Nawiew powietrza do hal basenowych przez nawiewne szyny szczelinowe

Transkrypt

1 Nawiew powietrza do hal basenowych przez nawiewne szyny szczelinowe 1. Wstęp Klimatyzacja hali basenu wymaga odpowiedniej wymiany i dystrybucji powietrza, która jest kształtowana przez nawiew oraz wywiew. Efektywność występujących zjawisk związanych z przemieszczaniem oraz wymianą powietrza i ciepła bardziej zależy od nawiewu niż wywiewu. Ważnym elementem systemu klimatyzacyjnego jest także usytuowanie elementów nawiewu doprowadzających powietrze do hali basenowej. Elementy te powinny być umieszczone w okolicy niecki basenu przed przegrodami chłodnymi, którymi są okna, szklane drzwi zewnętrzne, czy ściany szczytowe. Projektując sposób dystrybucji powietrza w hali basenu należy wykorzystywać w nawiewie konwekcyjny ruch powietrza z nad powierzchni posadzki, czy niecki basenu. Elementy nawiewu powinny być umieszczone tak, aby powietrze nawiewane było skierowane pionowo do góry wzdłuż powierzchni chłodnych przegród [1] tworząc kurtynę powietrzną pomiędzy chłodną przegrodą, a powietrzem hali basenowej. Powoduje to osuszanie przegrody oraz tworzy barierę między chłodną powierzchnią przegrody, a ciepłym powietrzem hali basenowej. Dla zapewnienia wymaganej temperatury powietrza w hali basenowej, temperatura powietrza nawiewnego może wynosić nawet 48 o C. Powietrze nawiewane, jako cieplejsze od powietrza hali basenowej o temperaturze o C, maksymalnie 32 o C w sposób naturalny unosi się do góry wzdłuż chłodnych powierzchni przegród. Wymuszany nawiew powietrza z nawiewów powinien powodować powolny, ale stały ruch powietrza w hali basenowej tak, aby każda część powietrza w hali była poruszona i wymieniona [2]. Umożliwia to wyrównanie parametrów, odbiór wilgoci i wymianę powietrza w całej kubaturze hali basenowej. Skuteczny nawiew oraz dystrybucję powietrza zapewniają odpowiednio rozmieszczone w hali basenu nawiewne szyny szczelinowe. W zależności od ilości wpływającego powietrza stosowane są szyny z jedną (rys. 1), dwoma, trzema, czy z większa ilością szczelin [3]. W obiektach publicznych, ze względów bezpieczeństwa, szerokość pojedynczej szczeliny powinna być nie większa niż 8 mm [4]. W przypadku stosowania nawiewnych szyn szczelinowych z większą ilością szczelin, powinna to być wielokrotność maksymalnej szerokości 8 mm. 2. Badania Celem wykonanych badań było dobranie optymalnej prędkości wylotowej powietrza ze szczeliny oraz odległości szczeliny nawiewnej szyny szczelinowej od powierzchni chłodnych przegród. Badano: - ciśnienia statyczne powietrza w szczelinie i skrzynce rozprężnej nawiewnej szyny szczelinowej, - prędkość strumienia powietrza na zewnątrz w osi szczeliny w zakresie prędkości wylotowej ze szczeliny 2 do 10 m/s,

2 - rozkład prędkości strumienia powietrza na zewnątrz szczeliny dla prędkości wylotowej ze szczeliny 4 oraz 5 m/s. Wykonano badania dla braku przegrody oraz przy zastosowaniu przegrody o wysokości 3 m i szerokości 1 m w odległości 20 oraz 40 cm od szczeliny. Rys. 1. Nawiewna szyna szczelinowa o szerokości szczeliny 8 mm i skrzynce rozprężnej 40 x 88 mm. Badania wykonano dla nawiewnej szyny szczelinowej: - długości 1 m, - szerokości szczeliny 8 mm, - skrzynka rozprężna 40 x 88 mm. 3. Pomiary W badanym zakresie prędkości wylotowej powietrza 2-10 m/s ciśnienie statyczne w szczelinie nawiewnej szyny szczelinowej (rys. 2) w przybliżeniu wzrasta liniowo w funkcji zmian prędkości wylotowej powietrza ze szczeliny. Natomiast ciśnienie statyczne w skrzynce rozprężnej nawiewnej szyny szczelinowej dla prędkości wylotowej powietrza ze szczeliny powyżej prędkości 5 m/s zaczyna ulegać zmianom nieliniowym spowodowanymi wzrostem oporu przepływu. Podobnie pomiary prędkości strumienia powietrza w osi na zewnątrz szczeliny nawiewnej szyny szczelinowej dla różnych wysokości od szczeliny w zależności od prędkości wylotowej powietrza (rys. 3) potwierdzają, że dla prędkości wylotowej powietrza do 5 m/s następuje prawie równomierny spadek prędkości strumienia powietrza w funkcji wysokości. Powyżej wartości 5 m/s charakterystyki ulegają zagęszczeniu co oznacza, że wraz ze wzrostem prędkości wylotowej powietrza ze szczeliny następuje wzrost oporów związanych z wypływem oraz przepływem w otaczającym szczelinę powietrzu. Dla prędkości wylotowych powietrza poniżej 4 m/s następuje gwałtowne zmniejszenie zasięgu wypływającego strumienia powietrza. Optymalna prędkość wylotowa powietrza dla badanego typu nawiewnej szyny szczelinowej wynosi 4 do 5 m/s. Dalsze pomiary wykonano dla prędkości wylotowej powietrza 4 oraz 5 m/s. Wizualizację rozkładu prędkości strumienia powietrza na zewnątrz szczeliny w funkcji odległości od osi szczeliny dla różnych wysokości przy prędkości wylotowej powietrza ze szczeliny 4 m/s przedstawiono na rys. 4, a dla 5 m/s na rys. 5. Ze wzrostem wysokości następuje spadek prędkości

