Rosnące wymagania klientów oraz coraz większa konkurencja zmuszają projektantów obiektów basenowych do ciągłego podnoszenia ich jakości, szczególnie w zakresie różnorodności świadczonych usług, estetyki wnętrz i komfortu. Jednak ośrodki basenowe, ze względu na swoją specyfikę, są jednymi z najbardziej energochłonnych obiektów z dziedziny rekreacji. Dlatego, w dobie rosnących cen energii, zastosowanie rozwiązań technicznych gwarantujących niskie jej zużycie, w sposób zasadniczy wpływa na obniżenie kosztów eksploatacji, podnosząc konkurencyjność obiektu.

    Zużycie energii zależy głównie od typu i sprawności zastosowanych urządzeń, chociaż nie bez znaczenia jest sposób ich wykorzystania oraz wartość utrzymywanych parametrów pracy (głównie wydajności urządzeń oraz parametrów wody basenowej i powietrza w hali z basenem). W opracowaniu porównamy zużycie ciepła i energii elektrycznej w instalacjach wentylacyjnych i klimatyzacyjnych hal basenowych po zastosowaniu różnych rozwiązań (rys. 1).

Zużycia energii w ośrodku basenowym
    Główne składowe zużycia energii w ośrodku basenowym, zależne od skutków funkcjonowania instalacji wentylacyjnej bądź klimatyzacyjnej hali basenowej, to:
● straty ciepła na wentylację (ciepło zużywane do podgrzania powietrza zewnętrznego, wprowadzanego do wnętrza budynku przez systemy wentylacyjne);
● straty przenikania poprzez przegrody budowlane (ciepło zużywane do ogrzewania hali basenowej);
● ciepło zużywane na utrzymanie stałej temperatury wody w basenie, stygnącej głównie na skutek parowania;
● ciepło zużywane do podgrzania świeżej wody, którą uzupełniane są ubytki z basenu, wynikające z wychlapania, parowania, czy płukania filtrów. Technicznie ciepło potrzebne do podgrzania wody w basenie dostarczane jest zazwyczaj za pomocą wspólnego wymiennika.
    Straty ciepła na wentylację zależą przede wszystkim od typu i jakości (sprawności, precyzji) zastosowanych urządzeń wentylacyjnych i klimatyzacyjnych, dlatego temu tematowi poświęcimy najwięcej uwagi. Straty przenikania przez przegrody budowlane hali basenowej w praktyce zależne są od instalacji klimatyzacyjnej tylko w niewielkim stopniu, wynikającym z precyzji regulacji temperatury powietrza w hali basenowej oraz z prędkości ruchu powietrza, wymuszonego przez instalację wentylacyjną w obszarach stycznych do zewnętrznych przegród budowlanych. Ciepło związane z utrzymaniem stałej temperatury wody w basenie zależy przede wszystkim od warunków klimatycznych w hali basenowej (temperatury, wilgotności i prędkości ruchu powietrza), a więc od skutków działania instalacji klimatyzacyjnej. Ponadto niektóre basenowe centrale klimatyzacyjne wyposażone są w instalacje chłodnicze z dodatkowym skraplaczem chłodzonym wodą. W rozwiązaniach tych część ciepła odzyskanego z powietrza w procesie osuszania przekazywana jest do wody basenowej. Ciepło potrzebne do podgrzania świeżej wody, uzupełnianej do basenu, nie zależy ani od jakości instalacji klimatyzacyjnej ani od skutków jej działania. Istnieją jednak basenowe centrale klimatyzacyjne, wyposażone w instalacje chłodnicze z dodatkowym skraplaczem chłodzonym świeżą wodą, zasilającą basen. Systemy te ograniczają zużycie ciepła dostarczanego do basenu z odrębnego źródła (kotłownia, węzeł cieplny), jednocześnie poprawiają efektywność energetyczną instalacji chłodniczej w centrali klimatyzacyjnej.

Zadania instalacji wentylacyjnej i klimatyzacyjnej w ośrodku basenowym
(...)

Znaczenie parametrów powietrza w hali basenowej
(...)

Metody ograniczania zużycia ciepła na potrzeby instalacji wentylacyjnej
(...)

Sprawność elektryczna instalacji klimatyzacyjnej
    Instalacja klimatyzacyjna jest jednym z głównych odbiorów energii elektrycznej w ośrodku basenowym. Najwięcej energii zużywają sprężarki układów chłodniczych i wentylatory.

