)
Trajnostni vidiki prezračevanja bazenov
Trajnostni razvoj
Ni presenetljivo, da je notranja klima v bazenih agresivno okolje. Prezračevanje plavalnih bazenov je zapleteno vprašanje, pri čemer ima pri tehnologiji pomembno vlogo veliko dejavnikov. Zato se nekaterim razmišljanje o trajnosti v bazenu lahko zdi še bolj zapleteno - in ne, ni preprosto.
Avtor: Peter Thygesen
)
Trajnost je lahko nejasen pojem, saj se beseda uporablja v različnih kontekstih, v zadnjih letih pa je postala modna beseda za vse, od energije do jedilnega pribora za enkratno uporabo.
Trajnost ni beseda, temveč pojem, ki se nanaša na tri stebre trajnosti:
Ekonomska trajnost
Okoljska trajnost
Družbena trajnost
Vsi trije imajo različno težo glede na sistem certificiranja, vendar enako za DGNB, ki je najbolj razširjen certifikat za trajnost na Danskem.
Trajnost ni beseda, temveč koncept, ki govori o treh vrstah trajnosti.
)
Tri vrste trajnosti
Gospodarska in okoljska trajnost pomeni omejevanje porabe virov in vpliva na okolje - ne le kratkoročno v fazi gradnje, temveč tudi dolgoročno med obratovanjem in vse do recikliranja materialov. Z drugimi besedami, zmanjšati morate porabo energije in čim bolj izkoristiti energijo, ki jo morate porabiti.
Družbena trajnost med drugim pomeni prijetno in zdravo klimo v prostorih za ljudi, ki preživljajo čas v bazenu. Z drugimi besedami, temperatura, vlažnost in odstranjevanje onesnaževal (THM). Če želite socialno trajnost, ne morete varčevati z energijo, ki jo dodajate, temveč le z energijo, ki jo odstranjujete iz stavbe.
Energetsko bilanco bazena lahko na sliki 1 povzamemo v splošnem pogledu. Prezračevalni sistem v bazenski dvorani odvzame približno 60 % energije iz stavbe. Zaradi tega je prezračevalna enota tehnična naprava, ki porablja največ energije in jo je zato najpomembneje optimizirati.
)
Učinkovitost prezračevalne enote se pogosto ocenjuje na podlagi učinkovitosti rekuperacije toplote v skladu s standardom EN 308 (za suh zrak). Standard EN 308 velja za suh zrak. Vendar se le redki ne zavedajo, da je zrak v plavalnih bazenih zelo vlažen. Tu vlaga vsebuje več kot polovico pridobljene energije. Naprava s 100-odstotnim izkoristkom v skladu s standardom EN 308 lahko zato pridobi manj kot polovico energije, kot je razvidno iz te formule:
30 ⁰C / 0 % RH => entalpija = 30,0 kJ/kg
30 ⁰C / 54 % RH => entalpija = 66,8 kJ/kg
Zato morate pasivni sistem za rekuperacijo toplote kombinirati z aktivnim sistemom v obliki toplotne črpalke, ki bo lahko pridobila več vlage in s tem energije.
Poraba električne energije za zračni promet
Drugi parameter učinkovitosti prezračevalne enote je specifična poraba električne energije za prenos zraka - znana tudi kot vrednost SFP.
Poraba električne energije ventilatorjev je odvisna od tega, koliko dela opravijo, tj. kolikšen tlak morajo zagotoviti za premikanje zraka v prezračevalnem sistemu, in kako učinkoviti so pri tem.
Ventilator ne more pretvoriti vse energije, ki jo porabi za premikanje zraka. Nekaj energije se pretvori v toploto, kar je izraženo z učinkovitostjo ventilatorja in motorja. Izgubo tlaka lahko zmanjšate tako, da povečate cevovod in enoto.
Dodati morate energijo iz drugega vira, saj v skladu s prvim zakonom termodinamike dodane energije ne morete shraniti:
Prvi zakon termodinamike:
Notranja energija izoliranega sistema je konstantna. Iz tega sledi, da je treba za spremembo notranje energije sistema dodati ali sprostiti energijo.
To je smiselno, če imate toplotno črpalko, saj se lahko vsak prihranjeni kW pretvori v 3 do 7 kW, odvisno od učinkovitosti, ki je pri toplotnih črpalkah znana tudi kot vrednost COP. To pomeni, da je treba za vsak prihranjeni kW zagotoviti le 1/3 do 1/7 energije.
Ključnega pomena je tudi izbira materiala
Na trajnost ne vpliva le delovanje ali notranja klima. Tudi izbira materialov ima pomembno vlogo pri vsebovanemCO2 in možnosti recikliranja. VgrajeniCO2 je merilo, koliko energije je bilo porabljene za proizvodnjo, prevoz in vgradnjo določenega materiala. Zato je pomembna izbira visokokakovostnih materialov z dolgo življenjsko dobo.