3 strumienia powietrza oraz zwiększa się obszar oddziaływania strumienia w funkcji odległości od szczeliny. W osi szczeliny ze wzrostem prędkości wylotowej nawiewu następuje zwiększenie zasięgu strumienia powietrza. Przy zmianie prędkości wylotowej nawiewu z 4 do 5 m/s następuje zmniejszenie hamowanie strumienia powietrza w osi szczeliny. Wizualizację rozkładu prędkości strumienia powietrza w funkcji odległości od osi szczeliny dla różnych wysokości i prędkości wylotowej powietrza ze szczeliny 4 oraz 5 m/s przy zastosowaniu przegrody w odległości 20 cm od szczeliny przedstawiono na rys. 6, dla przegrody w odległości 40 cm od szczeliny na rys. 7. W obecności przegrody występuje niesymetryczny przepływ strumienia powietrza z odchyleniem pierwotnej osi w stronę przegrody. Występuje wyraźnie efekt przylegania strugi powietrza do przegrody. Maksymalne wartości prędkości przesuwają się od osi pierwotnej strumienia powietrza w stronę przegrody. Efekt ten znacznie się zwiększa dla prędkości wylotowej 5 m/s oraz przegrody w odległości 20 cm. Rys. 2. Rozkład ciśnień statycznych w szczelinie oraz skrzynce rozprężnej nawiewnej szyny szczelinowej w zależności od prędkości wylotowej powietrza ze szczeliny.

4 Rys. 3. Rozkład prędkości strumienia powietrza na zewnątrz w osi szczeliny dla prędkości wylotowej powietrza 2 10 m/s w zależności od wysokości od szczeliny. Rys. 4. wizualizacja rozkładu prędkości strumienia powietrza na zewnątrz szczeliny dla różnych

5 wysokości od szczeliny cm, prędkości wylotowej powietrza 4 m/s w zależności od odległości od osi szczeliny. Rys. 5. Wizualizacja rozkładu prędkości strumienia powietrza na zewnątrz szczeliny dla różnych wysokości od szczeliny 10 do 140 cm, prędkości wylotowej powietrza 5 m/s w zależności od odległości od osi szczeliny.

6 Rys. 6. Wizualizacja rozkładu prędkości strumienia powietrza na zewnątrz szczeliny dla różnych wysokości od szczeliny 10 do 120 cm, prędkości wylotowej powietrza 4 oraz 5 m/s, przegrody umieszczonej w odległości 20 cm od szczeliny w zależności od odległości od osi szczeliny.

7 Rys. 7. Wizualizacja rozkładu prędkości strumienia powietrza na zewnątrz szczeliny dla różnych wysokości od szczeliny 10 do 140 cm, prędkości wylotowej powietrza 4 oraz 5 m/s, przegrody umieszczonej w odległości 40 cm od szczeliny w zależności od odległości od osi szczeliny.

8 Rys. 8. Nawiewna szyna szczelinowa typ 2 x 8 mm umieszczona w posadzce w odległości 25 cm od przegrody szklanych drzwi zewnętrznych.

