Крытый бассейн сильно отличается от обычной ванной комнаты, спортивного зала или сауны. С открытой поверхности воды постоянно испаряется влага, а ее количество заметно увеличивается во время плавания, работы гидромассажа, водопадов и других аттракционов.
Если просто установить в помещении мощный вытяжной вентилятор, проблема не исчезнет. Зимой вместе с влажным воздухом наружу будет уходить большое количество тепла, а летом наружный воздух сам может содержать столько влаги, что обычное проветривание почти не даст эффекта.
Грамотное проектирование вентиляции бассейна решает сразу несколько задач. Система должна поддерживать комфортные температуру и влажность, удалять запахи и хлорамины, защищать окна и строительные конструкции от конденсата, а также не допускать распространения влажного воздуха по остальной части здания.
Для этого вентиляцию рассчитывают не только по площади помещения или стандартной кратности. Основным параметром становится количество воды, которое испаряется с зеркала бассейна и мокрых обходных дорожек. Затем инженеры определяют, какая часть этой влаги будет удаляться наружным воздухом, а какая — конденсационным осушителем.
Особый микроклимат бассейна: нормативные параметры температуры и влажности
Человеку, который только что вышел из теплой воды, становится некомфортно в прохладном помещении. Интенсивное испарение влаги с поверхности кожи усиливает ощущение холода. Поэтому температура воздуха в зале бассейна обычно поддерживается на 1–2 °C выше температуры воды.
Для плавательных бассейнов ГОСТ Р 58458-2020 устанавливает температуру воздуха на 1–2 °C выше температуры воды, относительную влажность не более 65% и скорость движения воздуха в зоне посетителей не более 0,2 м/с. Для общественных бассейнов также нормируется подача не менее 80 м³/ч наружного воздуха на одного занимающегося и не менее 20 м³/ч на одного зрителя.
На практике в большинстве залов стараются поддерживать относительную влажность примерно в диапазоне 50–60%. Более сухой воздух ускоряет испарение воды, увеличивает расход тепла на ее подогрев и вызывает ощущение прохлады у посетителей. При чрезмерно высокой влажности возрастает риск конденсации на окнах, стенах и элементах кровли. Рекомендации АВОК допускают рабочий диапазон 40–65%, но конкретную уставку выбирают с учетом температуры воды, конструкции здания и площади остекления.
Типичный режим для частного бассейна может выглядеть так:
- вода — 27 °C;
- воздух — 29 °C;
- относительная влажность — около 55–60%;
- скорость воздуха в зоне отдыха — без заметного сквозняка.
Для спортивного бассейна вода обычно прохладнее, чем для детской или гидромассажной ванны. Чем выше ее температура, тем интенсивнее испарение и тем более мощная система осушения потребуется.
Особое внимание уделяют не только относительной влажности, но и точке росы. Она показывает, до какой температуры должна охладиться поверхность, чтобы на ней появилась вода. Если внутреннее стекло зимой имеет температуру ниже точки росы воздуха в зале, конденсат выпадет даже при исправно работающей вентиляционной установке.
Поэтому расчет включает проверку окон, кровли, углов, металлических элементов, воздуховодов и скрытых полостей. Самая холодная внутренняя поверхность должна оставаться теплее расчетной точки росы. Рекомендации АВОК советуют обеспечивать запас около 3 °C.
Физика испарения: от чего зависит количество влаги, выделяемой зеркалом воды
Вода испаряется тогда, когда давление водяного пара над ее поверхностью выше парциального давления влаги в окружающем воздухе. Чем больше эта разница, тем интенсивнее бассейн увлажняет помещение.
В упрощенном виде расчет можно представить так:
Влаговыделение = площадь влажной поверхности × интенсивность испарения × коэффициент активности.
Но интенсивность нельзя принять одной постоянной цифрой для любого объекта. На нее влияют:
- площадь зеркала воды;
- температура воды;
- температура и влажность воздуха;
- количество посетителей;
- характер использования бассейна;
- скорость воздуха над водой;
- наличие фонтанов, горок, противотока и гидромассажа;
- площадь мокрых дорожек вокруг ванны;
- наличие защитного покрытия в нерабочее время.
