Проектирование Системы Вентиляции Спортивного Комплекса: Детализированное Руководство для Курсовой Работы

На первый взгляд, спортивный комплекс — это просто совокупность залов и помещений для физической активности. Однако за этой простотой скрывается сложная инженерная инфраструктура, где система вентиляции играет, пожалуй, одну из самых критических ролей. От качества воздуха, его температуры, влажности и скорости движения напрямую зависит не только комфорт, но и здоровье, а также спортивная производительность атлетов. Представьте себе марафонца, который тренируется в душном, перегретом зале, или гимнастку, чья производительность падает из-за сквозняков. Такие условия не только снижают эффективность тренировок, но и могут привести к ухудшению самочувствия, снижению иммунитета и даже развитию заболеваний, а что ещё более важно, существенно увеличивают риск получения травм из-за снижения концентрации и выносливости.

Именно поэтому проектирование системы вентиляции спортивных сооружений — это не просто формальное выполнение норм, а целое искусство, требующее глубоких знаний строительной теплофизики, прикладной аэродинамики и инженерных систем зданий. Эта курсовая работа призвана не только осветить теоретические основы, но и предоставить студентам и аспирантам инженерно-технических и архитектурно-строительных вузов исчерпывающее, академически структурированное руководство по каждому этапу проектирования. Мы пройдем путь от изучения актуальных нормативных документов до детальных методик расчетов, подбора оборудования и внедрения современных энергосберегающих технологий.

В основе нашего подхода лежит строгое следование нормативно-технической базе Российской Федерации, включающей Своды Правил (СП 60.13330.2020 – актуализированная редакция СНиП 41-01-2003, СП 118.13330.2012, СП 332.1325800.2017, СП 50.13330.2024), а также санитарные правила и нормы (СанПиН 2.2.4.3359-16, СанПиН 1.2.3685-21) и соответствующие ГОСТы. Эти документы служат незыблемым фундаментом, на котором базируется каждое инженерное решение, обеспечивая безопасность, надежность и эффективность проектируемых систем ОВК (отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха).

Структура данной работы последовательно раскроет следующие ключевые блоки:

1. Нормативные требования и параметры микроклимата: Обзор законодательной базы и определение целевых параметров для различных зон спорткомплекса.
2. Методология расчета теплопотерь, теплопоступлений, влаго- и газовыделений: Подробное описание инженерных расчетов, необходимых для определения нагрузок на систему вентиляции.
3. Определение требуемого воздухообмена: Комплексный анализ методов расчета воздухообмена по различным критериям.
4. Принципы обработки приточного воздуха и выбор воздухораспределительных устройств: Рассмотрение технологий подготовки воздуха и методов его эффективного распределения.
5. Аэродинамический расчет сети воздуховодов и подбор основного оборудования: Детализация аэродинамического анализа и критериев выбора вентиляторов, калориферов, фильтров и шумоглушителей.
6. Современные технологии и подходы к энергосбережению и эффективности: Изучение инновационных решений для оптимизации работы систем вентиляции.

Таким образом, данное руководство станет надежным помощником в освоении одной из важнейших областей инженерного проектирования, позволяя будущим специалистам создавать спортивные объекты, которые будут служить здоровью и достижениям наших спортсменов.

Нормативные Требования и Расчетные Параметры Микроклимата

Проектирование любой инженерной системы, особенно такой критически важной, как вентиляция спортивного комплекса, начинается с тщательного изучения и строгого соблюдения действующих нормативных документов. Это не просто бюрократическая процедура, а основа для обеспечения безопасности, комфорта, энергоэффективности и долговечности объекта. В Российской Федерации основные требования к проектированию систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха (ОВК) для общественных зданий, включая спортивные сооружения, установлены рядом ключевых сводов правил и санитарных норм.

В первую очередь, это СП 60.13330.2020 «Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха», являющийся актуализированной редакцией СНиП 41-01-2003. Он определяет общие принципы и требования к системам ОВК. Далее, для специфики спортивных сооружений применяется СП 332.1325800.2017 «Спортивные сооружения. Правила проектирования», который содержит конкретные указания по микроклимату, воздухообмену и другим аспектам именно для спортивных объектов. Также следует учитывать СНиП 31-06-2009 «Общественные здания и сооружения» и санитарно-эпидемиологические требования: СанПиН 2.2.4.3359-16 «Санитарно-эпидемиологические требования к физическим факторам на рабочих местах» и СанПиН 1.2.3685-21 «Гигиенические нормативы и требования к обеспечению безопасности и (или) безвредности для человека факторов среды обитания» (для детских учреждений). Понимание этих документов позволяет установить корректные расчетные параметры для каждой зоны комплекса, предотвращая потенциальные проблемы с эксплуатацией и здоровьем посетителей.

Расчетные параметры температуры воздуха

Температура воздуха в спортивных помещениях — это краеугольный камень комфорта и работоспособности. Она должна быть оптимальной, чтобы не вызывать переохлаждения или перегрева во время интенсивных нагрузок. Нормативные документы дифференцируют температурные режимы в зависимости от типа и интенсивности занятий, а также назначения помещения.