9 Rys. 9. Nawiewna szyna szczelinowa typ 3 x 8 mm umieszczona w parapecie w odległości 20 cm od przegrody okien zewnętrznych. Zjawisko przylegania strumienia powietrza do przegrody jest wynikiem powstawania podciśnienia pomiędzy przegrodą, a strumieniem wypływającego powietrza ze szczeliny i maleje dla odległości przegrody 40 cm od osi szczeliny w stosunku do przegrody umieszczonej w odległości 20 cm. Dla odległości 40 cm wytworzona kurtyna powietrzna nie odbiera gromadzącej się wilgoci na przegrodzie. Nawiew powietrza z nawiewnej szyny szczelinowej umieszczonej w odległości 40 cm od przegrody jest mniej skuteczny w odbiorze wilgoci z przegrody niż w wypadku umieszczenia nawiewnej szyny szczelinowej w odległości 20 cm od przegrody. Umieszczenie szczeliny w odległości większej niż 40 cm od przegrody zmniejsza rolę osuszającą utworzonej kurtyny powietrznej w odbiorze wilgoci z przegrody. Natomiast umieszczenie szczeliny w odległości mniejszej niż 20 cm powoduje znaczny poślizg i przyleganie strumienia powietrza do przegrody, polepszenie warunków odbioru wilgoci z przegrody, ale następuje wzrost strat ciepła na ogrzewanie przegrody. Odległość szczeliny od przegrody powinna wynosić 20 do 30

10 cm. Przykłady zastosowania nawiewnych szyn szczelinowych umieszczonych w posadzce przedstawiono na rys. 8, a umieszczonych w parapecie na rys Podsumowanie Nawiew powietrza do hali basenowej powinien odbywać się przy pomocy nawiewnych szyn szczelinowych. Nawiewne szyny szczelinowe: - należy stosować wszędzie tam, gdzie występują przegrody okienne i drzwiowe między powietrzem zewnętrznym, a halą basenu oraz ściany szczytowe o stosunkowo dużym współczynniku oddawania ciepła, - zapewniają w halach basenowych efektywne, optymalne i równomierne rozprowadzenie powietrza oraz ciepła, - należy projektować tak, aby prędkość wylotowa strumienia powietrza ze szczeliny wynosiła 4 do 5 m/s, - należy instalować w odległości 20 do 30 cm od przegrody. Zalecana odległość osi szczeliny od przegrody wynosi 25 cm. Zjawisko odchylenia kierunku strugi wypływającego powietrza z nawiewnej szyny szczelinowej w stronę przegrody oraz poślizgu i przylegania strumienia powietrza do istniejącej przegrody (efekt Coandy [6]) należy uwzględniać w czasie projektowania nawiewu powietrza do hali basenowej. Zastosowanie nawiewnej szyny szczelinowej zbyt blisko przegrody spowoduje powstawanie strumienia przyściennego, który posiada zmniejszenie zdolności mieszania z otaczającym powietrzem, a więc i wymiany ciepła w hali basenowej oraz zwiększony zasięg strumienia w porównaniu ze swobodnym strumieniem powietrza. Poślizg i przyleganie strumienia powietrza wzdłuż chłodnej przegrody powoduje znaczne straty ciepła oraz niepotrzebne ogrzewanie przegrody. Zastosowanie nawiewnej szyny szczelinowej zbyt daleko od przegrody spowoduje powstawanie strumienia swobodnego, a powstała kurtyna powietrzna nie spełni warunków odbioru wilgoci z przegrody w hali basenowej. Dopuszczalne prędkości przepływu powietrza w strefie przebywania ludzi wynoszą 0,6 do 0,8 m/s. Prędkość wylotowa powietrza 4 do 5 m/s z nawiewnej szyny szczelinowej jest dużo większa od dopuszczalnych prędkości, które mogą występować w strefie przebywania ludzi w hali basenowej. Stąd też nawiewne szyny szczelinowe należy stosować w miejscach, które są trudno dostępne oraz mało uczęszczane przez użytkowników basenu. Są to miejsca wzdłuż zewnętrznych okien, drzwi, czy ścian szczytowych [7]. BIBLIOGRAFIA [1] PRZYDRÓŻNY E, NAKONECZNY E., SOMPOLIŃSKI M.: Organizacja wymiany powietrza w basenach, II Sympozjum Naukowo Techniczne, Instalacje Basenowe, Ustroń 1999 [2] GRÜNIGER E.: Klimat w hali basenowej, I Sympozjum Naukowo Techniczne, Instalacje Basenowe, Ustroń 1997 [3] KATALOG: MENERGA Apparatebau GmbH, D Mülheim an der Ruhr, Gutenbergstraße 51, Niemcy [4] KOLASZEWSKI A.: Nawiewne szyny szczelinowe w hali basenowej, III Sympozjum Naukowo Techniczne, Instalacje Basenowe, Ustroń 2001 [5] SZYMAŃSKI T., WASILUK W.: Wentylacja użytkowa, MASTA, Gdańsk 1999 [6] KATZ P.: Der Coanda Effekt, Gesundheitz Ingenieur 94, Nr 6, 1973 [7] KOLASZEWSKI A., TARAS P.: Ogólne zasady sporządzania bilansu cieplnego oraz wymiarowania instalacji cieplnych w obiektach basenowych, II Sympozjum Naukowo Techniczne, Instalacje Basenowe, Ustroń 1999

11 Autor: dr inż. Andrzej Kołaszewski