Небольшой частный бассейн, в котором два человека спокойно плавают несколько часов в неделю, выделяет намного меньше влаги, чем такая же ванна в фитнес-клубе с постоянным потоком посетителей.
Еще выше нагрузка в аквапарке. Волны, фонтаны и водные горки многократно увеличивают площадь контакта воды с воздухом. В расчет необходимо включать не только само зеркало, но и все постоянно смачиваемые поверхности. ASHRAE отдельно отмечает зависимость испарения от площади воды, мокрых участков, температуры и активности посетителей.
Нельзя пытаться ускорить осушение, направляя сильную струю прямо на бассейн. Высокая скорость воздуха разрушает спокойный пограничный слой над водой и усиливает испарение. По данным ASHRAE, увеличение движения воздуха над поверхностью с обычного низкого уровня до интенсивного может повысить испарение примерно на 30%.
Очень эффективным средством является покрытие зеркала воды. Плавающее полотно или автоматическая ролета значительно ограничивает контакт воды с воздухом, когда бассейн не используется. За счет этого уменьшаются влаговыделения, затраты на осушение, потери воды и потребление энергии на ее подогрев. Применение покрытия в нерабочее время рекомендуется и для частных, и для общественных бассейнов.
Расчет вентиляции бассейна выполняют минимум для двух режимов:
- Рабочий режим — бассейн открыт, в воде находятся люди, работают аттракционы.
- Нерабочий режим — посетителей нет, зеркало закрыто или остается открытым.
Дополнительно проверяют летние и зимние параметры наружного воздуха. Зимой холодный воздух после нагрева способен поглощать много влаги, но его обработка требует значительного количества тепла. Летом в жаркую и влажную погоду наружный воздух может не осушать зал, а создавать дополнительную скрытую нагрузку.
Опасности некорректного проектирования: коррозия, разрушение бетона, грибок
Первым признаком проблем обычно становится запотевание окон. Затем в углах появляются темные точки, намокают откосы, портится отделка и возникает стойкий запах сырости.
Однако наиболее серьезные повреждения могут долго оставаться скрытыми. Влажный воздух проникает за подвесной потолок, в утеплитель, соединения кровли и полости наружных стен. При охлаждении пар конденсируется внутри конструкции, где его невозможно заметить во время обычного осмотра.
Намокшая теплоизоляция хуже удерживает тепло, поэтому поверхность становится еще холоднее. Количество конденсата увеличивается, и процесс развивается по кругу.
Для бассейнов характерна не просто высокая влажность, а химически агрессивная среда. В воздух могут попадать соединения хлора, которые ускоряют коррозию металла. АВОК рекомендует применять вентиляционное оборудование, крепеж, рамы и воздуховоды в коррозионностойком исполнении, а также предусматривать удаление конденсата из каналов.
При длительном увлажнении возможны:
- коррозия металлических ферм и креплений;
- разрушение лакокрасочных покрытий;
- намокание утеплителя;
- повреждение отделки и деревянных конструкций;
- развитие плесени в скрытых полостях;
- постепенное повреждение бетона и арматуры;
- короткие замыкания в незащищенном электрооборудовании.
Опасна и обратная ситуация — слишком сухой зал. Попытка решить проблему максимальным количеством наружного воздуха зимой приводит к ускоренному испарению воды. Возрастают расходы на подогрев бассейна, подпитку и обработку воды, а посетителям становится холодно после выхода из ванны. ASHRAE указывает, что избыточная зимняя вентиляция может снизить влажность ниже необходимого уровня и тем самым увеличить испарение и эксплуатационные затраты.
Методы борьбы со сверхвысокой влажностью воздуха
Осушение бассейна можно организовать тремя основными способами: удалять влажный воздух наружу, конденсировать воду во внутреннем осушителе либо использовать комплексную установку, совмещающую оба процесса.
Выбор зависит от площади зеркала воды, посещаемости, климата региона, режима эксплуатации и доступного бюджета. Для небольшого частного бассейна может оказаться достаточной простая комбинированная схема. Для фитнес-центра или аквапарка требуется специализированная установка с несколькими режимами работы и утилизацией тепла.
Приточно-вытяжная вентиляция с утилизацией тепла — рекуперацией
Приточно-вытяжная вентиляция удаляет влажный воздух и заменяет его наружным. Зимой поступающий воздух содержит мало влаги, поэтому после нагрева способен эффективно осушать помещение.
