Vnitřní prostředí bazénových hal vzduchotechnika a rizika dráždivých plynů

České vysoké učení technické v Praze Fakulta stavební

Studentská vědecká a odborná činnost Akademický rok 2006/2007

Vnitřní prostředí bazénových hal – vzduchotechnika a rizika dráždivých plynů Indoor Environment of Pool Halls - Air Conditioning and Risk of Irritable Gas

Jméno a příjmení studenta : Miroslav Svoboda Ročník, obor, modul : 5., Pozemní stavby a konstrukce, TZB Vedoucí práce : Ing. Stanislav Frolík, Ph.D. Katedra : Technická zařízení budov

ČVUT v Praze, Fakulta stavební

Miroslav Svoboda

Obsah: 1. Úvod………………………………………………………………………………………..2 2. Koncepce návrhu a požadavků na prostředí bazénových hal…………………….…2 2.1 Okrajové podmínky návrhu bazénových hal z hlediska tepelné techniky a vlhkostního mikroklima………………………………………………….2 2.1.1 Vnější okrajové podmínky………………………………………………………2 2.1.2 Vnitřní okrajové podmínky……………………………………………………...3 2.2 Požadavky na vnitřní prostředí……………………………………………………..4 2.2.1 Požadavky dle předpisů………………………………………………………...4 2.2.2 Tepelná pohoda – subjektivní pocit člověka………………………………….4 2.2.3 Doplňující požadavky z hlediska výskytu dráždivých plynů………………...5 3.Vytápění a větrání bazénových hal……………………………………………………...5 3.1 Vytápění bazénových hal………………………………………………………......5 3.1.1 Vytápění jedním zdrojem tepla………………………………………………...5 3.1.2 Vytápění kombinací více zdrojů tepla…………………………………………5 3.2 Větrání bazénových hal……………………………………………………………..5 3.2.1 Zásady větrání bazénových hal……………………………………………..…5 3.2.2 Nejběžnější způsoby větrání bazénových hal……………………………..…6 3.2.3 Způsoby větrání bazénových hal – princip VZT jednotek…………………..7 3.2.4 Nejběžnější způsoby ZZT u bazénových hal………………………………..7 3.2.5 Možné komplikace při špatném ovětrání bazénové haly……………………8 3.2.6 Proudění vzduchu v bazénové hale…………………………………………...8 4. Návrh množství větracího vzduchu……………………………………………………10 4.1 Teplota vzduchu……………………………………………………………………10 4.2. Vlhkost……………………………………………………………………………...10 4.3 Čerstvý vzduch……………………………………………………………………..11 5. Dráždivé plyny v ovzduší bazénových hal…………………………………………….11 5.1 Trichloramin…………………………………………………………………………11 5.1.1 Vznik trichloraminu…………………………………………………………….11 5.1.2 Nebezpečí trichloraminu………………………………………………..……..11 5.1.3 Stanovení množství trichloraminu……………………………………………12 5.2 Ozon…………………………………………………………………………………12 5.2.1 Výskyt ozonu…………………………………………………………………...12 5.2.2 Stanovení množství ozonu……………………………………………………12 6. Měření množství vázaného chloru v ovzduší bazénové haly……………………….12 6.1 Předpoklad měření…………………………………………………………………12 6.2 Pomůcky pro měření……………………………………………………………….12 6.3 Vnitřní prostředí bazénu…………………………………………………………...14 6.4 Měření……………………………………………………………………………….16 6.4.1Výsledky měření………………………………………………………………..17 7. Závěrečné hodnocení…………………………………………………………………...18 8.Seznam použitých pramenů…………………………………………………………….19 8.1 Literatura…………………………………………………………………………….19 8.2 Internet………………………………………………………………………………19 8.3 Vlastní měření………………………………………………………………………19 9. Poděkování……………………………………………………………………………….19

Vnitřní prostředí bazénových hal

1

2006/2007


Miroslav Svoboda

1. Úvod Kult vody, koupání, plavání a lázně jsou součástí lidské civilizace již od jejího vzniku. Lze ovšem říci, že každá ze společností v různých obdobích vývoje k nim přistupovala rozdílně. Již v pravěku se plavání považovalo za nutné pro přežití v přírodě. V době antiky se zvláště ve starém Římě rozvinula stavba lázní (therem) s dokonale propracovanou technologií přívodu vody, vytápění i zvládnutím vodotěsnosti vlastních bazénových van. Po pádu Říše římské se rozvoji lázeňství věnovali Arabové na Blízkém východě. Odtud se pak během křížových výprav rozšiřovalo do Evropy. Další vývoj byl pak značně závislý na politicko-společenské situaci. Zatímco doba renesance znamenala pro lázeňství dobré podmínky, tak následná třicetiletá válka znamenala úpadek. Rozvoj veřejných lázní nastává až v 19. století. V této době jsou opět inspirací antické vzory. Plavecké bazény se objevují s rozvojem závodního plavání. Od poloviny 20. století pak původní převážně plavecká střediska doplňují a v poslední době i nahrazují aquaparky, které kromě plavání nabízí i různé atrakce spojené s vodou.

