихся, при образовании искусственных волн и так далее.

Эмпирические зависимости, рекомендуемые немецкими специалистами, более полно учитывают изменения условий испарения влаги в закрытых бассейнах с различной активностью купающихся. Интенсивность испарения рассчитывается следующим образом:

Wисп = ε•S•(Pнас – Pуст), [г/ч],

где:
S – площадь водной поверхности бассейна, м2;
Pнас – давление водяных паров насыщенного воздуха при температуре воды в бассейне, мбар (см. Cправочник проектировщика);
Pуст – парциальное давление водяных паров при заданных температуре и влажности воздуха, мбар.
ε – эмпирический коэффициент, г/(м2•ч•мбар),принимаемый:
0,5 – закрытая поверхность бассейна;
5 – неподвижная поверхность бассейна;
15 – небольшие частные бассейны с ограниченным количеством купающихся;
20 – общественные бассейны с нормальной активностью купающихся;
28 – бассейны для отдыха и развлечений;
35 – бассейны с водяными горками и значительным волнообразованием.

Потери тепла на испарение с поверхности бассейна рассчитывается по формуле:

Qисп=Wисп•r, [Вт/м2],

где Wисп - количество испарившейся воды с поверхности бассейна, кг/м2•ч;
r – тепло, расходуемое на испарение при определенной температуре воды в бассейне, Вт/кг.

Рассчитаем потери энергии с поверхности общественного бассейна размером 25 х 12 м. Площадь поверхности Sпов= 25*12= 300 м. Температуру воды примем равной 28 °С, а температура воздуха в помещении пусть будет равна 30 °С. Комфортная относительная влажность в помещении при 30 °С = 50 %.

Давление насыщенного пара при температуре воды 28 °С Pнас=37,78 мбар

φ = Pуст / Pнас • 100%
Pнас = Pуст / φ • 100%

Парциальное давление пара при температуре воздуха 30 °С и относительной влажности 50%
Pуст = 42,41•50 / 100 = 21,21 мбар.
Масса испаряемой воды в час:
Мисп = 20•300•(37,78-21,21) = 99420 г/ч (99,42 кг/ч)

Удельное испарение с одного квадратного метра водного зеркала – 99 420 г/ч / 300м2 = 331,4 г/ч•м2.

Теперь вычислим энергию, требуемую на испарение этого количества воды:

Qисп=Wисп*r

r= 2430 Дж/кг

Qисп=0,3314•2430=805,3 Вт/м2

Т.е. общие потери энергии с поверхности при использовании бассейна равны 805,3*300=241,6 кВт.

При спокойной поверхности бассейна испарение будет таким:

W = 5•300•(37,78 – 21,21)= 24885 г/ч (24,89 кг/ч)

Удельное испарение равно 24885 / 300 = 82,85 г/ч•м2
Теперь вычислим энергию, требуемую на испарение этого количества воды:

Qисп=W*r

r= 2430 Дж/кг

Qисп=0,08285•2430=201,3 Вт/м2

Т.е. общие потери с поверхности при использовании бассейна равны 201,3•300=60,4 кВт.

При закрытой поверхности бассейна:


W = 0,5•300•(37,78 – 21,21)= 2488,5 г/ч (2,489 кг/ч).

Удельное испарение равно 2488,5 / 300 = 8,285 г/ч•м2.
Теперь вычислим энергию, требуемую на испарение этого количества воды:

Qисп=W*r

r= 2430 Дж/кг

Qисп=0,008285•2430=20,13 Вт/м2.

Т.е. общие потери энергии с поверхности из-за испарения при использовании бассейна площадью 300 м2 равны 20,13 • 300 = 6,04 кВт.

Прямая экономия из-за уменьшения испарения

Рассчитаем экономическую целесообразность накрытия бассейна при использовании для нагрева воды природный газ. Справочные значения теплотворной способности газа составляют:

минимальная 31,8 МДж/м3, максимальная 41,2 МДж/м3 (ГОСТ 27193-86, ГОСТ 22667-82, ГОСТ 10062-75). Примем среднее значение 35 МДж/м3.В переводе на мощность получаем:
35 000 кДж/ 3600 с = 9,72 кВт•м3


При переводе потерь на объем газа получаем:

  1. Потери при использовании бассейна: 241,6 кВт/ч / 9,72 кВт•м3 = 24,86 м3/ч.
  2. Потери при спокойной поверхности бассейна: 60,4 кВт/ч / 9,72 кВт*м3 = 6,21 м3/ч.
  3. Потери при закрытой поверхности бассейна: 6,04 кВт/ч / 9,72 кВт*м3 = 0,621 м3/ч.