Проблема заключается в энергетических расходах. Удаляемый воздух бассейна теплый и влажный, а наружный зимой может иметь отрицательную температуру. Если выбрасывать тепло без утилизации, эксплуатация установки обойдется дорого.
Рекуператор передает часть энергии вытяжного воздуха приточному. Это снижает нагрузку на калорифер и расходы на отопление. В бассейнах применяют пластинчатые теплообменники, промежуточные гликолевые контуры, тепловые трубы и тепловые насосы. ASHRAE рекомендует рассматривать рекуперацию, поскольку вытяжной воздух бассейна содержит значительное количество тепловой энергии.
Обычная бытовая установка для этой задачи не подходит. Оборудование должно быть рассчитано на влажную и коррозионную среду, а конструкция теплообменника — исключать опасный переток вытяжного воздуха в приточный.
Летом эффективность осушения наружным воздухом зависит от его влагосодержания. В сухой день вентиляция справляется хорошо. Во время жары с высокой влажностью увеличение притока может, наоборот, повысить нагрузку на систему.
Поэтому производительность нельзя выбирать по одной зимней расчетной точке. Инженер проверяет работу установки в разные периоды года и определяет, понадобится ли дополнительное механическое осушение.
Использование специализированных промышленных осушителей воздуха
Конденсационный осушитель забирает влажный воздух, охлаждает его ниже точки росы и собирает выпавшую воду в дренаж. После этого воздух снова нагревается и возвращается в зал.
Осушитель воздуха для бассейна может быть настенным, канальным или стационарным промышленным. Настенные модели подходят для небольших частных ванн. Канальные устройства размещают в техническом помещении и подключают к системе воздуховодов. Крупные агрегаты способны одновременно осушать, нагревать и охлаждать воздух.
Основные преимущества механического осушения:
- стабильная работа независимо от наружной влажности;
- возможность поддерживать точную установку;
- меньшая потребность в наружном воздухе;
- возврат тепла конденсации в помещение;
- компактность решения для небольших объектов.
При этом осушитель не заменяет вентиляцию. Он удаляет воду, но не обеспечивает санитарный приток, не выводит углекислый газ и не гарантирует удаление хлораминов. CDC отмечает, что система может хорошо контролировать влажность, но при недостаточном притоке и вытяжке летучие хлорамины продолжат накапливаться в воздухе и раздражать глаза и дыхательные пути.
Поэтому в полноценной схеме осушитель работает вместе с приточно-вытяжной вентиляцией. Первый контролирует влагу, вторая отвечает за качество воздуха и удаление химических загрязнений.
Производительность осушителя измеряют в литрах или килограммах воды за сутки. Его подбирают по расчетному часовому влаговыделению, а не по площади комнаты. Модель «для 100 м²» может оказаться слабой для маленького, но очень теплого бассейна с гидромассажем.
Интегрированные климатические комплексы для бассейнов
Интегрированный комплекс объединяет приток, вытяжку, рециркуляцию, осушение, нагрев, охлаждение и рекуперацию в одном оборудовании.
Автоматика выбирает наиболее выгодный режим. Зимой наружный воздух частично осушает зал, а тепло вытяжки возвращается в систему. В межсезонье установка меняет соотношение притока и рециркуляции. Летом включается холодильный контур, который удаляет влагу независимо от погоды.
В ряде установок тепло, полученное при конденсации влаги, можно направлять:
- на нагрев воздуха;
- на подогрев воды в бассейне;
- на предварительный нагрев наружного воздуха;
- в систему горячего водоснабжения.
Такая схема дороже обычной вентиляции, но дает более точный контроль микроклимата и снижает эксплуатационные расходы на крупных объектах. Она подходит для фитнес-клубов, гостиниц, спортивных центров и постоянно используемых частных бассейнов.
Комплекс должен быть адаптирован к агрессивной среде. Теплообменники, вентиляторы, поддоны, крепеж и внутренние поверхности выполняют из стойких материалов или защищают специальными покрытиями. Компоненты стандартного климатического оборудования могут быстро выйти из строя при постоянном контакте с влажным воздухом, содержащим хлорамины.