2. Koncept návrhu a požadavků na prostředí bazénových hal 2.1 Okrajové podmínky návrhu bazénových hal z hlediska tepelné techniky a vlhkostního mikroklima 2.1.1 Vnější okrajové podmínky Z hlediska celkové energetické náročnosti objektu má zásadní význam konfigurace terénu, okolní zástavby a zeleně. Tyto podmínky je nutno zahrnout do výpočtu energetické bilance. Pro navrhování a ověřování stavebních konstrukcí je vnější výpočtová teplota θe stanovena dle ČSN 730540-3. Pro uvedené účely jsou stanoveny dvě teplotní oblasti: - teplotní oblast I: θe = -15°C - teplotní oblast I: θe = -18°C Pro objekty umístěné v nadmořské výšce vyšší než 600 m.n.m. je nutno teplotu snížit o tři stupně. Pro výpočet tepelných ztrát dle ČSN 060210 je výpočtová venkovní teplota te stanovena dle tří teplotních oblastí: - teplotní oblast I: te = -12°C - teplotní oblast I: te = -15°C - teplotní oblast I: te = -18°C Pro budovy hodnocené v nadmořské výšce vyšší než 400 m.n.m. je nutno teplotu snížit o tři stupně. Průměrné měsíční teploty pro výpočty potřeby energie na vytápění dle ČSN EN 832 a výpočty bilancí (např. bilance zkondenzované a vypařené vlhkosti v konstrukcích) lze stanovit dle ČSN EN ISO 13788. Z ostatních vnějších podmínek je důležité zmínit hustotu globálního slunečního záření dopadající na jednotlivé povrchy objektu a čistotu ovzduší, která ovlivňuje možnost využití solárních zisků. Vnitřní prostředí bazénových hal

2

2006/2007


Miroslav Svoboda

2.1.2 Vnitřní okrajové podmínky Problematika vnitřních parametrů návrhu bazénových hal je patrná ze schématu.

Obrázek 1 - Schéma okrajových podmínek návrhu bazénových hal z hlediska tepelné techniky Tepelně technické parametry vnitřního prostředí bazénových hal jsou uvedeny v tabulce Tab. 1. Tab. 1 Parametry vnitřního prostředí dle ČSN 730540:2002 Druhy vnitřních prostorů Výpočtová vnitřní Relativní vlhkost teplota vzduchu θi (°C) φi (%) Hlavní prostory bazénových hal Bazénové haly pro dospělé 28 85 Bazénové haly pro děti 30 80 Bazénové haly se zakrytou hladinou 15 70 Sprchy 24 90 Šatny 22 80 Sauny – prohřívárny 115 0 Sauny – ochlazovny 10 90 Sauny – odpočívárny 22 60 Přidružené prostory Kanceláře 20 50 Občerstvení 20 50 Obytné místnosti 20 50 Vytápěné vedlejší místnosti (např. vstupní 15 50 prostory) Vnitřní prostředí bazénových hal

3

2006/2007


Miroslav Svoboda

2.2 Požadavky na vnitřní prostředí 2.2.1 Požadavky dle přepisů V současné době máme jedinou vyhlášku MZ č.464/2000 Sb., která stanovuje hygienické požadavky na koupaliště, sauny a hygienické limity venkovních hracích ploch, kde jsou vedle požadavku na kvalitu vody uvedeny i požadavky na větrání a mikroklimatické parametry. - Cituji některé části vyhlášky: §1 Předmět úpravy (l)Tato vyhláška stanoví hygienické požadavky na jakost vody pro koupání ve volné přírodě, v umělých koupalištích a saunách, na prostorové, konstrukční vybavení a provoz koupališť a saun, na jejich mikroklimatické podmínky, jakož i hygienické limity mikrobiálního a parazitárního znečištění venkovních hracích ploch. (2) Za koupaliště se nepovažují rehabilitační bazény a bazény pro koupání batolat Tab.2 - Příloha č. 6 k vyhlášce č. 464/2000 Sb. Mikroklimatické požadavky a osvětlení haly krytého bazénu a jeho přilehlých prostor Faktor prostředí Hala bazénu Přilehlé prostory pro uživatele (šatny, WC, sprchy, chodby atd.) Osvětlení 250 luxů při provozu (500 100 luxů luxů pro závodění u 50 m bazénů) Teplota o 1 - 3 °C vyšší než teplota sprchy 24 - 27 °C vody v bazénu sauny a místnosti pro pobyt osob 20-22°C Relativní vlhkost max. 65 % sprchy max. 85 % ostatní prostory vzduchu max. 50 % (kromě parní komory) Výměna vzduchu nejméně 2x za hodinu sprchy min. 8 x/h šatny 5 - 6 x/h ostatní prostory tak, aby vyhovovaly relat. vlhkosti vzduchu 2.2.2 Tepelná pohoda – subjektivní pocit člověka Při dodržení v uvedených předpisech požadovaných mikroklimatických parametrů by měl být optimalizován tepelný stav prostředí, resp. jeho působení na člověka. Je známo, že tepelná pohoda člověka má daleko větší vliv na jeho subjektivní pocit celkové pohody, míru odpočinku i skutečnou produktivitu práce, než nežádoucí emise či obtěžující hluk. Ale ani krátkodobý pobyt v prostředí, kde se teploty vzduchu doporučovaným hodnotám pouze blíží, nepociťuje zdravý jedinec většinou jako pocit nepohody. Může ale také nastat pocit tepelného diskomfortu. Ten nemusí být způsoben jen zvýšenou teplotou prostředí, ale také spolupůsobením další mikroklimatických faktorů – např. rychlost proudění vzduchu a vlhkosti vzduchu. Je-li rychlost proudění vzduchu nízká ochlazovací účinek proudícího vzduchu je velmi nízký. Důsledkem je rychlý nárůst únavy, nesoustředěnosti, chybovosti ... Při vyšší rychlosti proudění vzduchu nastává pocit obtěžujícího faktoru - je "průvan". Rychle proudící vzduch má značný ochlazovací účinek, vedoucí pak až k prochladnutí celého organismu nebo jen jeho "ofukované" části. Vnitřní prostředí bazénových hal

