Latvijā ir vairāk kā 40 publiskie peldbaseini ar 25 m celiņu garumu un trīs ar 50 metru un virkne mazāku peldbaseinu. Palielinoties izpratnei par veselīgu, sportisku dzīvesveidu, arī kā atpūtas veidu, blakus jau esošajiem tiek projektēti un būvēti arvien jauni sporta kompleksi ar peldbaseiniem.

Enerģijas patēriņi šajos baseinu kompleksos ir ievērojami un ir atkarīgi no daudziem faktoriem: no arhitektoniski-būvnieciskā risinājuma, no peldētāju un skatītāju sakaita, no uzturētā komforta līmeņa.

Mūsdienu energoresursu cenu pieauguma apstākļos tiek izvirzīti nopietni izaicinājumi modernajām tehnoloģijām, lai sasniegtu vēlamo rezultātu ar iespējami mazākiem enerģijas ieguldījumiem ekspluatācijā.

Vispār zināms, ka peldbaseinu sporta kompleksi ir energoietilpīgas būves, jo atbilstošo prasību dēļ (arī MK noteikumi Nr.37 „Higiēnas prasības publiskas lietošanas peldbaseiniem”) visu gadu jāuztur nemainīgi ūdens un telpu mikroklimata parametri: ūdens temperatūra, jānodrošina ūdens kvalitāte, kas ietver sevī arī svaigā ūdens apmaiņu, savukārt peldbaseina telpu mikroklimatam (temperatūra, relatīvais mitrums, gaisa kustības ātrums darba zonā) ir jābūt komfortablam, tai pat laikā saprātīgam no enerģiju patēriņa viedokļa. Nedrīkst aizmirst arī par svaigā gaisa nepieciešamību baseina gaisā hlora savienojumu koncentrācijas mazināšanai līdz pieļaujamajai. Bez tam arī nakts stundās baseina telpas ir jāventilē. Kaut arī mitruma iztvaikošanas intensitāte no ūdens virsmām nakts stundās ir apmēram trīs reizes mazāka, gaiss joprojām ir jāsausina, rūpējoties par konstrukcijām.

Tātad ūdens un gaisa parametru uzturēšanai ir jātērē enerģija. Latvijas peldbaseinu pieredze rāda, ka siltuma enerģijas patēriņi MK noteikumu prasību nodrošināšanai svārstās ļoti plašā diapazonā. Joprojām sastopami peldbaseini, no tā saucamajiem „padomju laikiem”, kad enerģiju izmaksas bija zemas un projektēšanas standarti pieļāva telpu mikroklimata uzturēšanu bez siltuma atgūšanas. Šādiem baseiniem uz kopējo baseina telpu kvadratūru nepieciešama  līdz pat 1800 kWh siltuma enerģijas uz m² gadā. Šeit jāpiebilst, ka enerģijas patēriņi atkarīgi no tā, cik kvalitatīvas ir ārējās norobežojošās konstrukcijas; cik bieži notiek ūdens nomaiņa;  protams arī, ja telpu temperatūras tiek uzturētas tuvu normatīvajām; par  mitruma kontroli var spriest tikai pēc apmaināmā gaisa daudzuma. Diemžēl arī mūsdienās būvēti peldbaseini dažkārt enerģiju patērē pat 1200 kWh/m² gadā, kas liecina par to, ka projekta īstenotājiem nav izpratnes par baseinu projektēšanas specifiku.  Veiksmīgākie peldbaseini tērē vidēji līdz 300 kWh/m² gadā. Vācijā, ko dēvē par „enerģiju taupīšanas lielvalsti”, tā saucamajos pasīvajos peldbaseinos siltuma enerģijas patēriņš samazināts līdz 100 kWh/m² gadā.

Kāpēc jārūpējas par atbilstošu baseina telpu mikroklimatu?

Ikkatra peldbaseina telpas ir jāsilda, jāsausina un jāventilē, tātad jānodrošina atbilstoša gaisa  apmaiņa. Pirmkārt, tas jādara norobežojošo konstrukciju dēļ, tātad jārūpējas par sākotnējo investīciju ilgtspējību. Hlora klātbūtne ūdens sagatavošanā, silts un mitrs telpu gaiss –tādā agresīvā vidē atrodas konstrukcijas 24 h/dnn visu gadu. Aplami sākotnējie tehniskie risinājumi, nepareizi projektētas gaisa plūsmas, nepietiekošas  sausināšanas jaudas vai telpu mikroklimata iekārtu ilgāka dīkstāve var radīt konstrukciju bojājumus.