Организация воздухораспределения: почему важно обдувать теплом наружные стекла
Даже мощная установка не решит проблему, если воздух распределяется неправильно. Например, приточная решетка и вытяжка находятся рядом под потолком. Свежий воздух сразу уходит в канал, почти не попадая к окнам, воде и людям.
Наиболее холодными поверхностями в бассейне обычно становятся наружные стекла, рамы и участки стен возле них. Поэтому теплый сухой приточный воздух направляют вдоль остекления снизу вверх. Струя нагревает внутреннюю поверхность и разрушает влажный пограничный слой, уменьшая риск образования капель.
АВОК рекомендует подавать подогретый воздух настилающимися струями вдоль светопрозрачных конструкций, особенно если остекление занимает значительную часть фасада. ASHRAE также указывает, что приточный воздух следует направлять на окна, двери и другие поверхности, склонные к конденсации.
При проектировании соблюдают несколько принципов:
- приток направляют вдоль окон и наружных стен;
- в зоне людей не создают холодных сквозняков;
- над зеркалом воды ограничивают скорость потока;
- вытяжные решетки не ставят рядом с приточными;
- воздух подают и удаляют так, чтобы не возникало застойных зон.
Возле джакузи и детских ванн влаговыделения выше, чем возле обычной спокойной воды. Вытяжку полезно располагать ближе к таким источникам, чтобы загрязнения не успевали распространяться по залу. При этом часть решеток может размещаться в нижней зоне, где концентрация хлораминов особенно заметна.
Обдув стекла не поможет, если само окно неправильно подобрано. Необходимо применять энергоэффективные стеклопакеты, теплые дистанционные рамки и профили без выраженных мостиков холода. В особенно холодном климате дополнительно предусматривают внутрипольные конвекторы или другое локальное отопление.
Создание небольшого разрежения в зале бассейна для защиты жилой зоны от запахов хлора
Влажный воздух не должен выходить из бассейна в спальни, гостиную, коридоры, раздевалки или другие помещения фитнес-центра. Для этого вытяжной расход делают немного выше приточного.
Возникает небольшое разрежение: при открывании двери сухой воздух поступает в зал из соседней зоны, а не наоборот. Вместе с ним внутри бассейна удерживаются влага и характерные химические запахи.
Рекомендации АВОК предлагают для встроенных бассейнов поддерживать превышение вытяжки над притоком, но не более чем на 10–15%. Слишком сильное разрежение вызывает сквозняки, затрудняет открывание дверей и может начать подсасывать запахи из раздевалок или технических помещений.
ASHRAE также рекомендует постоянно поддерживать зал бассейна под отрицательным давлением относительно соседних помещений. Положительное давление способно вытеснять теплый влажный воздух в стены и кровлю, ускоряя скрытое повреждение конструкций.
Перепад желательно контролировать датчиком, а не только первоначальной балансировкой. По мере загрязнения фильтров и изменения положения клапанов расходы воздуха меняются. Система, которая была настроена правильно после монтажа, через несколько месяцев может потерять необходимый баланс.
Двери между бассейном и жилой или общественной частью оснащают уплотнителями и доводчиками. Часто предусматривают тамбур, который дополнительно ограничивает выход влаги при проходе людей.
При этом вентиляция не может полностью компенсировать проблемы с водой. Резкий запах «хлора» часто связан с накоплением хлораминов, образующихся при взаимодействии дезинфицирующего средства с загрязнениями, принесенными посетителями. Поэтому качество воздуха зависит одновременно от водоподготовки, поведения пользователей и работы вентиляции.
Правильное проектирование вентиляции бассейна строится вокруг баланса влаги. Сначала рассчитывают испарение с воды, мокрых дорожек и аттракционов. Затем определяют санитарный объем наружного воздуха, мощность осушителя и необходимую холодо- и теплопроизводительность.
Следующий этап — проверка точки росы, остекления, стен, кровли и скрытых полостей. После этого разрабатывают схему воздухораспределения и задают небольшое разрежение относительно соседних комнат.
Попытка решить все задачи одним мощным вентилятором обычно приводит к высоким расходам и нестабильной влажности. Надежная система сочетает вентиляцию, механическое осушение, отопление, автоматику и защиту строительных конструкций. Только в таком случае бассейн остается комфортным для людей и безопасным для здания в течение всего года.