Jak obliczyć zyski wilgoci?
fot. Pixabay
Istnieją dokładne wzory na obliczenie zysków wilgoci na krytym basenie, oparte na prawach fizyki. Wzory te okazują się jednak skomplikowane, gdy przychodzi do zastosowania ich w praktyce. Z tego powodu niemiecki instytut VDI stworzył wytyczne z zaleceniami dotyczącymi wartości, które należy ustawić dla warunków wewnętrznych, zewnętrznych oraz ilości powietrza z zewnątrz. VDI stworzył też uproszczony wzór, w którym można wykorzystać dane projektowe i obliczyć zyski wilgoci. Zalecenia te nazywane są wytycznymi VDI 2089 i stanowią normę w Europie. Firma Dantherm również je stosuje.
Temperatura w pomieszczeniu
Uwzględniając zarówno komfort, jak i budżet, temperatura powietrza w pomieszczeniu basenowym powinna być wyższa niż temperatura wody. Minimalizuje to parowanie, a tym samym potrzebę osuszania. Jednakże należy zauważyć, że jeżeli pozostałe warunkowania będą takie same, to wyższa temperatura pomieszczenia oznacza również wyższy rachunek za ogrzewanie. Zasadniczo zaleca się, aby temperatura pomieszczenia miała o 2 °C więcej niż temperatura wody.
Jedynie na basenach terapeutycznych i w ośrodkach odnowy biologicznej temperatura powietrza może być niższa od temperatury wody.
Wilgotność względna (RH) w pomieszczeniu
Wartość zadana RH powinna wynosić 50-60%. Można też wybrać zróżnicowaną wartość zadaną, która będzie niska w zimie (50% RH), aby uniknąć problemów związanych ze skraplaniem na zimnych powierzchniach, i wysoka latem (60% RH), aby zmniejszyć koszty eksploatacji. W lecie, kiedy temperatura jest wysoka, problemy ze skraplaniem nie występują. Przy wilgotności względnej wynoszącej powyżej 60%, im większa wartość RH, tym niższy komfort oraz zwiększone ryzyko wystąpienia problemów ze skraplaniem i rozwojem grzybów. Wartość RH poniżej 50% nie jest właściwa, ponieważ zwiększy parowanie, a to oznacza zwiększoną potrzebę osuszania i wyższe koszty eksploatacji.
Zawartość wilgoci w powietrzu zewnętrznym
Zawartość wody w powietrzu na zewnątrz (wartość X powietrza zewnętrznego) znacznie różni się w ciągu roku praktycznie na całym świecie i wynosi od ponad 12 g wody/kg powietrza w lecie do 2 g wody/kg powietrza w zimie.
Instytut VDI ustalił, że 9 g wody/kg powietrza charakteryzuje powietrze na zewnątrz w Europie północnej – i w narzędziu DanCalcTool stosujemy właśnie tę wartość. To dlatego, że 9 g wody/kg powietrza jest wartością przekraczaną tylko przez ok. 20% czasu w ciągu roku (aby dowiedzieć się więcej o narzędziu DanCalcTool, należy zapoznać się z rozdziałem 11 pt. „Jak określić wielkość osuszacza” na stronie 36.) W DanCalcTool można też stosować inne wartości RH powietrza na zewnątrz, jeżeli różnią się one znacznie od standardu przyjętego dla Europy północnej.
Ponadto instytut VDI zaleca, aby bezwzględna zawartość wody nie przekraczała 14,3 g wody/kg powietrza (54% RH przy temperaturze powietrza na poziomie 30°C), jeżeli zawartość wody w powietrzu na zewnątrz będzie wynosić poniżej 9 g wody/kg powietrza, co będzie mieć miejsce zimą.
W lecie wyższa zawartość wody w powietrzu na zewnątrz jest dozwolona, bo takie powietrze ma wyższą temperaturę, w związku z czym nie przyczynia się do procesu skraplania.
Jak ważne jest powietrze na zewnątrz?
Temperatura powietrza na zewnątrz
Temperatura powietrza na zewnątrz oraz zawartość wody w tym powietrzu mają wpływ na wybór odpowiedniego osuszacza. Przykładowo, niska temperatura powietrza na zewnątrz oznacza, że najlepszym rozwiązaniem będzie basenowa centrala wentylacyjna z pompą ciepła.