4

2006/2007


Miroslav Svoboda

Na vlhkosti vzduchu, resp. množství vodních par obsažených ve vzduchu, závisí schopnost ochlazování organismu odpařováním potu. Při vysokých vlhkostech, kdy vzduch není schopen již další vlhkost pohlcovat, může dojít k přehřátí organismu. Základním mechanismem k vytvoření tepelné pohody je snížení tepelné zátěže prostoru (odvod nadměrného tepla) a snížení nadměrného množství vlhkosti (odvod nadměrné vlhkosti) větráním, při dodržení optimální rychlosti proudění vzduchu v prostoru haly 0,1 – 0,2 m/s. 2.2.3 Doplňující požadavky z hlediska výskytu dráždivých plynů V současné době není v naší legislativě obsažen požadavek limitních hodnot výskytu dráždivých plynů. Mezi dráždivé plyny patří zejména ozon, chlor, trichloramin a oxid chloričitý. Je třeba zdůraznit, že zdravotní riziko chloru, trichloraminu, ozonu i oxidu chloričitého je poměrně vysoké a můžeme je posoudit např. srovnáním jejich pracovně hygienických charakteristik - hodnot PEL (PEL=Přípustný Expoziční Limit = celosměnový časově vážený průměr koncentrace): - ozon 0,1 mg/m3 (PEL) - chlor 1,5 mg/m3 (PEL) - trichloramin 0,5 mg/m3 (doporučená hodnota -plavecké bazény) - oxid chloričitý 0,1 mg/m3 (USA - TWA=Time Waged Average)

3. Vytápění a větrání bazénových hal 3.1 Vytápění bazénových hal 3.1.1 Vytápění jedním zdrojem tepla Při vytápění bazénových hal jedním zdrojem tepla se nejčastěji používá vytápění vzduchem. Důvodem je využívání odpadního tepla ze vzduchu při větrání a jeho následného předání přiváděnému vzduchu se současným ohřevem. Další možný způsob je použít jako zdroj tepla otopná tělesa, konvektory, podlahové vytápění apod. a vzduch pouze rekuperovat. Tento způsob vytápění se používá zejména u malých bazénů (nejčastěji rodinných). 3.1.2 Vytápění kombinací více zdrojů tepla Nejčastěji se používají sálavé zdroje tepla, jako např. podlahové vytápění nebo nástěnná otopná tělesa v kombinaci s vytápění vzduchem, kdy je doplněna sálavá složka vytápění a zároveň využito odpadní teplo s dohřevem. 3.2 Větrání bazénových hal 3.2.1 Zásady větrání bazénových hal - zajištění dokonalého a rovnoměrného provětrávání celého prostoru bazénu bez nevětraných koutů a sektorů, kde hrozí kondenzace - zajištění přívodu teplého suchého vzduchu s nízkou relativní vlhkostí zásadně k proskleným stěnám a oknům s dostatečnou rychlostí a dosahem proudu v celém rozsahu prosklení


5

2006/2007

ČVUT v Praze, Fakulta stavební -

-

Miroslav Svoboda

celý prostor bazénu udržovat vzduchotechnikou trvale v podtlaku (min. 95 %) pro vyloučení rizika pronikání par do sousedních prostor a přes chybně provedené parotěsné zábrany do konstrukcí rozvody vzduchotechniky zásadně z nerez potrubí u podlahových rozvodů zajistit dokonalou vodotěsnost, vyspádování ke sběru kondenzátu, přístup pro čištění, dokonalou tepelnou izolaci a zamezit zatékání vody z podlahy zásadně oddělit systém vzduchotechniky bazénu od ostatních VZT systémů – samostatné větrací jednotky při nárazovému provozu (rodinné bazény) je ideální instalace vzduchotechniky spojená s teplovzdušným vytápěním (zajistí se velmi rychlý náběh teploty vzduchu na požadovanou hodnotu během několika desítek minut). vzduchotechnické jednotky pro větrání bazénů navrhnout v provedení do agresivního prostředí (chlor), tzn. s rekuperačním výměníkem z nerez nebo z plastu, odvodňovací vany nerez, nebo speciální úpravy velmi malé prostory bazénů lze řešit lokální odvlhčovací recirkulační jednotkou nejvýhodnější je větrací a odvlhčovací vzduchotechnická jednotka – ovšem pozor na množství cirkulačního vzduchu (dodržet min. množství čerstvého venkovního vzduchu)

3.2.2 Nejběžnější způsoby větrání bazénových hal Obrázek 2 - Řez bazénovou halou Podélný přívod větracího vzduchu nad okny nebo prosklenou stěnou, distribuce vzduchu dýzami nad prosklenými plochami, odtah mřížkami do potrubí na protilehlé straně.