Таблица 1: Рекомендуемые расчетные температуры воздуха для помещений спортивного комплекса

Помещение	Расчетная температура воздуха (°C)
Спортивные залы (без мест для зрителей, кроме залов художественной гимнастики)	15
Залы художественной гимнастики и хореографические классы	18
Помещения индивидуальной силовой и акробатической подготовки, индивидуальной разминки	16
Тренажерные залы	не ниже 15
Студии йоги	18
Залы для занятий гимнастикой (для новичков)	18
Залы для занятий гимнастикой (для квалифицированных спортсменов)	15
Спортивные залы для детей старше 7 лет и молодежи	18-20
Помещения для физкультурных занятий	17-20
Раздевальные (общие)	22-25
Раздевальные для детей	не менее 20
Душевые	25
Массажные кабинеты	22
Санитарные узлы (общего пользования)	16
Санитарные узлы для занимающихся (при раздевальных)	20

Источники: СП 60.13330.2020, СП 332.1325800.2017, СанПиН 1.2.3685-21.

Как видно из таблицы, нормативы достаточно детализированы. Например, для высокоинтенсивных тренировок в залах квалифицированных спортсменов комфортной считается более низкая температура (15°C), тогда как для занятий, не требующих активного потоотделения (йога, художественная гимнастика), предпочтительнее более теплый режим (18°C). В раздевальных и душевых, где люди находятся в состоянии покоя или после физической нагрузки, устанавливается повышенная температура для предотвращения переохлаждения.

Расчетные параметры относительной влажности воздуха

Относительная влажность воздуха так же важна, как и температура. Избыточная влажность приводит к ощущению духоты, способствует развитию плесени и коррозии конструкций, в то время как слишком сухой воздух может вызывать раздражение слизистых оболочек и ухудшение самочувствия. Особенно это актуально для помещений с водными объектами.

Таблица 2: Рекомендуемые расчетные параметры относительной влажности воздуха

Помещение	Относительная влажность воздуха (%)
Залы для занятий гимнастикой	30-60
Спортивные залы (для детей старше 7 лет и молодежи)	40-60
Помещения для физкультурных занятий	40-60
Тренажерные залы	30-50
Бассейны	40-65 (летом до 55%, зимой до 45%)

Источники: СП 60.13330.2020, СП 332.1325800.2017, СанПиН 2.2.4.3359-16.

Спортивные помещения в целом должны быть «сухими», и относительная влажность воздуха в них не должна превышать 60%. Для бассейнов, где влаговыделения от поверхности воды значительны, установлены особые требования: поддержание влажности на уровне 40-65% с учетом сезонных колебаний. В таких помещениях особенно важно не допускать конденсации влаги на ограждающих конструкциях, что требует тщательного проектирования системы осушения, ведь это напрямую влияет на долговечность строительных конструкций и качество воздуха.

Расчетные параметры скорости движения воздуха

Скорость движения воздуха в помещении напрямую влияет на ощущение комфорта и отсутствие сквозняков. Чрезмерная скорость может вызывать дискомфорт, особенно для потеющих спортсменов, тогда как слишком низкая скорость приводит к ощущению «застоя» и духоты.

Таблица 3: Рекомендуемые расчетные параметры скорости движения воздуха

Помещение	Скорость движения воздуха (м/с)
Залы для занятий гимнастикой	0.3-0.5
Тренировочные залы, центры единоборств, бассейны	0.3 (при кратности 6-8)
Оздоровительные центры и помещения с меньшей активностью	0.5
Спортивные залы (для детей старше 7 лет и молодежи)	0.1
Помещения для физкультурных занятий	0.1-0.2
Помещения интенсивных занятий	не более 0.3
Помещения подготовительных и физкультурно-оздоровительных мероприятий	не более 0.5
Бассейны	не более 0.2

Источники: СП 60.13330.2020, СП 332.1325800.2017.

Как видно, для помещений с высокой интенсивностью занятий, где спортсмены активно потеют, допустимая скорость движения воздуха ниже, чтобы избежать переохлаждения и дискомфорта. Для бассейнов скорость движения воздуха также должна быть минимальной для предотвращения быстрого испарения влаги с поверхности воды и ощущения сквозняков.

Нормы кратности воздухообмена и удельного расхода воздуха

Кратность воздухообмена, или количество полных смен воздуха в помещении за час, а также удельный расход наружного воздуха на человека являются ключевыми показателями для обеспечения санитарно-гигиенических условий. Они определяют объем свежего воздуха, который должен подаваться в помещение для разбавления выделяемых вредностей (CO₂, запахи, влага) и ассимиляции теплоизбытков.