Piemēram, ja baseina ūdens temperatūra tiek uzturēta 28⁰C līmenī un gaisa temperatūra ir attiecīgi 30⁰C, (kā norādīts MK Nr. 37 noteikumos 1 līdz 3⁰C augstāka par ūdens temperatūru), tad tam atbilst  telpas gaisa relatīvā mitruma vērtība 54%. Pie šādiem parametriem rasas punkta temperatūra ir zem +20⁰C. Tad norobežojošo konstrukciju iekšējo virsmu temperatūra nedrīkst būt zemāka par šiem +20⁰C, pretējā gadījumā uz virsmām izkritīs kondensāts. Ūdens tvaiku kondensācija uz logiem, sienām vai griestiem rada korozijas un pelējuma risku. Mitrā gaisa ietekmes mazināšanai baseina telpā ieteicams uzturēt nelielu retinājumu.   Otrkārt, sistēmām jānodrošina veselīgs un komfortabls telpu mikroklimats. Jēdzieni „veselīgs” un „komfortabls” ir cieši saistīti. Piemēram, runājot par veselīgu mikroklimatu svarīgs ir jautājums: Kādēļ publiskajos baseinos piesārņotais gaiss ir jānosūc no apakšējās zonas?

Dezinfekcijas hlors, kas tiek pievienots ūdenim, reaģē ar ūdenī esošajām organiskām vielām un veido toksisku savienojumu – trihlormetānu jeb hloroformu (CHCl3), kas difūzijas ceļā un ar iztvaikojušo ūdeni nonāk telpas gaisā. Max pieļaujamā hloroforma koncentrācija ūdenī ir 0,02 mg/l (pēc vācu DIN 19643-1 prasībām). Hlors un tā savienojumi ir smagāki par gaisu, līdz ar to noslāņojas telpas apakšējā zonā. Ja netiek īstenota optimāla gaisa cirkulācija telpā, toksīnu daudzums var palielināties līdz cilvēka veselībai bīstamai koncentrācijai. Max pieļaujamā hloroforma koncentrācija gaisā ir 200 mg/m³ (pēc vācu VDI 2089/01/10).

Ja baseinos nav nodrošināta ūdens kvalitāte  un vajadzīgā gaisa apmaiņai, bīstamību rada arī ūdenī esošās baktērijas, gaisā esošās pelējuma sēnītes un leģionellas.

Baktēriju vielu maiņas procesā izdalās toksīni, kas nonāk telpas gaisā. Savukārt pelējums ir mikroskopisku sēnīšu kopums. Paaugstināts mitruma līmenis un slikta gaisa cirkulācija veicina pelējuma un sēnīšu rašanos un vairošanos telpās. Telpas gaisā esošās sēnīšu sporas var izsaukt un pastiprināt alerģiskās un elpošanas ceļu slimības. Leģionellu baktērijas savairojas  labvēlīgos apstākļos, ja ūdens temperatūra ir robežās no 20oC līdz 50oC un ir arī organisko vielu klātbūtne. Tās viegli nonāk gaisā sīku aerosola pilienu veidā no baseiniem , dušām, strūklakām, ūdenskritumiem un SPA vannām.

Par komfortu jārunā saistībā ar dažādām termālā klimata prasībām vienas telpas robežās. Ja peldētāji baseina telpā komfortabli jūtas pie augstākām telpas gaisa temperatūrām, tad šādas augstas temperatūras pie paaugstināta relatīvā mitruma ir nepieņemamas skatītājiem tribīnēs un treneriem. Komfortam tiek projektētas arī siltās grīdas. Tās ievērojami samazina siltuma zudumus caur grīdu, bet šīs virsmas nevar uzskatīt kā siltuma avotu, jo normatīvā grīdu temperatūra ir zemāka par baseina telpas gaisa temperatūru.