Sprawność zespołów wentylatorowych
    Czynnikiem wpływającym na sprawność elektryczną centrali, jest sprawność wentylatorów, wynikająca z ich typu i konstrukcji, oraz obranego dla nich punktu pracy. Sprawność wentylatorów waha się od czterdziestu kilku do osiemdziesięciu kilku procent. Elementami obniżającymi o kilka procent sprawność zespołów wentylatorowych są przekładnie pasowe. Zastosowanie wentylatorów bez przekładni pasowych (z wirnikiem wentylatora osadzonym na wale silnika) nie tylko podnosi ich sprawność, ale także, ze względu na brak obciążeń poprzecznych dla łożysk, wydłuża ich żywotność i zwiększa niezawodność.

Regulacja wydajności powietrza w systemie wentylacyjnym
    Metody regulacji wydajności instalacji wentylacyjnej to:
● regulacja ręczna wydajności powietrza za pomocą przepustnic regulacyjnych, dopasowujących opory przepływu powietrza przez instalację do sprężu dyspozycyjnego centrali, dobranego zwykle z odpowiednim zapasem. Wentylatory pobierają moc nominalną z sieci zasilającej a nadwyżka mocy wentylatorów związana z zapasem sprężu dyspozycyjnego centrali jest bezpowrotnie tracona;
● regulacja ręczna wydajności powietrza za pomocą ręcznie ustawionych elektronicznych regulatorów prędkości obrotowej (regulatorów napięcia lub falowników) w sposób dopasowujący spręż dyspozycyjny centrali do faktycznych oporów przepływu powietrza przez instalację. Redukcja sprężu centrali wiąże się ze zmniejszeniem mocy pobieranej przez wentylatory, dopasowanej do faktycznych potrzeb instalacji. Redukcja sprężu o 100 Pa powoduje przeciętnie obniżenie mocy wentylatorów o ponad 11%;
● regulacja automatyczna wydajności powietrza za pomocą elektronicznie sterowanych regulatorów prędkości obrotowej (regulatorów napięcia lub falowników), dopasowujących spręż dyspozycyjny centrali do faktycznych, chwilowych oporów przepływu powietrza przez instalację. Pomiar wydajności odbywa się zwykle poprzez pomiar spadku ciśnienia na elemencie spiętrzającym (najczęściej na dyszy ssawnej wentylatora).

    Pomiar i płynna, automatyczna regulacja wydajności powietrza nawiewanego i wywiewanego gwarantują wysoką sprawność bloku odzysku ciepła poprzez zachowanie odpowiednich proporcji pomiędzy strumieniem powietrza zewnętrznego i usuwanego przy różnym udziale powietrza wentylacyjnego i recyrkulacyjnego i różnym stopniu zabrudzenia filtrów powietrza.

Funkcja pracy dyżurnej
    Najbardziej skutecznym sposobem na ograniczenie zużycia energii elektrycznej jest wprowadzenie funkcji pracy dyżurnej. Na rys. 8 przedstawiono relatywną moc pobieraną przez wentylator w funkcji wydajności powietrza (przy założeniu niezmiennej konfiguracji elementów, przez które przetłaczane jest powietrze).
    Zależnie od typu centrali klimatyzacyjnej funkcja pracy dyżurnej jest aktywowana za pomocą zegara (w okresie nocnym i po osiągnięciu zadanych parametrów powietrza), bądź zawsze, po osiągnięciu zadanych parametrów powietrza.
    Przeprowadzono analizę dla ośrodka basenowego, użytkowanego przez 15 godzin w ciągu doby. Wynika z niej, że stosowanie funkcji pracy dyżurnej powoduje oszczędności energii elektrycznej nawet o 70%, dla centrali automatycznie dostosowującej swoją wydajność do faktycznych potrzeb, lub o blisko 30%, dla centrali, w której funkcja pracy dyżurnej załączana jest zegarem wyłącznie w ciągu nocy.

Podsumowanie
    Rachunek ekonomiczny kosztów inwestycyjnych i kosztów eksploatacji potwierdza zasadność stosowania precyzyjnych systemów regulacji wilgotności i temperatury powietrza w hali basenowej z wykorzystaniem algorytmu PID. Zastosowanie płynnej regulacji wydajności oraz wysokosprawnych wentylatorów czy układów sprężarkowych ograniczy do minimum zużycie energii elektrycznej. Wykorzystanie systemów mikroprocesorowych do optymalizacji parametrów pracy centrali w zależności od aktualnych potrzeb może w znacznym stopniu podnieść efektywność energetyczną, gwarantując jednocześnie odpowiednie warunki komfortu dla klientów oraz bezpieczeństwo struktury budowlanej obiektu basenowego.