Таблица 4: Нормы кратности воздухообмена и удельного расхода наружного воздуха

Помещение	Кратность воздухообмена (смен/час) или удельный расход (м³/ч на человека)
Спортивные залы без мест для зрителей (кроме залов художественной гимнастики)	По расчету, но не менее 80 м³/ч на занимающегося
Залы художественной гимнастики и хореографические классы	По расчету, но не менее 80 м³/ч на занимающегося
Помещения индивидуальной силовой и акробатической подготовки, индивидуальной разминки	Приток: 3, Вытяжка: 2
Активно занимающиеся люди (в тренажерных залах)	80-120 м³/ч
Люди, выполняющие упражнения средней активности	60 м³/ч
Зрители	20 м³/ч
Общая рекомендация для спортзала	4-6 смен/час (до 8 смен/час при соревнованиях)
Раздевальные для детей	1.5 смен/час
Душевые для детей	5.0 смен/час
Душевые (общие)	Приток: 5, Вытяжка: 10
Массажные кабинеты	Приток: 4, Вытяжка: 4
Санитарные узлы (общего пользования)	100 м³/ч на унитаз
Санитарные узлы для занимающихся (при раздевальных)	50 м³/ч на унитаз
Подача приточного воздуха в спортзал	80 м³/ч на клиента (минимум), приток:вытяжка 2:3
Помещения бассейнов	Незначительное разряжение (вытяжка на 10-15% выше притока)

Источники: СП 60.13330.2020, СП 332.1325800.2017, СанПиН 1.2.3685-21.

Важно отметить, что для спортивных залов без зрительских мест нормируется именно удельный расход воздуха на человека, что подчеркивает приоритет санитарно-гигиенических требований. При наличии зрителей или в помещениях с переменной заполняемостью часто используется кратность воздухообмена. Особое внимание уделяется душевым и санузлам, где вытяжка должна быть значительно интенсивнее притока для предотвращения распространения запахов и влаги. В бассейнах, напротив, поддерживается небольшое разряжение для предотвращения выхода влажного воздуха за пределы помещения.

Требования к чистоте воздуха и концентрации вредных веществ

Качество воздуха в спортивном комплексе — это не только его температура и влажность, но и отсутствие загрязняющих веществ. Активные тренировки приводят к увеличению выделения углекислого газа (CO₂) и других метаболитов, а также к появлению неприятных запахов. В условиях крупных городов к этому добавляются внешние загрязнители, такие как пыль, пыльца, выхлопные газы.

Для обеспечения надлежащего качества воздуха системы вентиляции должны быть оснащены эффективными фильтрами. Для приточного воздуха в спортивных залах рекомендуется использовать фильтры класса не ниже F7. Это позволяет задерживать мелкодисперсные частицы пыли, пыльцу и другие аэрозоли, которые могут вызывать аллергические реакции или раздражение дыхательных путей. В условиях повышенного загрязнения окружающей среды (например, вблизи промышленных зон или оживленных магистралей) могут потребоваться фильтры более высоких классов, вплоть до H13 True HEPA, способных улавливать PM2.5 и бактерии, что обеспечивает максимальную защиту здоровья спортсменов.

Особое внимание уделяется контролю концентрации углекислого газа (CO₂). В наружном воздухе его концентрация составляет около 400 млн^-1 (0,04%). В помещениях спортивных объектов приемлемым считается уровень CO₂ до 600 млн^-1. Превышение 1200 млн^-1 может вызывать жалобы на духоту, снижение концентрации и ухудшение самочувствия. Для помещений с переменным режимом работы, таких как спортивные залы, рекомендуется применение адаптивных систем вентиляции, которые регулируют расход приточного воздуха по датчикам CO₂. Типичные пороги для регулирования устанавливаются на уровне 800-1000 млн^-1 для поддержания оптимального комфорта.

Концентрации любых других вредных веществ в воздухе помещений спортивных объектов не должны превышать гигиенические нормативы для атмосферного воздуха населенных мест, что подчеркивает общую цель — создать максимально здоровую и безопасную среду для занимающихся.

Методология Расчета Теплопотерь, Теплопоступлений, Влаго- и Газовыделений

Прежде чем приступить к определению требуемого воздухообмена и подбору оборудования, необходимо провести тщательный теплотехнический расчет. Этот этап является фундаментом проектирования, позволяющим количественно оценить все энергетические потоки в помещении, определить необходимые мощности систем отопления, охлаждения и вентиляции. Мы детально рассмотрим каждый аспект, предоставляя не только формулы, но и методические указания для их применения, что зачастую упускается в общих обзорах, хотя именно в деталях кроется успех корректного проектирования.

Расчет теплопотерь помещений

Теплопотери — это количество тепловой энергии, которая уходит из помещения в окружающую среду или в смежные, менее теплые помещения. Они складываются из двух основных компонентов: потерь через ограждающие конструкции и потерь на нагревание инфильтрующегося воздуха.