Treškārt, telpu mikroklimatam ir būtiska ietekme uz elektrības un siltuma enerģiju patēriņiem. Klimata sistēmām ir jāatrod kompromiss starp peldētāju komfortu un norobežojošām konstrukciju prasībām. MK Nr. 37 noteikumu 10. līdz 12. punkts, kas attiecas uz ūdens un gaisa temperatūrām un telpu relatīvo mitrumu, netiešā veidā iekļauj norādes uz optimāliem energopatēriņiem.

Kur peldbaseinos tiek tērēta enerģija? Kompleksā siltuma bilance, kas ietver  mikroklimatu un ūdenssaimniecību

1.Telpu temperatūras uzturēšanai

Āra gaisa temperatūra gada lielāko daļu ir zemāka par baseina telpā vajadzīgo, tātad siltums „zūd” caur norobežojošām konstrukcijām. Šie ir zudumi, kas nav atgūstami (att.1).

Siltuma bilancē ziemas/pārejas periodā dienas laikā var cerēt uz saules siltuma pieplūdumiem caur stiklotām virsmām, bet jo lielākas ir logu virsmas, jo lielāki siltuma zudumi diennakts periodā, kad saule nespīd. Bez tam vasaras periodā pārlieku lielais siltuma pieplūdums caur logiem var novest pie telpu pārkaršanas. Ja pasūtītājs vēlas arī vasarā uzturēt telpās definēto temperatūru un relatīvo mitrumu,  ir  jārēķinās ar  elektroenerģijas izmaksām dzesēšanai. Jāpiebilst, ka  lielas stiklotas virsmas siltumenerģijas taupīšanas nolūkos neietekmē iekārtu un gaisa vadu sistēmas izvēli , kalorifera jaudu un gaisa vadu šķērsgriezumus.

Ūdens iztvaikošanas procesā neatkarīgi no mūsu gribas (no baseinu virsmām, dušām, strūklakām, ūdenskritumiem un SPA vannām) katrs iztvaikojušais ūdens kilograms uzņem ievērojamu siltuma daudzumu no jau uzsildītā telpas gaisa. Šo siltuma enerģiju var atgūt.

Telpas gaisa kvalitāte un attiecīgi nepieciešamā svaigā gaisa daudzums ir tieši saistīts ar ūdens kvalitāti (pēc DIN 19643-1) un baseina apmeklētāju skaitu. Noteikts svaigā gaisa daudzums ir nepieciešams toksisko vielu koncentrācijas mazināšanai. Gaisa apstrādes iekārtas darbības režīms ar āra svaigā gaisa padevi ir saistīts ar ievērojamu enerģijas patēriņu.

Attēlā 1 redzams, ka lielākie siltuma zudumi baseina telpās ir saistīti ar ventilāciju, proti, ar svaigā gaisa uzsildīšanu.

2. Sausināšanai

Sausināt var ar āra gaisu vai ar siltuma sūkni. Enerģija tiek tērēta abos gadījumos. Ar āra gaisu sausināt var daudzas stundas  gadā, jo aukstajā gadalaikā mitruma saturs āra gaisā ir ievērojami mazāks kā baseina telpā. Šajā gadījumā nepieciešama siltuma enerģija āra gaisa uzsildīšanai. Ja sausināšanai tiek izmantots siltuma sūknis, procesam nepieciešama elektroenerģija, ko var efektīvi pārvērst siltuma enerģijā un tālāk izmantot baseina mikroklimata uzturēšanai.

3. Baseina ūdens sildīšanai

Baseina ūdens konstantas temperatūras uzturēšanas procesā var izdalīt divus režīmus: baseina ūdens sākotnējā uzsildīšana un ūdens temperatūras uzturēšana. Ekspluatācijā jāievērtē enerģija siltuma zudumu kompensēšanai caur baseina bļodas virsmām un svaigā, apmaināmā ūdens daudzums uzsildīšanai, kā arī iztvaikojušā ūdens papildināšanai nepieciešamā enerģija.

4. Dušu ūdens sildīšanai

Baseinu kompleksā siltuma bilancē enerģijas patēriņš dušu ūdens sagatavošanai sastāda apm. 30%. Uz ilggadīgu pieredzi balstīta aprēķinu metodika[1] nosaka, ka tuvinātiem aprēķiniem var pieņemt dušu ūdens sildīšanas enerģijas patēriņu 0,79 kW uz baseina ūdens 1 m2 (att.2).