Примем, что бассейн используется 8 часов в сутки.

  1. Расход газа при использовании бассейна равен 24,6 м3/ч • 8 ч = 198,9 м3.
  2. Расход газа при спокойной поверхности бассейна равен 6,21 м3/ч • 16 ч = 99,36 м3.
  3. Расход газа при закрытой поверхности бассейна равен 0,621 м3/ч • 16 ч = 9,94 м3.

При нынешней цене на газ 6,879 грн/м3:

1. Расходы на газ при использовании бассейна 198,9 м3 • 6,879 грн = 1368,23 грн.
2. Расходы на газ при спокойной поверхности бассейна за 99,36 м3: 683,49 грн.
3. Расход газа при закрытой поверхности бассейна в денежном эквиваленте за 9,94 м3:68,38 грн.

При использовании защитных роллет сумма экономии составит 683,49 – 68,38 = 615,11 грн. В год экономия от уменьшения испарения составит (при круглогодичном использовании бассейна) = 365•615,11 = 224515,15 грн.

В данном расчете не учитывалась экономия электроэнергии, потребляемой на осушение и вентиляцию, а также стоимость воды для подпитки. Если учтем еще, что то количество воды, которое испарилось, нужно пополнить и нагреть (с +10 °С до +28 °С), то можно несколько дополнить данный ориентировочный расчет.

1. При использовании бассейна 99,42 кг/ч • 4,2 кДж/кг • °С • (28 °С – 10 °С) / 3600 =2,088 кВт/ч /9,72 кВт *м3= 0,215 м3/ч • 8 ч • 365= 627 м3•6,879 грн = 4313 грн в год.

2. При простое бассейна 24,89 кг/ч •4,2 кДж /кг С • (28 °С – 10 °С) / 3600 =0,523 кВт/ч / 9,72 кВт •м3 = 0,054 м3/ч • 16 ч •365 = 314 м3 • 6,879 грн = 2160 грн в год.

3. При накрытом бассейне 2,489 кг/ч •4,2 кДж/кг • °С • (28 °С – 10 °С) / 3600 = 0,0523 кВт/ч / 9,72 кВт •м3 = 0,0054 м3/ч •16 ч • 365 = 31,4 м3 • 6,879 грн = 216 грн в год.

Т.е. дополнительно на нагреве воды для подпитки можно сэкономить 2160 – 216 = 1944 грн. в год.

W_2 Общая экономия на нагреве закрытого бассейна размером 25 х 12 м из-за потерь, связанных только с испарением воды из бассейна благодаря использованию роллетной защитной системы составит 224515,15 + 1944 = 226459,15 грн в год. Это существенная сумма.

Данный расчет не учитывает другие составляющие теплопотерь и связанными с ними расходами энергии. Общие цифры экономии, указываемые производителем роллетных защитных систем (до 80% прямой экономии энергии лишь на разные виды теплопотерь, одно из которых – испарение), не выглядят завышенными. Кроме прямой экономии защитные системы создают косвенную экономию – на содержание инженерных систем (вентиляция, приток и нагрев воздуха прочее), эксплуатацию строительных конструкций (антикоррозионная защита, противогрибковая санация и т.п.) и поддержание комфортного микроклимата.

Напомним, что теплопотери в открытых бассейнах намного больше, чем в закрытых бассейнах. Однако имеются исполнения роллет с т.н. «солнечными ламелями», которые аккумулируют солнечное тепло подобно фототермальным панелям и могут нагреть воду в открытом бассейне дополнительно на несколько градусов. Производители указывают, что из-за экономии всех видов энергии и снижении сопутствующих затрат роллетная защитная система может окупить себя полностью за 3 – 5 лет. Защитные роллетные системы для бассейнов – это безопасность и энергоэффективность!



Оставьте комментарий