Потери через ограждающие конструкции

К ограждающим конструкциям относятся наружные стены, окна, двери, покрытия (крыша) и полы. Расчет потерь через каждую из них производится по следующей формуле:

Q = A ⋅ (TВ - TН) ⋅ N ⋅ (1 + SВ) / R (Вт)

Где:

• Q — теплопотери через ограждающую конструкцию, Вт.
• A — площадь поверхности ограждения, м². Для прямоугольных конструкций A = B ⋅ C, где B и C — размеры поверхности ограждения, м.
• TВ — расчетная температура воздуха в помещении, °С (см. Таблицу 1). Для помещений высотой более 4 м учитывается повышение температуры по высоте: TВ,выс = TВ,ном + 0.02 ⋅ (H - 4), где H — высота помещения, м, но не более чем на 0.15.
• TН — расчетная температура наружного воздуха для холодного периода года (по СНиП 23-01-99* или СП 131.13330.2020) или температура воздуха более холодного смежного помещения, °С.
• N — коэффициент, зависящий от положения наружной поверхности ограждающей конструкции по отношению к наружному воздуху. Принимается по таблицам нормативных документов (например, таблица 3 СНиП II-3-79** или приложение 1 соответствующих инструкций). Для наружных стен, окон и дверей обычно N = 1. Для покрытий может быть другим.
• SВ — добавочные потери теплоты в долях от основных потерь, учитывающие, например, ориентацию стен по сторонам света, наличие угловых комнат, наличие дверей или ворот. Принимаются по п. 2 приложения 9 СНиП 2.04.05-91* или актуализированным редакциям.
• R — приведенное сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции, м² · °С/Вт. Определяется по актуальным нормативным документам, таким как СП 50.13330.2024 «Тепловая защита зданий». Этот документ устанавливает требования к минимальному сопротивлению теплопередаче для различных климатических зон и типов ограждений.

Для полов на грунте расчет сопротивления теплопередаче осуществляется по зонам, так как тепловой поток от пола к грунту распределяется неравномерно. Чем дальше от наружных стен, тем выше сопротивление. Типичные значения R для неутепленных полов на грунте могут быть:

• 1-я зона (вдоль наружной стены на расстоянии 2 м): R1 ≈ 2.1 м² · °С/Вт.
• 2-я зона (следующие 2 м): R2 ≈ 4.3 м² · °С/Вт.
• 3-я зона (следующие 2 м): R3 ≈ 8.6 м² · °С/Вт.
• 4-я зона (далее 6 м от наружной стены): R4 ≈ 14.2 м² · °С/Вт.

Для утепленных полов эти значения будут выше.

Теплопотери на инфильтрацию воздуха

Инфильтрация — это неконтролируемое поступление холодного наружного воздуха в помещение через неплотности в оконных и дверных проемах под действием ветрового и гравитационного напора. Теплопотери на нагрев инфильтрующегося воздуха рассчитываются как:

Qинф = Lинф ⋅ ρ ⋅ Cр ⋅ (TВ - TН) / 3600 (Вт)

Где:

• Lинф — расход инфильтрующегося воздуха, м³/ч. Для современных герметичных окон этот расход может приниматься равным минимальному нормативному воздухообмену в час, если нет данных по воздухопроницаемости.
• ρ — плотность воздуха, кг/м³ (при 20°C и нормальном давлении ≈ 1.2041 кг/м³).
• Cр — удельная изобарная теплоемкость воздуха, кДж/(кг · °С) (≈ 1.005 кДж/(кг · °С)).

Важно: при расчете теплопотерь на инфильтрацию через современные герметичные окна часто принимают минимальный норматив воздухообмена, поскольку фактическая инфильтрация крайне мала, а это значит, что при проектировании необходимо уделять внимание принудительной вентиляции.

Расчет теплопоступлений (теплоизбытков)

Теплоизбытки — это количество тепловой энергии, поступающей в помещение из различных источников. В отличие от теплопотерь, они актуальны для теплого периода года и определяют нагрузку на систему охлаждения. В общественных зданиях, как правило, теплопотери компенсируются системой отопления, поэтому в расчете теплоизбытков они не учитываются.

Общие теплоизбытки складываются из поступлений от:

1. Людей.
2. Искусственного освещения.
3. Солнечной радиации.
4. Работающего электрооборудования.

Теплопоступления от людей

Полные тепловыделения от человека зависят от его активности (категории работ) и температуры воздуха в помещении. Они состоят из явной (конвективной и лучистой) и скрытой (испарение влаги) теплоты.

Qлюдей = Σ (Ni ⋅ qi) (Вт)

Где:

• Ni — количество людей i-й категории активности.
• qi — удельные полные тепловыделения от одного человека i-й категории, Вт.

Примеры удельных тепловыделений от одного человека:

Категория активности	Явная теплота (Вт)	Скрытая теплота (Вт)	Полные тепловыделения (Вт)
Легкая работа (сидя)	70	45	115
Средняя работа (ходьба, легкие упражнения)	140	90	230
Тяжелая работа (интенсивные тренировки)	230	350	580

Примечание: Эти значения могут варьироваться в зависимости от конкретных таблиц и условий.