Siltumenerģijas atgūšanas iespējas

Tā kā enerģijas patēriņš baseinu kompleksos ir ievērojams, jau projektēšanas stadijā iespēju robežās jācenšas darīt visu, lai maksimāli izmantotu jau patērētās enerģijas atgūšanu.

Ir tehnoloģijas, kas ļauj būtiski taupīt enerģiju mikroklimata uzturēšanai un baseinu un dušu ūdens sagatavošanai. Ja mikroklimata iekārtās tiek pielietota augstas efektivitātes rekuperatīva sistēma (atgūt var ap 80% siltuma enerģijas) kombinācijā ar siltuma sūkni, iekārtas gada vidējā lietderības koeficienta vērtība (COP) var tikt sasniegta līdz pat 6,9. Atgūto siltuma enerģiju pēc vajadzības novada baseina gaisa sildīšanai, baseina ūdens temperatūras uzturēšanai un apmaināmā baseina ūdens piesildīšanai.

Savukārt dušu ūdens sagatavošanai un svaigā ūdens papildināšanai atbilstoši normatīvajām prasībām var droši un efektīvi  izmantot tehnoloģijas, kas utilizē siltumu no notekūdeņiem. Siltuma enerģijas samazinājums dušu un baseinu siltā  ūdens gatavošanai ir līdz 90% (att.3).

Enerģijas patēriņa samazināšanas veidi

Kas būtu jāievēro jau projektēšanas stadijā un ko var uzlabot ekspluatācijā.

1. Gaisa sadale

Energoefektīva baseina telpas mikroklimata nodrošināšanā puse no veiksmes ir pareiza gaisa sadale - pieplūdes un nosūces gaisa vadu izvietojums baseina telpas tilpumā (att.4). Ārējās norobežojošās konstrukcijas, it īpaši logi baseina telpās ir visapdraudētākās, kur konstrukciju virsmu temperatūra var pazemināties līdz kritiskai, kā rezultātā uz logiem un sienām veidojas kondensāts.  Lai nepieļautu konstrukciju bojāšanos, iekārtā uzkarsēto un pārsausināto pieplūdes gaisu vēlams virzīt  uz stiklotām virsmām. No fizikas zinām, ka silts gaiss ir vieglāks un tas  ceļas uz augšu. Izmantojot šo silta/karsta gaisa dabisko īpašību, ievērojami var ietekmēt baseinu ekspluatācijas izmaksas, proti, tās samazināt. Jau projektēšanas stadijā jaunbūvējamos un pēc iespējas arī renovējamos baseinos ieteicams pieplūdes gaisu telpā padot no apakšējās zonas, virzot to vertikāli uz augšu gar stiklotām virsmām. Pie šādas gaisa sadales iekārtas ventilatoriem nav jāpārvar papildus pretestības, lai „nospiestu” silto gaisu no augšējās zonas uz leju, kā to ierasts darīt birojos.

Bez tam  gaisa sadale no apakšējās zonas nodrošina logu stikla un logu rāmju virsmu temperatūras virs  rasas punkta temperatūras, līdz ar to konstrukciju apakšējās zonas pasargātas no kondensāta ietekmes. No enerģijas taupīšanas viedokļa nav ieteicams pieplūdes gaisa plūsmu pavērst pret ūdens virsmu, jo šādi virzīta plūsma pastiprina ūdens iztvaikošanu un noved pie nepamatotiem uzturēšanas izdevumiem gaisa sausināšanai. Virzot pieplūdes gaisu gar logiem un ārsienām, netiek skarta baseina ūdens virsējā kārtiņa, nerodas gaisa virpuļi. Šādi organizēta svaigā/sagatavotā gaisa sadale  nodrošina normatīvu prasību par gaisa kustības ātrumu darba zonā –ne lielāku kā 0,15 m/sek.

Gaisa nosūce no baseina telpas ir jāorganizē no augšējās un apakšējās zonas. No augšējās, jo mitrais, siltais gaiss sakrājas telpas augšējā daļā, apdraudot konstrukcijas, savukārt no apakšējās zonas  hlora savienojumu  dēļ (Att. 4 apzīmēts ar sarkanu bultu).