Obrázek 3 - Řez bazénovou halou Podélný přívod větracího vzduchu v prosklené stěně, rozvodné potrubí kruhové z nerezového plechu, distribuce vzduchu perforací nebo dýzami vertikálně a šikmo na prosklené plochy.


6

2006/2007


Miroslav Svoboda

3.2.3 Způsoby větrání bazénových hal – princip VZT jednotek Směšovací Jednotky Směšovací jednotky používají ke snižování vlhkosti čerstvý vzduch o nižší měrné vlhkosti, který přivádí v určitém poměru k cirkulačnímu vzduchu do bazénové haly. Při vyšší potřebě odvlhčení je přiváděn vyšší podíl čerstvého vzduchu. Tyto jednotky dokáží udržet požadovanou vlhkost jen pokud má čerstvý vzduch nižší měrnou vlhkost, než je požadovaná uvnitř. Avšak v době, kdy je měrná vlhkost čerstvého vzduchu vyšší, je venkovní teplota již značně vysoká (přes 20 °C) a nehrozí nebezpečí kondenzace na plášti budovy. V takovém případě přechází jednotka do větrání 100 % čerstvým vzduchem. Pro zvýšení zpětného získávání tepla a snížení spotřeby tepla na ohřev vzduchu jsou často tyto jednotky osazovány rekuperačním zařízením, obvykle křížovým deskovým výměníkem, nebo tepelnými trubicemi. Lokální vzduchotechnika U malých rodinných bazénů se lze setkat s použitím lokálních odvlhčovacích jednotek. Kompaktní odvlhčovací jednotky pracují na principu tepelného čerpadla a zajišťují jen odvlhčování vzduchu. Přívod vzduchu do zařízení je veden mřížkou ve spodní části, výfuk je v části horní. Tyto odvlhčovací jednotky nebývají napojeny na rozvody vzduchu. Použití těchto jednotek je vhodné jen u menších velikostí bazénů a je se třeba vyvarovat chyb vycházejících z předpokladu, že prostředí v bazénu stačí jen odvlhčit. Je třeba zajistit i další funkce vzduchotechniky a to zejména přívod čerstvého vzduchu a dostatečné provětrávání celého prostoru tak, aby nevznikaly mrtvé kouty, kde není dostatečná výměna vzduchu a může docházet ke kondenzaci vody. Pozornost je třeba věnovat provozu v letním období, neboť tyto jednotky při odvlhčování též ohřívají vzduch. Centrální jednotky Centrální jednotkou je jedna nebo několik jednotek, které jsou obvykle umístěny ve strojovně a připojeny na potrubí, které přivádí a odvádí vzduch z bazénu. Součástí těchto jednotek je i automatická regulace, která řídí chod vzduchotechniky v závislostí na vnitřním i vnějším prostředí, a způsoby provozu bazénu. Taková jednotka (je-li správně navržena) je schopna zajistit větrání bazénové haly dle požadavků, při optimalizaci spotřeby energií. 3.2.4 Nejběžnější způsoby ZZT u bazénových hal (ZZT – zpětné získávání tepla) Jednotky s tepelným čerpadlem Pracují na principu vychlazování odtahového vzduchu pod jeho rosný bod, kdy je ze vzduchu vysrážena přebytečná vlhkost na výparníku. Odebrané citelné i kondenzační teplo spolu s energií spotřebovanou kompresorem tepelného čerpadla je poté na kondenzátoru vráceno zpět do vzduchu, nebo do bazénové vody. Při odvlhčování poskytují tyto jednotky více tepla, než je do nich přiváděno, čehož lze s výhodou použít pro dotápění větrané haly, nebo bazénové vody. U centrálních jednotek s tepelným čerpadlem je též obvykle zajištěna kompletní regulace teploty, vlhkosti a množství čerstvého vzduchu. Vnitřní prostředí bazénových hal

7

2006/2007


Miroslav Svoboda

Rekuperace - deskovými výměníky - tepelnými trubicemi 3.2.5 Možné komplikace při špatném ovětrání bazénové haly - při nevyhovujícím odvodu vlhkostní zátěže intenzivním odparem z hladiny se zvyšuje relativní vlhkost v prostoru až na hodnoty, kdy dochází k plošné kondenzaci vodních par na povrchu stavebních konstrukcí (tepelné mosty) a celém povrchu prosklených stěn a oken - kondenzát vážně poškozuje stavební konstrukce, stéká po konstrukci, zasklení - pro uživatele je neakceptovatelný, - průvodním jevem je pak výskyt plísní (např. Cladosporium, Penicillium, Aspergillus versicolor) - v řadě případů jsou instalovány pouze odvlhčovací kondenzační jednotky, jejichž dosah proudu je však nedostatečný, nepokrývá celý prostor bazénu a dochází k silné kondenzaci a výskytu plísní v nedostatečně provětraném prostoru. Současně se vyskytují vážné problémy z výparů chemické dezinfekce vody (chlor, ozón, halogeny – brom, jód, chloroformu) - při cirkulačním provozu může docházet ke zpětnému vrácení znečištěného vzduchu dráždivými plyny a zvyšování jejich koncentrace uvnitř haly 3.2.6 Proudění vzduchu v bazénové hale