Теплопоступления от искусственного освещения

При расчете теплопоступлений от освещения обычно предполагается, что вся электрическая энергия, потребляемая осветительными приборами, полностью переходит в теплоту, попадающую в помещение.

1. Если электрическая мощность освещения известна (Nосв, кВт):
   Qосв = 1000 ⋅ Nосв (Вт)
2. Если электрическая мощность неизвестна (по нормируемой освещенности):
   Qосв = E ⋅ F ⋅ qосв ⋅ ηосв (Вт)

Где:

• E — нормируемый уровень освещенности, лк. Для спортзалов он может варьироваться от 100 лк (тренировки с отягощениями) до 500 лк (игровые виды спорта) и даже до 1000 лк (ринг для бокса).
• F — площадь пола помещения, м².
• qосв — удельные тепловыделения от освещенной поверхности, Вт/м² · лк.
  • Для люминесцентных ламп: ≈ 0.13 Вт/м² · лк.
  • Для современных светодиодных (LED) ламп этот показатель значительно ниже благодаря их высокой энергоэффективности (может быть в 2-3 раза меньше).
• ηосв — доля тепла, попадающего в помещение (например, 1, если светильники полностью в помещении; меньше 1, если часть тепла уходит в запотолочное пространство).

Теплопоступления от солнечной радиации

Солнечная радиация, проникающая через остекление и нагревающая ограждающие конструкции, является значительным источником теплоизбытков, особенно в летний период. Расчет учитывает:

• Площадь остекления и ориентацию окон по сторонам света.
• Тепловые характеристики ограждающих конструкций (массивные стены обладают тепловой инерцией).
• Цвет наружных поверхностей стен и покрытия. Коэффициенты поглощения солнечной радиации для различных цветов:
  • Белая глянцевая: 0.25-0.40
  • Зеленая/красная/коричневая: 0.50-0.70
  • Темно-синяя/черная: 0.80-0.90
• Для спортивных залов глубиной более 6 м необходимо учитывать поступления солнечной радиации и искусственного освещения в зоне, расположенной далее 6 м от окон, так как эти зоны требуют отдельного климатического контроля.

Расчет влаговыделений

Избыточная влага в воздухе может быть источником дискомфорта, а также приводить к образованию конденсата и развитию плесени. Источниками влаговыделений являются люди, а также открытые поверхности воды, особенно в бассейнах.

Влаговыделения от людей

Количество влаги, выделяемой человеком, зависит от его активности и температуры воздуха.

• При активных движениях человек может выделять от 200 до 300 грамм влаги в час.

Влаговыделения от поверхности воды (для бассейнов)

Это основной источник влаги в помещениях бассейнов. Расчет включает:

• Испарение с поверхности воды бассейна (основной фактор).
• Испарение с поверхности обходных дорожек:
  Wтп.обх.д = 1.6 ⋅ Fобх.д ⋅ (Tвоздуха - Tмт) (кг/ч)
  Где:
  • Fобх.д — площадь смоченной части обходных дорожек, м².
  • Tвоздуха — температура воздуха в помещении, °С.
  • Tмт — температура мокрого термометра, °С.
• Влаговыделения от водных аттракционов.
• Влагопоступления с влажным уличным воздухом (для приточных систем).
• Для частных бассейнов с небольшим числом купающихся влаговыделения от людей могут быть пренебрежены в сравнении с испарением с поверхности воды.

Расчет газовыделений (CO₂)

Основным газовыделением от людей является углекислый газ (CO₂), который является индикатором качества воздуха и нуждается в контроле.

MCO₂ = nл ⋅ mCO₂ (г/ч или л/ч)

Где:

• nл — количество людей в помещении.
• mCO₂ — удельное выделение CO₂ одним человеком.

Примеры удельного выделения CO₂ одним человеком:

Интенсивность труда	Удельное выделение CO₂ (г/ч)
Легкая работа (сидя)	≈ 25
Работа средней тяжести (умеренная активность)	30-40
Тяжелая работа (интенсивные тренировки)	50-70

Концентрации вредных веществ (в том числе CO₂) в воздухе спортивных объектов не должны превышать гигиенические нормативы для атмосферного воздуха населенных мест. Для CO₂ предельно-допустимая концентрация (ПДК) для долговременного пребывания может быть принята как 3.45 г/м³ (что соответствует приблизительно 1888 млн^-1 при 20°C). Однако для обеспечения комфортных условий в общественных зданиях рекомендуется поддерживать концентрацию CO₂ не выше 800-1000 млн^-1.