2. Ūdens un gaisa temperatūru attiecība. Mitrums

Kādai jābūt baseina gaisa temperatūrai un relatīvajam mitrumam? Tas būs vistiešākā saistībā ar  baseina ūdens temperatūru, kuru nosaka apsaimniekotājs atkarībā no baseina izmantošanas rakstura.  Tātad ūdens temperatūra ne augstāka kā nepieciešams, proti, vēlamā. Telpas gaisa temperatūra no energoefektivitātes viedokļa jāuztur 2 līdz 3 ⁰C augstāk par  ūdens temperatūru. Arī komforta dēļ gaisam jābūt siltākam par ūdeni.

Ja šīs sakarības netiek ievērotas, tas neizbēgami noved pie papildus ekspluatācijas izmaksām. Aplūkosim, piemēram, biežāk sastopamo 25x 12 m lielu baseinu (ūdens 28⁰C) ūdens iztvaikošanas intensitāti pie dažādām ūdens un gaisa attiecībām. Ja gaisa un ūdens temperatūra tiek uzturētas vienādā līmenī, iztvaikojušā ūdens daudzums ir 102 l/h. Ja gaiss ir par 2 c siltāks, iztvaikojušā  ūdens daudzums samazinās līdz 87 l/h. Aizvien palielinot temperatūru starpību, iztvaikošanas intensitāte samazinās vēl vairāk. Līdz ar to ievērojami samazinās enerģijas patēriņš gaisa sausināšanai, lai gan pieaug enerģijas patēriņš gaisa sildīšanai.

 Baseina gaisa relatīvā mitruma vērtībai mikroklimata uzturēšanā ir tikpat svarīga nozīme kā ūdens un gaisa temperatūru attiecībai. Mitrumu vēlams uzturēt pēc iespējas augstāku, lai mazinātu iztvaikošanas intensitāti no ūdens virsmas, tai pat laikā nepārsniedzot gaisa mitruma saturu 14,3 g/kg  baseina apmeklētāju dēļ-pie paaugstināta mitruma baseina apmeklētāji jutīs diskonfortu tieši sutīgās sajūtas dēļ. Pārsausinot baseina telpas gaisu, rodas papildus enerģijas patēriņi.

Tabulā 1 ir uzrādīta gaisa temperatūras un relatīvā mitrums atkarība no baseina ūdens temperatūras atbilstoši vācu projektēšanas normām VDI 2089.Tabulā uzrādītajos mikroklimata parametros  noteiktais mitruma satura nosacījums ir ievērtēts (skatīt Tab. 1)

3. Āra gaisa daudzuma kontrole

Gaisa apstrādes iekārtām, kam sausināšanas, gaisa apkures un ventilācijas dēļ baseina telpā jāpadod aprēķinātais gaisa daudzums, vienlaicīgi jānodrošina veselīgs telpu mikroklimats. Toksisko vielu koncentrācijas mazināšanai daļa no šī gaisa jāaizstāj ar svaigo āra gaisu.

Aukstajā gadalaikā iekārtas darbības režīms ar āra svaigā gaisu ir saistīts ar lielu enerģijas patēriņu. Tāpēc svaigā āra gaisa padeves režīmu vajadzētu izmantot tikai tad, kad tas tiešām ir nepieciešams. Piemēram, ja mikroklimata iekārtas programmā paredzēts peldrežīms no pl. 8.00, bet baseinā nav apmeklētāju, tad svaiga gaisa apmaiņa nebūt nav nepieciešama.

Modernajās baseinu mikroklimata iekārtās āra gaisa daudzums tiek regulēts atkarībā no konkrētā brīža iztvaikojušā ūdens apjoma un tādējādi kontrolieris nepārtraukti pārrēķina nepieciešamā svaigā gaisa daudzumu, nepārkāpjot min robežu- 10% no baseina telpai aprēķinātā kopējā gaisa daudzuma.

4. „Miera režīmā” relatīvā mitruma palielināšana, temperatūras samazināšana, gaisa daudzuma samazināšana. Standby režīms.