Obrázek 4 - Podélný řez bazénovou halou, nedostatečné provětrání

Obrázek 5 - Půdorys bazénové haly, nedostatečné provětrání Vnitřní prostředí bazénových hal

8

2006/2007


Miroslav Svoboda

Obrázek 6 Na obr. č. 4, 5 a 6 je zobrazen příklad špatného provětrání prostoru bazénové haly (rodinný dům), s nedostatečným proudem vzduchu. Důsledkem toho dochází ke kondenzaci na konstrukcích a zvyšování koncentrace dráždivých látek v ovzduší.

Obrázek 7 - Ideální stav proudění vzduchu v bazénové hale Na obr.č. 7 je v půdorysu zakresleno ideální proudění vzduchu v bazénové hale, při kterém je splněn požadavek na rychlý proud vzduchu kolem konstrukcí a tím zabránění kondenzace a zároveň pomalý proud vzduchu nad hladinou bazénu a tím snížen odpar vody z bazénu, zároveň je dobře provětrána celá hala.


9

2006/2007


Miroslav Svoboda

4. Návrh množství větracího vzduchu 4.1 Teplota vzduchu Teplota vzduchu by se měla optimálně pohybovat cca 2 K nad teplotou vody v bazénu. Obvykle je v poslední době uvažováno s výpočtovou teplotou 28 až 30 °C, Vyšší vnitřní teplota obvykle nevede k žádným škodám či znepříjemnění vnitřního prostředí. V zimě působí „jen“ vyšší spotřebu tepla na vytápění objektu. Je-li vnitřní teplota nižší než optimální (hlavně oproti teplotě vody v bazénu), dochází k významnému zvýšení odparu a zvyšování vlhkosti v prostoru, což má negativní důsledky od subjektivního pocitu dusna, až po škody na stavebních prvcích. Množství čerstvého vzduchu pro odvedení přebytečného tepla je V= Q / (c.ρ.(ti-tp)) Q c ρ ti tp

[m3/s]

zisky tepla určené k odvedení, například z oslunění (kW) měrná tepelná kapacita vzduchu (kJ . kg -1.K-1) hustota vzduchu (kg/m3) vnitřní teplota (°C) teplota venkovního přiváděného vzduchu (°C)

4.2 Vlhkost Měrná vlhkost v bazénu by se měla pohybovat do 60 %. Relativní vlhkost by neměla překročit 14.3 g/kg s.v. neboť nad touto hranicí se již dostavuje subjektivní pocit parna. Při vyšší vlhkosti začíná docházet k povrchové kondenzaci. Při nízkých vlhkostech se zvyšuje odpar z vodní hladiny, což vyvolává potřebu intenzivnějšího odvlhčování. Snižování vlhkosti (odvlhčování) je v bazénových prostorech obvykle dosahováno buď přívodem suššího venkovního vzduchu (směšování) nebo kondenzací vzdušné vlhkosti (tepelné čerpadlo). Třetí teoreticky možný způsob odvlhčení-pomocí silikagelových rotorů se pro bazénové prostory obvykle nepoužívá. Pro výpočet odparu vody z vodní hladiny se používá vzorec M = β. S. (x - x") [kg/h] β S x x"

empiricky zjištěný koeficient půdorysná plocha vodní hladiny (m2) měrná vlhkost vzduchu (g/kg s.v.) měrná vlhkost na křivce sytosti při teplotě bazénové vody (g/kg s .v.)

Koeficient β je určován v literatuře různě, například jako funkce rychlostí vzduchu nad vodní hladinou, zohledňuje též způsob používání bazénu (klidový provoz, hotelový bazén), relativní zvětšení plochy vodní hladiny oproti půdorysu vodní plochy (vířivky, vodní atrakce jako jsou vodopády, vodní hřiby), atd..


10

2006/2007


Miroslav Svoboda

Pro dimenzování množství přívodního vzduchu se používá vzorec V= M / ρ . (xi-xp) M p xi xp

[m3/s]

hmotnostní tok odpařené vody (g/h) hustota vzduchu (kg/m3) absolutní vlhkost vzduchu v hale v g/kg s.v. absolutní vlhkost přiváděného vzduchu v g/kg s.v.