Исходные данные для расчетов

Для проведения всех вышеуказанных расчетов требуется обширный набор исходных данных, который должен быть собран на этапе предпроектной подготовки:

• Архитектурно-строительные данные:
  • Размеры ограждающих конструкций (длина, ширина, высота) всех помещений.
  • Площади оконных и дверных проемов.
  • Высота здания для расчета гравитационного давления (для инфильтрации).
  • Цвет наружных стен и покрытия.
• Теплофизические характеристики материалов:
  • Приведенное сопротивление теплопередаче R (или коэффициенты теплопроводности λ) всех слоев ограждающих конструкций.
  • Коэффициенты, учитывающие положение ограждающих конструкций (N) и добавочные потери (SВ).
• Климатические данные региона строительства:
  • Расчетные температуры наружного воздуха для холодного (TН.хол) и теплого (TН.теп) периодов года.
  • Градусо-сутки отопительного периода (ГСОП).
  • Средняя скорость ветра (для инфильтрации).
• Параметры микроклимата помещений:
  • Расчетные температуры внутреннего воздуха (TВ) для каждого типа помещения (см. Таблицу 1).
  • Нормируемая относительная влажность воздуха.
• Данные по заполняемости и активности:
  • Максимальное количество людей в каждом помещении (спортсмены, зрители, персонал).
  • Категория активности людей (для определения тепло- и влаговыделений).
• Данные по оборудованию и освещению:
  • Уровень освещенности (E) или электрическая мощность освещения (Nосв).
  • Тип ламп (для qосв).
  • Тепловыделения от электрооборудования.
• Специфические данные для бассейнов:
  • Площадь зеркала воды и обходных дорожек.
  • Температура воды в бассейне.
  • Температура мокрого термометра (Tмт).
• Параметры воздуха:
  • Плотность воздуха (ρ) (≈ 1.2041 кг/м³ при 20°C).
  • Удельная изобарная теплоемкость воздуха (Cр) (≈ 1.005 кДж/(кг · °С)).
• Нормативы по вредным веществам:
  • Предельно-допустимая концентрация CO₂ (ПДК).
  • Концентрация CO₂ в приточном (наружном) воздухе (Cпр ≈ 400 млн^-1).

Тщательный сбор и анализ этих данных обеспечит точность последующих расчетов и корректность принимаемых инженерных решений.

Определение Требуемого Воздухообмена

После того как все теплопотери, теплопоступления, а также влаго- и газовыделения рассчитаны, наступает ключевой этап – определение требуемого воздухообмена для каждого помещения спортивного комплекса. Это не единичный расчет, а комплексный подход, где конечный объем воздуха выбирается по наибольшему значению, полученному из нескольких критериев: санитарных норм, кратности воздухообмена, ассимиляции теплоизбытков, влаговыделений и разбавления газовыделений. Такой подход гарантирует, что система вентиляции будет способна поддерживать комфортный и безопасный микроклимат при любых условиях эксплуатации.

Расчет по санитарным нормам (по количеству людей)

Этот метод является основополагающим для помещений, где основным источником загрязнения воздуха и ухудшения его качества является человеческая жизнедеятельность. Он определяет минимальный объем свежего наружного воздуха, который должен быть подан на каждого человека для поддержания приемлемой концентрации CO₂ и удаления запахов.

Формула:

L = N ⋅ Lнорм

Где:

• L — необходимый объем приточного воздуха, м³/ч.
• N — количество людей, находящихся в помещении (спортсмены, зрители, персонал).
• Lнорм — фиксированный нормативный показатель воздухообмена на одного человека, м³/ч.

Детальные нормативы Lнорм:

Категория занимающихся / персонала	Lнорм (м³/ч на человека)
Активно занимающиеся (спортзалы без зрителей, залы художественной гимнастики, индивидуальной силовой подготовки, тренажерные залы)	80-120
Люди, выполняющие упражнения средней активности	60
Зрители	20
Персонал	60
Вспомогательные помещения (раздевальные, душевые, уборные)	50

Примечание: Для активно занимающихся в спортзалах без зрительской зоны часто указывается минимум 80 м³/ч, но в некоторых случаях (например, тренажерные залы с высокой интенсивностью) может быть до 120 м³/ч.

Расчет по кратности воздухообмена

Метод кратности воздухообмена определяет, сколько раз за один час воздух в помещении должен быть полностью заменен. Этот подход часто используется для помещений с относительно постоянным загрязнением или там, где санитарные нормы на человека сложно применить.

Формула:

L = n ⋅ V = n ⋅ S ⋅ H

Где:

• L — необходимый объем приточного воздуха, м³/ч.
• n — нормируемая кратность воздухообмена, смен/час.
• V — объем помещения, м³.
• S — площадь помещения, м².
• H — высота потолков, м.

Нормируемые кратности для различных зон спорткомплекса:

Помещение	Кратность воздухообмена (смен/час)	Примечание
Общая рекомендация для спортзала	4-6	До 8 смен/час при проведении соревнований
Тренировочные залы, центры единоборств, бассейны	6-8
Помещения индивидуальной силовой и акробатической подготовки, индивидуальной разминки	Приток: 3, Вытяжка: 2	Для залов без зрительской зоны
Душевые	Приток: 5, Вытяжка: 10	Для эффективного удаления влаги и запахов
Раздевальные	От 1.5 (до 2, если вытяжка через душевые)
Массажные кабинеты	Приток: 4, Вытяжка: 4

Расчет по ассимиляции теплоизбытков

Этот расчет определяет объем воздуха, необходимый для удаления избыточного тепла из помещения, чтобы поддерживать заданную температуру. Теплоизбытки могут быть вызваны людьми, освещением, оборудованием и солнечной радиацией.