Kā jau tika minēts, baseinu gaisa mikroklimata sistēmu pamatuzdevums ir pasargāt būvkonstrukcijas un nodrošināt veselīgu, patīkamu mikroklimatu apmeklētājiem un personālam. Baseina „miera režīmā”, kad telpās nav apmeklētāju, atkarībā no āra gaisa temperatūras ir pieļaujams palielināts telpu relatīvais mitrums, jo paaugstināts baseina mitrums nenodara konstrukcijām ļaunumu pie siltākām āra gaisa temperatūrām. Palielinājuma vērtība ir cieši saistīta ar norobežojošo konstrukciju patiesajām siltumtehniskām īpašībām. Aukstajā gadalaikā relatīvā mitruma palielinājums „miera režīmā” pieļaujams par dažiem procentiem. Pateicoties iespējai noteiktos laika periodos ļaut paaugstināt relatīvo mitrumu, būtiski var tikt samazināts iekārtas darbības ilgums:

 - ar iekārtas projektētajiem (lieliem) gaisa daudzumiem;

- gaisu sausinot ar kompresoru;

- kā arī var tikt ievērojami samazināts āra gaisa daudzums  sausināšanai.

Šādi organizēta iekārtas „miera režīma” automātika būtiski palielina kopējo baseina energoefektivitāti (att.5).

MK noteikumos Nr.37 minēto max pieļaujamo relatīvo gaisa mitrumu 85% nedrīkst pieņemt par pamatu baseinu mikroklimata aprēķiniem. Patiesībā šāds mitrums baseina kompleksa telpās nav pat pieļaujamas (ja nu vienīgi īslaicīgi vai arī tam atbilst baseina vai dušu telpu  temperatūra 22⁰C). Šāds nepamatots noteikums (85%) nezinošus projekta īstenotājus vedina uz domu papildināt ventilācijas sistēmu ar mitrinātāju (absurds, jo tieši pretēji – jāsausina!).

„Miera režīmā” papildus paaugstinātajam relatīvajam mitrumam var tikt nedaudz pazemināta telpu temperatūra.

Viens no veidiem, kā samazināt ekspluatācijas izmaksas, ir baseinu ūdens virsmu pārklāšana  baseinu nelietošanas (nakts) laikā.

Tas gan ir ieteicams vidēji lieliem baseiniem, kur ir tehniski iespējams nodrošināt baseina pārklāju ekspluatēšanu. Pateicoties pārklātu baseinu nelielam ūdens tvaika pārejas koeficientam, sausināšanai patērēto enerģiju var samazināt 10 reizes. Papildus iespēja baseinu energoefektivitātes palielināšanai ir iekārtu Standby funkcija, kas ļauj iekārtu nedarbināt, ja ar devējiem nomērītie mitruma un temperatūras rādījumi atbilst pieļaujamajiem. Jāpiebilst, ka baseinos ar pārklājiem jo īpaši jārūpējas par ūdens kvalitāti.

5. Notekūdeņu siltuma atgūšana

Notekūdeņu siltuma atgūšana Ir tehnoloģijas, kuras ļauj atgūt līdz pat 90 % siltumu no akumulētajiem dušu un baseinu filtru skalošanas notekūdeņiem. Līdz ar to siltuma enerģijas patēriņš karstā ūdens sagatavošanai nepieciešams tikai 10% apmērā no klasiski patērējamās siltumenerģijas baseinu papildināšanas un dušu ūdens sagatavošanai. Sīkāku aprakstu par notekūdeņu siltuma atgūšanu var skatīt Latvijas Būvniecības 2012. gada izdevumā Nr.4.

6. Modernas, elastīgas telpu mikroklimata tehnoloģijas

Baseinu gaisa apstrādes iekārtām ir jāveic ļoti komplicēts uzdevums. Tām ir jāvar strauji reaģēt uz manīgiem āra gaisa parametriem, t.i., gaisa temperatūra un relatīvais mitrums. Tik pat dinamiski mainās arī situācija baseina telpā, kur intensīvāki baseina noslodzes periodi mijas ar  mazāk apmeklētiem periodiem,  līdz pat „miera režīmam”. Iekārtai jāspēj strauji novērtēt situāciju, sasniegt  katram režīmam atbilstošus mikroklimata parametrus un konstanti tos uzturēt.