Wilgotność względna (RH) powietrza na zewnątrz
Wartość RH powietrza na zewnątrz związana jest z zawartością wody w powietrzu. Zawartość wody w powietrzu na zewnątrz wpływa na całkowite zyski wilgoci, a jeśli zawartość wody w powietrzu na zewnątrz jest wyższa niż zawartość wody w pomieszczeniu basenowym, to osuszacz kondensacyjny musi mieć większą wydajność.
W dzień i w nocy
Zasadniczo osuszacz należy zainstalować zgodnie z eksploatacją w trybie dziennym, jako że parowanie jest największe w ciągu dnia, kiedy basen jest najbardziej intensywnie używany. Poziom aktywności należy określić właśnie dla pracy dziennej, aby jak najlepiej opisać, na jakim poziomie eksploatowany jest basen.
Zima i lato
Jeżeli instalacja pobiera powietrze z zewnątrz, jako punkt wyjściowy do określenia zysków wilgoci należy zastosować dane dla lata. W lecie zawartość wody w powietrzu na zewnątrz jest najwyższa. Należy upewnić się, że osuszacz ma wystarczającą wydajność, aby poradził sobie z zyskami wilgoci przy 100% strumieniu powietrza z zewnątrz w ciągu lata. Zimą powietrze z zewnątrz jest bardzo suche, w związku z czym pomoże w procesie osuszania, zatem wydajność osuszania będzie więcej niż wystarczająca.
Ilość powietrza z zewnątrz
Wytyczne VDI 2089 nie zawierają szczegółowych wymogów dotyczących stosowania powietrza z zewnątrz w basenach prywatnych.
Wzór obliczania parowania basenu
Do obliczenia parowania z basenu stosowane są następujące czynniki:
- Temperatura wody
- Temperatura powietrza
- Wilgotność powietrza
- Powierzchnia basenu
- Poziom aktywności na basenie
Ustalmy wartości dla poniższego wzoru:
W = e/(RD × T) × (Pb - Pl) × A
W = Zyski wilgoci (l/h)
e = Poziom aktywności na basenie
RD = Stała gazowa = 461.5 (J/kg K)
T = Średnia temperatury powietrza i temperatury
wody (K)
Pb = Ciśnienie pary nasyconej, woda (Pa)
Pl = Ciśnienie cząstkowe pary wodnej, powietrze (Pa)
A = Powierzchnia basenu (m2)
Czynniki które należy uwzględnić aby obliczyć zyski wilgoci na basenie:
- Parowanie z basenu (+)
- Obsługa i użytkownicy (+)
- Powietrze z zewnątrz (-)
Parowanie z basenu oraz obsługa i użytkownicy przyczynia się do zwiększenia zysków wilgoci. Powietrze z zewnątrz zazwyczaj przyczynia się do ich zmniejszenia.
Parowanie z basenu
Parowanie z basenu można obliczyć przy pomocy różnych wzorów. W firmie Dantherm stosujemy wytyczne niemieckiego instytutu VDI 2089, które w Europie traktowane są jako standard. Postanowiliśmy jednak skorygować wartości współczynników aktywności, które wytyczne VDI 2089 ustanowiły dla basenów prywatnych i hotelowych, ponieważ uważamy, że wartości te są zbyt wysokie dla tego typu obiektów. Ponadto w małych prywatnych basenach to cyrkulacja powietrza często definiuje potrzebę osuszania, nie zaś poziom aktywności na basenie.
Poziom aktywności: e
Poniżej przedstawiono poziom aktywności na różnego rodzaju basenach. Wartości są generowane automatycznie, kiedy rodzaj basenu zostanie wybrany w narzędziu DanCalcTool. Przykładowo, jeśli wybierzemy basen prywatny, narzędzie automatycznie wykona obliczenia dla e = 9,5. Wytyczne VDI 2089 uwzględniają mokre powierzchnie wokół basenu (posadzki itp.) oraz rynny przelewowe dla wartości e.
Istnieje ogromna różnica w wartościach dla prywatnych i publicznych obiektów, czego wynikiem są niewspółmiernie duże różnice w obliczonych zyskach wilgoci. W niektórych przypadkach zaleca się zatem przeprowadzenie indywidualnej oceny poziomu aktywności, żeby ustalić odpowiednią wartość „e”.
Można to zrobić, wybierając opcję „manual water transfer coeffi cient” (ręcznie wybrany współczynnik transferu wody) w narzędziu DanCalcTool, gdyby np. kryty basen na uniwersytecie był oceniany indywidualnie. Nie jest to basen publiczny, ale należy go postrzegać bardziej w kategoriach basenu hotelowego z wysokim stopniem aktywności. W takim wypadku można wybrać wartość e = 18.