Формула:

L = Qизб / (Cр ⋅ ρ ⋅ (tудал - tприт))

Где:

• L — необходимый воздухообмен, м³/ч.
• Qизб — избыток явной теплоты в помещении, Вт (рассчитанный в предыдущем разделе).
• Cр — удельная изобарная теплоемкость воздуха, кДж/(кг · °С) (обычно принимается ≈ 1.005 кДж/(кг · °С)).
• ρ — плотность воздуха, кг/м³ (при 20°C и нормальном давлении ≈ 1.2041 кг/м³).
• tудал — температура воздуха, удаляемого из помещения, °С.
• tприт — температура воздуха, подаваемого в помещение, °С.

Для помещений с высотой потолков более 4 метров температура удаляемого воздуха (tудал) может быть выше средней температуры в рабочей зоне из-за стратификации воздуха. В этом случае tудал рассчитывается как:

tудал = tвн + grad_t ⋅ (H - hр.з.)

Где:

• tвн — заданная температура воздуха внутри помещения, °С.
• grad_t — вертикальный градиен�� температуры, обычно 0.5-1.5 °C на метр высоты.
• H — общая высота помещения, м.
• hр.з. — высота рабочей зоны, м.

Расчет по ассимиляции избыточной влаги

Этот метод применяется для помещений с высокими влаговыделениями, таких как бассейны, душевые или прачечные, где основной задачей вентиляции является удаление избыточной влаги.

Формула:

L = Gв / (Δd)

Где:

• L — необходимый воздухообмен, кг/ч (или м³/ч, если поделить на плотность воздуха).
• Gв — количество влаги, требующей удаления, кг/ч (рассчитанное в предыдущем разделе).
• Δd = dвыт - d0 — разность влагосодержаний удаляемого и приточного воздуха, г/кг сухого воздуха. Эти значения определяются по I-d диаграмме влажного воздуха, исходя из целевой относительной влажности в помещении (40-65% для бассейнов) и параметров приточного воздуха.

Расчет по разбавлению вредных газовыделений (CO₂)

Расчет по CO₂ является критически важным, поскольку углекислый газ, выделяемый людьми, является основным индикатором качества воздуха и может быстро накапливаться в плохо вентилируемых помещениях.

Формула:

L = (MCO₂ ⋅ VCO₂) / (ПДК - Cпр) (м³/ч)

Где:

• L — необходимый воздухообмен, м³/ч.
• MCO₂ — общее количество CO₂, выделяемого людьми в помещении, г/ч (или л/ч, если использовать объемные единицы).
• VCO₂ — удельный объем CO₂ при нормальных условиях, л/г (приблизительно 0.556 л/г для CO₂).
• ПДК — предельно-допустимая концентрация CO₂ в помещении, г/м³ (или млн^-1). Для обеспечения комфортных условий в общественных зданиях рекомендуется поддерживать концентрацию CO₂ не выше 800-1000 млн^-1 (что соответствует 1.46-1.83 г/м³ при 20°C).
• Cпр — концентрация CO₂ в приточном (наружном) воздухе, г/м³ (обычно принимается около 400 млн^-1, что соответствует ≈ 0.73 г/м³ при 20°C).

Перевод млн^-1 в г/м³ (при 20°C и нормальном давлении):
Масса 1 моля CO₂ ≈ 44 г.
Объем 1 моля газа при 20°C и нормальном давлении ≈ 24.04 л.
Концентрация в г/м³ = (млн^-1 / 1 000 000) * (44 г / 24.04 л) * 1000 л/м³ ≈ (млн^-1 / 1 000 000) * 1830 г/м³.
Например, 1000 млн^-1 ≈ 1.83 г/м³.

При одновременном выделении нескольких вредных веществ (что редко бывает основным для спортзалов, кроме CO₂), расчет воздухообмена производится отдельно для каждого вещества, а за основную расчетную величину принимается наибольшее из полученных значений.

Выбор расчетного воздухообмена

После проведения всех вышеуказанных расчетов для каждого помещения, требуемый воздухообмен принимается по наибольшему значению. Это гарантирует, что система вентиляции будет способна справиться с наиболее критическим фактором, будь то теплоизбытки, влаговыделения или загрязнение CO₂.