4.3 Čerstvý vzduch Do prostoru bazénové haly je třeba přivádět též čerstvý vzduch. Jednak je potřeba pro lidi pohybující se uvnitř haly a v bazénu, a dále je třeba odvádět škodliviny tvořící se uvnitř větraného prostoru. Minimální doporučená dávka dle německé normy VDI 2089 je 10 m3/h na m2 bazénové plochy. U lázní termálních a minerálních lázní je třeba počítat s čerstvým vzduchem pro odvod škodlivých plynů, jako je např. H2S nebo C02. Minimální množství čerstvého vzduchu je potom: V= C / (CMAK-CFL)

[m3/s]

C uvolňování škodlivého plynu v mg/s CMAK maximální přípustná koncentrace v mg/m3 vzduchu CFL koncentrace škodlivého plynu ve venkovním vzduchu v mg/m3 vzduchu

5. Dráždivé plyny v ovzduší bazénových hal 5.1 Trichloramin 5.1.1 Vznik trichloraminu Trichloramin vzniká reakcí močoviny s chlorem(chlornanem). CO (NH2)2 + 6HCIO = 2NCl3 + CO2 + 5 H2O (1) Je to těkavý plyn, který na rozdíl od mono a dichloraminu je špatně rozpustný ve vodě, takže se hromadí ve vzduchu. Močovina je do bazénu přinášena těly plavců, zejména pak její množství ve vodě stoupá u plaveckých bazénů, kde plavci vykazují větší zátěž organismu a dochází k vylučování potu. Také bylo francouzskou studií prokázáno, že plavci během tréninku nevědomky vyloučí do vody 50 – 100 ml moči. Tato chemická rovnice (1) zároveň popisuje vznik vázaného chloru, jehož množství je v bazénu hlídáno a limitováno 0,3 mg/l. 5.1.2 Nebezpečí trichloraminu Při vysoké koncentraci trichloraminu v ovzduší vzniká velké riziko pro osoby trvale pracující v prostotu bazénu (plavčíci, trenéři,..) spojené s možným následným onemocněním s respiračními chorobami a poruchami zraku. Trichloramin také může způsobovat zejména u malých dětí alergii, astmatické záchvaty, dávení… Vnitřní prostředí bazénových hal

11

2006/2007


Miroslav Svoboda

5.1.3 Stanovení množství trichloraminu Metoda stanovení trichloraminu je poměrně jednoduchá. Spočívá v záchytu trichloraminu na mikrovláknových filtrech preparovaných arsenitanem, kde dochází účinkem trojmocného arsenu k přeměně trichloraminu na chlorid. Filtry se eluují vodou a v eluátu se stanoví obsah chloridů. 5.2 Ozon 5.2.1 Výskyt ozonu Do ovzduší se může dostat únikem z vody s vyšším obsahem ozonu, nebo jako výsledek havarijních stavů v technologii ozonizace. 5.2.2 Stanovení množství ozonu Metody stanovení ozonu jsou založeny na využití jeho oxidačních schopností a jsou více či méně selektivní. Nejpoužitelnější jsou fotometrické metody s indigovou modří, Další možností pro ovzduší je metoda podle OSHA, která využívá oxidace dusitanů na dusičnany a koncové stanovení metodami iontové chromatografie, nebo metoda využívající chemiluminiscenčního stanovení ozonu, obě jsou však instrumentálně náročné.

6. Měření množství vázaného chloru v ovzduší bazénové haly 6.1 Předpoklad měření Vázaný chlór vzniká reakcí volného chloru s močovinou. Viz (1). Touto reakcí vznikne monochloramin, dichloramin a trichloramin. Chloraminy se navážou na vodu, kde se pak stanovuje jejich množství jako vázaný chlor. Při odpařování vody z hladiny bazénu vzniká vzdušná vlhkost. Pokud by se prokázal obsah vázaného chloru ve vzdušné vlhkosti, pak je zde předpoklad, že by se dalo odvlhčování vzduchu používat i jako účinná část filtrace vzduchu. Ekologická laboratoř PEAL prováděla měření trichloraminu v ovzduší bazénu a prokázala jeho přítomnost. Měření však nebylo vztaženo k vzdušné vlhkosti. 6.2 Pomůcky pro měření - přístroj pro stanovení relativní vlhkosti vzduchu - přístroj na odebírání vzdušné vlhkosti - malá chemická laboratoř pro stanovení množství vázaného chloru - odměrná kádinka pro stanovení množství kondenzátu - teploměr - zápisník, tužka


12

2006/2007


Miroslav Svoboda

Obrázek 8 - Přístroj na měření relativní vlhkosti vzduchu a teploměr – využíval jsem zařízení, která jsou trvale instalována v prostoru bazénové haly.

Přístroj na odebírání vzdušné vlhkosti – vzdušnou vlhkost jsem odebíral zapůjčeným lokálním odvlhčovačem.

Obrázek 9 Odvlhčovací jednotka ESA DH 11 - pracovní vlhkost 30 – 95 %, - pracovní teplota 5 – 35 °C - výkon ventilátoru 130 m3/h - odvlhčovaní výkon 10 l /24 h


13

2006/2007


Miroslav Svoboda

Malá chemická laboratoř pro měření vázaného chloru – využíval jsem prostředky, které používá strojník bazénu k měření vázaného chloru ve vodě.

Stanovení chloru metodou DPD dle ČSN ISO 73 93-2 (ČSN 75 7419) Měření sestává ze zjištění volného chloru ve vzorku a následném zjištění celkového množství chloru. Jejich rozdíl je množství vázaného chloru.