Že samo na podlagi tega bi bila katedrala Roskilde na Danskem najbolj trajnostna stavba glede na vgrajeniCO2.
Drugi dejavnik je življenjska doba stavbe. Zato je pomembno, da bazen zaščitite z vakuumom, da preprečite vdor agresivnega zraka v konstrukcijo in njeno razgradnjo.
Vse stavbe ne zdržijo 1000 let, zato je pomembno, da so materiali primerni za recikliranje.
Poseben izziv pri prezračevalnih sistemih za bazene predstavlja toplotni izmenjevalnik, ki je velik in pogosto vsebuje veliko vgrajenegaCO2. Tradicionalno je izdelan iz aluminija, ki ne prenese kloriranega zraka. Toplotni izmenjevalnik je pogosto prevlečen, kar pomeni, da je za recikliranje aluminija potrebno še več energije, saj je treba prevleko pri taljenju sežgati.
Vlogo ima tudi življenjska doba stavbe.
Bazen kot celota
Bazen je tehnično zelo zapleten, saj v njem sodeluje veliko različnih strok. Brez celostnega razumevanja obstaja nevarnost, da bodo različni tehnični sistemi delovali drug proti drugemu in se v najslabšem primeru uničili. To postavlja visoke zahteve glede interdisciplinarnosti, zlasti glede logike upravljanja. Pri prezračevalni tehniki na primer pogosto prihaja do napačnega razumevanja, da 50-odstotno odprta loputa pomeni 50-odstotni pretok zraka.
Bazen je tehnično zelo zapleten, saj se v njem prepletajo različna področja.
)
Prezračevalna enota z vgrajeno toplotno črpalko bi vključevala področja energije, nadzora, zraka, vode in tehnologije hlajenja. Zlasti energetska tehnologija je zapletena, saj nanjo vplivajo vsa področja, vendar je ne obvlada nihče. Da bi dosegli trajnostni sistem, morajo vse te discipline odlično sodelovati.
Primer sistema, ki nima tega celostnega razumevanja, je stari sistem s tremi ventilatorji, prikazan na sliki 2.
Prednost tega sistema naj bi bila v tem, da ste lahko upravljali z enim samim ventilatorjem (V3) za kroženje zraka za ogrevanje in tako prihranili energijo. Žal je ta prednost napačna, saj dva ventilatorja pri polovični obremenitvi (½Δp) ne porabita več energije kot eden pri polni obremenitvi (1Δp). To je zato, ker so značilnosti ventilatorjev EC približno linearne, tako da so izkoristki ventilatorja (ɳv) in motorja (ɳm) pri polovični in polni obremenitvi enaki.
To je razvidno iz formule za porabo električne energije.
)
To pomeni, da med delovanjem ne prihranite energije, dodatni ventilator pa poveča stroške gradnje inemisije CO2 . V prizadevanjih za varčevanje z energijo se zanemarja tudi potreba po prezračevanju, saj z enim samim ventilatorjem v stavbi ni mogoče zagotoviti negativnega tlaka.
Posledica bi bila uničenje stavbe in skrajšanje življenjske dobe vgrajenegaCO2.
Sistem za rekuperacijo toplote je le pasiven, tj. z izmenjevalnikom toplote s prečnim ali nasprotnim tokom, zato se rekuperira manj kot polovica energije.
Sistem je prilagojena rešitev, pri kateri nadzorno logiko dobavlja dobavitelj avtomatizacije brez celostnega razumevanja, kar v najboljšem primeru povzroči neučinkovit sistem, v najslabšem pa uničenje stavbe.
Največja izkoriščenost s trajnostnim prezračevalnim sistemom
Tako boste s trajnostnim prezračevalnim sistemom iz trajnih materialov, ki jih je mogoče reciklirati, maksimalno izkoristili vgrajeniCO2.
S sistemom za rekuperacijo toplote, ki ima vgrajeno toplotno črpalko, pridobite tudi največ energije, prav tako pa tudi nadzorno logiko, ki jo programira programer, ki razume vse discipline.
Zato mora biti prezračevalna enota izdelana za bazensko okolje, kar prilagojena komfortna enota ni.
)
Glede na razmerje med emisijamiCO2 in razliko v ceni toplote in električne energije je lahko prezračevalni sistem z nizkim tlakom v kanalih in predimenzionirano prezračevalno enoto za doseganje dobre vrednosti SFP.
Ta članek je bil prvič objavljen v časopisih Svømmebadet in HVAC Magasinet. Danska tehnična revija za strokovnjake s področja bazenov in HVAC, jesen 2023.