Znaczny koszt energetyczny pracy zjeżdżalni wodnych związany jest również z emisją wilgoci z przepływającej wody do powietrza.
Woda, odparowując, wychładza się, powietrze nawilżone powyżej projektowej wartości musi zostać osuszone w celu zapobieżenia wykraplaniu się wilgoci na zimnych przegrodach i wywoływaniu dyskomfortu u użytkowników.
Biorąc pod uwagę, że część obiektów basenowych, zwłaszcza starszych, ma względnie proste instalacje wentylacyjne z odzyskiem o niskiej sprawności, koszt ten może również być wysoki, chociaż trudny do przeanalizowania.
Pozaeksploatacyjne straty ciepła zjeżdżalni wodnych
Straty ciepła zjeżdżalni wodnych w godzinach nocnych czy też w trakcie przerw eksploatacyjnych są często niewiele niższe niż występujące w czasie pracy. Złudne przekonanie, że przepływ powietrza w nieczynnej zjeżdżalni jest niewielki, powoduje, że często są one pomijane w analizach zapotrzebowania energetycznego. (rys.2 - schemat strat ciepła zjeżdżalni w czasie pozaeksploatacyjnym)
Prowadzone przez autorów badania obejmowały dwie zjeżdżalnie o zbliżonej długości, ale różnej wysokości, zamontowane w Oleśnickim Kompleksie Rekreacyjnym „Atol”.
W okresie nocnym, przy najniższych temperaturach powietrza zewnętrznego zaobserwowano występowanie bardzo silnego prądu zstępującego w zjeżdżalniach.
Powietrze, ochładzając się, „spływa” konwekcyjnie w dół zjeżdżalni, redukując współczynnik oporu przejmowania ciepła, tym samym intensyfikując ten przepływ. (rys.3 - schemat strat ciepła zjeżdżalni wodnej)
Występujące w takim przypadku sprzężenie dodatnie powoduje, że w okresie umiarkowanych temperatur (temperatura zewnętrzna 3°C, bezwietrzna, bezdeszczowa pogoda) strumień indukowany przez pierwszą badaną zjeżdżalnię osiągnął ok. 3000 m3/h, natomiast przez zjeżdżalnię wyższą ok. 5000 m3/h już w ciągu godziny po jej wyłączeniu. Schłodzenie powietrza w obu przypadkach wyniosło ponad 12 K, dając w sumie stratę ciepła równą prawie 28 kW.
W przypadku niższych temperatur powietrza zewnętrznego statyczne straty ciepła wynikające z jego przenikania wzrastać będą dwojako – ze względu na wzrost różnicy temperatur, a także na przyrost strumienia wentylacyjnego spowodowanego silniejszym schłodzeniem powietrza i wzmaganiem prądu konwekcyjnego.
Obecnie prowadzone są przez autorów dalsze badania, ich wyniki zostaną opisane w kolenych publikacjach.
Metoda obliczeniowa statycznych strat ciepła zjeżdżalni wodnej
Obliczenia współczynnika przenikania ciepła U ścianki zjeżdżalni wodnej prowadzi się poprzez podział obwodu, a co za tym idzie również obliczanej powierzchni, na dwie strefy obliczeniowe – mokrą i suchą. Ewentualne występowanie strefy zwilżonej czasowo czy też stref przejściowych pominięto (uzasadniono to w dalszej części artykułu).
W przypadku strefy suchej występuje obustronne omywanie przegrody przez powietrze, z jednej strony zewnętrzne, dla którego przyjęto współczynnik przejmowania ciepła jak dla przegród budowlanych wg normy PN EN 12831:2006, równy Rse = 0,04 W/(m2·K).
Warto wiedzieć: Nocne obniżenia temperatury w halach basenowych >>
Po wewnętrznej stronie przegrody współczynnik ten obliczono w oparciu o temperatury ścianek mierzone doświadczalnie.
Współczynnik przejmowania ciepła po stronie powietrza wyznaczono na poziomie 25 W/(m2·K). W czasie badań przy temperaturze powietrza zewnętrznego 3°C średnia prędkość przepływu powietrza w zjeżdżalni o wysokości ok. 8 m i długości 80 m wynosiła 1,38 m/s.
W przypadku strefy mokrej określono przepływ wody przez zjeżdżalnię na podstawie wysokości wypełnienia na prostym odcinku zjeżdżalni oraz punktu pracy pompy.
Współczynnik przejmowania ciepła obliczono z założeniem laminarnego przepływu wody przez zjeżdżalnie. Po stronie wody wyznaczono go na poziomie 1088 W/(m2·K). Na podstawie zdjęć termowizyjnych i badań temperatury powierzchni zewnętrznej zjeżdżalni przylgową sondą temperatury zweryfikowano obliczenia uśrednionego współczynnika przenikania ciepła Uzast = 7,54 W/(m2·K).
Powierzchnię zwilżoną oszacowano na podstawie zdjęć termowizyjnych wykonanych w Oleśnickim Kompleksie Rekreacyjnym „Atol” przy temperaturze zewnętrznej ok. 3°C.
Po analizie zdjęć wykonanych w trakcie użytkowania zjeżdżalni, w czasie zjazdu, bezpośrednio po zjeździe użytkownika i ok. 20 min później, stwierdzono, że rozchlapywanie wody przez użytkowników nie ma wpływu na szerokość części zwilżonej zjeżdżalni i może zostać pominięta w obliczeniach.
Opis metod obliczania statycznych strat ciepła oraz wyniki obliczeń zawarto w publikacji [4].
Redukcja statycznych strat ciepła zjeżdżalni w czasie eksploatacji
Ze względu na zaledwie kilkumilimetrową grubość ścianki typowej zjeżdżalni wodnej i niewielkie współczynniki przejmowania ciepła po jej wewnętrznej stronie uśredniony współczynnik przenikania ciepła przyjmuje wartość od 6 do 10 W/(m2·K) w zależności od udziału powierzchni zwilżonej.
Powierzchnia zewnętrzna typowej zjeżdżalni wodnej o długości ok. 80 m i średnicy 1 m to ok. 63 m2.
Wysoka temperatura powietrza i wody wewnątrz (woda wpływająca do zjeżdżalni ma temperaturę ok. 30°C, a powietrze 32°C) powodują, że statyczne straty ciepła pojedynczej zjeżdżalni wodnej w warunkach projektowych mogą wynosić nawet ok. 120 kW.