Obrázek 10 - Porovnávací sada pro stanovení obsahu chloru 6.3 Vnitřní prostředí bazénu Měření jsem prováděl v plaveckém bazénu o ploše vodní hladiny 25 x 15 m.

Obrázek 11 - pohled do prostoru plaveckého bazénu, kde se provádělo měření Vnitřní prostředí bazénových hal

14

2006/2007


Miroslav Svoboda

Větrání bazénu je zajištěno VZT jednotkou s výkonem 20 000 m3/h, je rovnotlaké s rekuperací tepla. Do prostoru haly se tedy přivádí stále čerstvý vzduch, který pouze projde přes rekuperátor a případně se dohřeje. V průběhu mého měření se venkovní teplota pohybovala okolo 15°C, s relativní vlhkostí 30%. Do haly byl přiváděn vzduch o teplotě 26°C. Teplota vzduchu uvnitř haly měla v průběhu mého měření konstantní hodnotu 26°C. Teplota vody v bazénu byla 27°C. Po celou dobu měření se vzdušná relativní vlhkost v prostoru bazénové haly pohybovala 40 % ± 2 % (což se dá považovat za nepřesnost při měření přístroje a odečtu hodnot). Tato relativní vlhkost se mi zpočátku zdála příliš nízká na prostor bazénové haly. Proto jsem provedl kontrolní odečet z h-x diagramu:

Obrázek 12 - h-x diagram, ohřev vnějšího vzduchu Při ohřátí vzduchu s 30% relativní vlhkostí z 15°C na 26°C poklesne jeho relativní vlhkost na 15%. Pokud byla relativní vlhkost v prostoru haly 40%, pak je rozdíl měrných vlhkostí Δx = 5,3 g/kg s.v., což odpovídá postupnému nasycení:

β p = 0,124 + 0,11.w = 0,124 + 0,11.0,2 = 0,146 gm −2 Pa −1 h −1 pd“(27°C) = 3,564 kPa Vnitřní prostředí bazénových hal

15

2006/2007


Miroslav Svoboda

pd“(26 °C) = 3,36 kPa , rh = 40 % p ϕ = d" ⇒ p d = ϕ ⋅ p d" = 0,4 ⋅ 3,36 = 1,344 kPa pd 0,146 M w = β p ⋅ S w ⋅ ( p d" − p d ) = ⋅ 275 ⋅ (3564 − 1,344) = 33,8 g / s 3600 V = 20 000 m3/h = 5,6 m3/s Mw 33,8 Δxie = = = 5,1 g / kg s.v. ρ .Vp 1,2.5,6 6.4 Měření Měření jsem rozdělil do několika etap, tak abych pokryl co nejobsáhleji vývin vlhkosti v bazénu, zvyšovaný zejména přítomností plavců. Musel jsem se také přizpůsobit době po kterou mi byl zapůjčen přístroj na odebírání vzdušné vlhkosti. Měl jsem možnost provádět měření 2 dny. Jelikož odvlhčovač vzduchu pracuje s příkonem 220 V, měření přímo v prostoru bazénové haly muselo probíhat pod mým dohledem. Proto jsou měření v prostoru haly jen hodinová, zbytek měření jsem prováděl v místnosti bezprostředně sousedící s bazénovou halou. Prostory jsou propojeny dveřmi, které byli po celou dobu měření otevřeny.

Obrázek 13 - h-x diagram, odvlhčování vzduchu Vnitřní prostředí bazénových hal

16

2006/2007


Miroslav Svoboda

Na obr. č. 13 je zakresleno odvlhčování vzduchu. Při teplotě 26°C a rh = 40% je rosný bod 11,8°C. Teplota povrchu chladiče je 5°C. 6.4.1 Výsledky měření Tab. č. 3 – výsledky měření Teplota Datum

Počet návštěvníků Exterieru Interieru Vody

Čas

Kondenzátu

Vázaný chlór v ve vodě kondenzátu

[ks]

[°C]

[°C]

[°C]

[l]

[mg/l]

[mg/l]

4

14,6

26

27

0,03

0,3

0,05

11.4. 9:30 – 20:00

průběžný

17,0

24

27

2,2

0,3

0,2

11.4. 20:00–21:00

30

15

26

27

0,43

0,4

0,15

12.4.

15

14,2

26

27

0,31

0,3

0,1

12.4. 7:15 – 20:00

průběžný

16,6

24

27

2,1

0,3

0,15

12.4. 20:00-21:00

32

14,7

26

27

0,42

0,3

0,2

8:30 – 9:30

6:15 – 7:15

-

označení – „průběžný“ – počet návštěvníků během dne jsem neprůměroval, neboť nešlo o měření přímo v prostoru bazénu, ale v přilehlém prostoru počet návštěvníků je průměrný za dobu měření

Vztah počtu návštěvníků k množství vázaného chloru v kondenzátu Množství vázaného chloru [mg/l]

11.4.