Jeżeli wymagane są bardziej precyzyjne obliczenia dla zysków wilgoci, można wybrać ważony poziom aktywności, gdzie obliczane są zarówno zyski dzienne, jak i nocne, a następnie ważone obciążenie aktywnością.
Jednakże w takim wypadku należy pamiętać, że mogą występować okresy obciążenia szczytowego, kiedy ogólna wartość zadana się nie sprawdzi, dlatego trzeba ocenić, czy konsekwencje eksploatacji lżejszego i mniejszego osuszacza przez pewien okres czasu są dopuszczalne. Jednakże zasadniczo fi rma Dantherm zaleca, aby wymiarowanie przeprowadzać z uwzględnieniem obciążenia szczytowego.
Kiedy potrzebna jest ocena poprawności obliczeń, należy pamiętać, że parowanie z basenu zwiększa się wtedy, gdy:
- Wzrasta temperatura wody
- Spada temperatura pomieszczenia
- Spada wilgotność względna (RH)
- Wzrasta aktywność w wodzie
Obsługa i użytkownicy
Kiedy basen publiczny wykorzystywany jest do zawodów pływackich, zwykle obniżana jest temperatura powietrza i wody. Oznacza to, że spadają zyski wilgoci, aby dodatkowa wilgotność generowana przez użytkowników i obserwatorów została zneutralizowana obniżoną wilgotnością pochodzącą z samego basenu. Nie trzeba zatem uwzględniać dodatkowej wilgotności wynikającej z obecności użytkowników i obserwatorów.
Powietrze na zewnątrz
Jakość powietrza w pomieszczeniu basenowym ma zasadnicze znaczenie dla komfortu, a słaba jakość powietrza jest często kojarzona z wysoką wilgotnością względną (RH) oraz wysokim poziomem chloru lub CO₂.
Innymi słowy, dodatek powietrza z zewnątrz jest decydującym czynnikiem, który zapewnia odpowiedni poziom komfortu. Jednocześnie powietrze z zewnątrz stanowi jeden z podstawowych czynników, na podstawie których dokonywany jest wybór odpowiedniego rodzaju osuszacza i jego wymiarów. Powietrze z zewnątrz często odgrywa zasadniczą rolę w osuszaniu pomieszczenia, jako że zawartość wilgoci w powietrzu z zewnątrz jest zwykle niższa niż zawartość wilgoci w powietrzu w pomieszczeniu basenowym.
Latem w niektórych regionach geograficznych, głównie na Bliskim Wschodzie i w Azji, powietrze na zewnątrz potrafi być tak bardzo wilgotne przez dłuższe okresy czasu, że zachodzi potrzeba osuszenia go, zanim zostanie wpuszczone do pomieszczenia. Można tego dokonać np. za pomocą dodatkowej chłodnicy.
Jeżeli basen jest wykorzystywany do zawodów pływackich, w których bierze udział wielu zawodników i obserwatorów, należy wykonać odrębne obliczenia dla niezbędnej ilości powietrze z zewnątrz. Obliczenia te należy wykonać zgodnie z lokalnymi przepisami.
Inne czynniki
Wielkość pomieszczenia
Cyrkulacja powietrza jest równie ważna jak wydajność osuszacza. Jeżeli po pomieszczeniu poruszają się niewystarczające ilości powietrza, to powstaną obszary, gdzie suche powietrze nie dociera, w związku z czym przestrzenie te nie zostaną osuszone. Wielkość pomieszczenia odgrywa zatem decydującą rolę względem ilości powietrza, z jaką musi sobie poradzić osuszacz.
Przykrywanie basenu
Jeżeli basen będzie przykrywany na noc, kiedy nie jest używany, parowanie z jego powierzchni zostanie zminimalizowane. Dzięki temu można zaoszczędzić mnóstwo energii.
Izolacja pomieszczenia
Im gorsza izolacja, tym niższa musi być wartość zadanej wilgotności względnej RH. W niektórych przypadkach wymagana będzie wartość 50% RH, aby uniknąć problemów ze skraplaniem.
Wysokość (nad poziomem morza)
Zasadniczo wzory stosuje się przy ciśnieniu atmosferycznym 1013 mbar (poziom morza), ale można je również swobodnie stosować dla wysokości do 1500 m. Przy wyższych wysokościach należy dokonać indywidualnej oceny.