0,25 0,2 0,15 0,1 0,05 0 4

15

30

32

Počet návštěvníků

Obrázek 14 - Vztah počtu návštěvníků k množství vázaného chloru v kondenzátu


17

2006/2007


Miroslav Svoboda

0,45 0,4 0,35 0,3 0,25 0,2 0,15 0,1 0,05 0

Množství vázaného chloru v kondenzátu

20

– 15 7:

:0 0-

20

21 :0

0

:0 0

15 7: – 15 6:

:0 0– 20

– 30 9:

21

20

9: – 30 8:

:0 0

:0 0

Množství vázaného chloru ve vodě

30

Množství vázaného chloru [mg/l]

Množství vázaného chloru v průběhu měření

Doba měření

Obrázek 15 - Množství vázaného chloru v průběhu měření

Na obrázku č. 14 je vyjádřena závislost množství vázaného chloru v kondenzátu na počtu návštěvníků. Se zvyšujícím se počtem návštěvníků roste také množství vázaného chloru ve vzduchu. Obrázek č. 15 zobrazuje hodnoty vázaného chloru v průběhu celého měření a to množství ve vodě a v kondenzátu. Zatím co množství vázaného chloru ve vodě je téměř konstantní, množství vázaného chloru ve vzduchu se průběžně mění. Ze srovnání obr. 14 a 15 jasně vyplývá, že množství vázaného chloru jako škodliviny závisí na počtu návštěvníků bazénu.

7. Závěrečné hodnocení Pokud je správně navržena vzduchotechnika a v prostoru haly nejsou neprovětrávaná místa, pak je riziko zvýšení koncentrace dráždivých látek minimalizováno. Ale jen za předpokladu, že VZT nepracuje s cirkulací vzduchu. U té pak nastává problém se zpětným vrácením dráždivých plynů do prostoru haly. Množství vázaného chlóru ve vodě se pravidelně sleduje (na bazénu kde jsem měřil to bylo po 4 hodinách) a při případném překročení limitu 0,3 mg/l vázaného chloru se provádí opatření na jeho snížení. Nejčastěji dopouštěním čerstvé vody z řadu, tak jak tomu bylo i zde. V bazénové vodě tedy nemůžeme pozorovat závažné změny v obsahu vázaného chloru (tedy zejména zvýšení jeho koncentrace). Vázaný chlor vzniká chemickou reakcí s močovinou, jejíž největším zdrojem v bazénu jsou lidé. Mé měření se shoduje s touto teorií a jasně ji dokládá. Při zvýšeném počtu návštěvníků vzrostlo i množství vázaného chloru ve vzduchu. Měřením jsem také prokázal, že vzdušná vlhkost je nositelem škodlivin a při její kondenzaci dochází alespoň k částečnému odbourávání těchto škodlivin z ovzduší. Z toho mohu vyvodit předpoklad, že by se odvlhčování vzduchu mohlo stát účinnou složkou filtrace vzduchu.


18

2006/2007


Miroslav Svoboda

Nemohu však z tohoto měření vyvozovat obecné závěry, neboť nebylo provedeno dostatečné množství měření. Také přístroje, které jsem používal nejsou kalibrovány a jejich použití proto slouží jen k získání předběžných výsledků. Také nemohu nic tvrdit o tom, že se z ovzduší odstranil trichloramin, neboť jsem neprováděl jeho přímé měření. Přesto, že jsem neprokázal přímo obsah trichloraminu související se vzdušnou vlhkostí, podařilo se mi jednoznačně prokázat, že vzdušná vlhkost obsahuje škodliviny a to min. sloučeniny chloru, které jsou jednak zdraví škodlivé a také nepříznivě působí na vnitřní konstrukce bazénových hal. Také jsem svým výzkumem potvrdil teorii o vzniku těchto škodlivin.

8. Seznam použitých pramenů 8.1 Literatura: [1] Chyský J., Hemzal K. a kol.:Větrání a klimatizace –Technický průvodce, TP-31,Bolit-B press Brno, 1993 [2] Székyová M., Ferstl K.,Nový R.: Větrání a klimatizace, Bratislava 2006 [3] Papež K., Centnerová L.: TZB - Vzduchotechnika, Cvičení, Vydavatelství ČVUT, Praha 2003 [4] Sborník z konference: Klimatizace a větrání bazénů, Neoset Písnice, 2003 [5] Sborník z konference: Vzduchotechnika a rizika dráždivých plynů v bazénových halách, Praha 2007 [6] Odborný časopis: Vytápění, větrání,instalace 2/2007 – část hygiena: Černý I.: Trichloramin v ovzduší plaveckých bazénů, Tiskárna Tobola, 2007 8.2 Internet: www.tzbinfo.cz www.atrea.cz www.cic.cz mail.tigis.cz www.c-klima.cz 8.3 Vlastní výzkum a měření

9 . Poděkování Ing. Stanislavu Frolíkovi, Ph.D. za odborné vedení práce Ing. Václavu Šimánkovi za odbornou konzultaci, C-Klima Praha Ing. Ivanu Černému za odbornou konzultaci, Ekologická laboratoř PEAL Vedoucímu a strojníkovi bazénového provozu, kde jsem prováděl měření Jakubu Ulčovi za zapůjčení odvlhčovače vzduchu Květoslavě Balaštíkové za korekturu


19

2006/2007

Vnitřní prostředí bazénových hal vzduchotechnika a rizika dráždivých plynů

Recommend Documents