Исходные данные для расчетов воздухообмена

Помимо данных, необходимых для теплотехнических расчетов, для определения воздухообмена потребуются:

• Количество спортсменов, зрителей, персонала и их категория активности (для расчета по санитарным нормам и CO₂).
• Объем помещения (V = S ⋅ H).
• Площадь (S) и высота (H) помещения.
• Нормируемая кратность воздухообмена (n) для данного типа помещения.
• Избытки явной теплоты (Qизб) от людей, оборудования, освещения, солнечной радиации (рассчитанные ранее).
• Удельная изобарная теплоемкость воздуха (Cр) и плотность воздуха (ρ).
• Температура удаляемого (tудал) и приточного (tприт) воздуха.
• Вертикальный градиент температуры (grad_t) и высота рабочей зоны (hр.з.) (для высоких помещений).
• Количество влаги, требующей удаления (Gв) (рассчитанное ранее).
• Влагосодержание удаляемого (dвыт) и приточного (d0) воздуха (определяется по I-d диаграмме).
• Количество выделяющегося CO₂ (MCO₂) (рассчитанное ранее).
• Предельно-допустимая концентрация CO₂ (ПДК) и концентрация CO₂ в приточном воздухе (Cпр).

Тщательное и обоснованное определение требуемого воздухообмена — залог успеха всего проекта вентиляции, гарантирующий здоровый и комфортный микроклимат в спортивном комплексе.

Принципы Обработки Приточного Воздуха и Выбор Воздухораспределительных Устройств

Создание идеального микроклимата в спортивном комплексе — это не просто подача свежего воздуха, а его всесторонняя подготовка, включающая нагрев, охлаждение, увлажнение, осушение и, безусловно, тщательную фильтрацию. Этот процесс реализуется через комплексные системы механической приточно-вытяжной вентиляции, часто интегрированные с системами кондиционирования. Основная цель – не только обеспечить санитарные нормы, но и создать такие условия, при которых спортсмены смогут демонстрировать максимальную производительность без дискомфорта от сквозняков, духоты или неблагоприятных температурных режимов. Каким образом можно достичь этих целей, минимизируя при этом эксплуатационные расходы?

Нагрев приточного воздуха

В условиях холодного климата России подогрев приточного воздуха является одной из наиболее энергоемких операций. Для этого используются различные типы оборудования и подходы:

• Калориферы: Это теплообменники, предназначенные для нагрева воздуха.
  • Водяные калориферы являются наиболее распространенными и энергоэффективными. Они используют горячую воду из системы центрального отопления или котельной. Отличаются высокой безопасностью и точностью регулирования температуры.
  • Паровые калориферы применяются реже, обычно на промышленных объектах или там, где имеется избыток пара.
  • Электрические калориферы используются при отсутствии других источников тепла или в качестве догревателей. Они просты в монтаже, но значительно дороже в эксплуатации из-за высокой стоимости электроэнергии.

  Калориферы обычно устанавливаются в приточную установку после воздухозаборной решетки, воздушной заслонки и фильтра, перед вентилятором и шумоглушителем.

• Рекуперация тепла: Это ключевая энергосберегающая технология, позволяющая значительно сократить эксплуатационные затраты. Принцип ее работы заключается в передаче тепла от удаляемого (вытяжного) воздуха к холодному приточному воздуху без их смешивания. Эффективность рекуператоров может достигать 30-80% экономии на отоплении. Современные рекуператоры могут оснащаться дополнительными электрическими или водяными догревателями для работы в условиях сильных морозов, когда тепла вытяжного воздуха недостаточно.
• Рециркуляция воздуха: Этот метод предполагает частичное возвращение отработанного воздуха из помещения в приточную систему для его повторного использования. В системах воздушного отопления, совмещенных с вентиляцией и кондиционированием, рециркуляция допускается, но с рядом строгих условий:
  • Обязательная подача нормативного объема наружного воздуха.
  • Фильтрация и обеззараживание рециркуляционного воздуха.
  • Для общественных зданий, включая спортивные объекты, рециркуляция допускается только в пределах одного помещения и при условии, что это не приводит к превышению предельно допустимых концентраций вредных веществ в воздухе. В большинстве спортивных залов рециркуляция ограничена или вовсе запрещена из-за высокого выделения CO₂ и запахов.

Охлаждение приточного воздуха

В жаркий период года, а также в помещениях с высоким тепловыделением, возникает необходимость в охлаждении приточного воздуха.

• Кондиционеры: Используются для снятия избыточных теплопоступлений. Могут быть представлены в виде:
  • Канальных охладителей, интегрированных непосредственно в систему приточной вентиляции, что позволяет централизованно охлаждать подаваемый воздух.
  • Отдельных сплит-систем (кассетных, напольно-потолочных, настенных), которые работают независимо от основной системы вентиляции, дополняя ее и обеспечивая зональное охлаждение.

  Кондиционирование воздуха, особенно в сочетании с механической вентиляцией, гораздо более эффективно для снятия теплоизбытков, чем просто увеличение кратности воздухообмена.

Увлажнение воздуха

Поддержание оптимального уровня относительной влажности (40-60%) важно для комфорта и здоровья слизистых оболочек дыхательных путей. В холодный период, когда наружный воздух очень сухой, приточный воздух может требовать увлажнения.

• Методы увлажнения:
  • Паровые увлажнители: Подают стерильный пар в воздушный поток. Пар образуется путем нагревания воды, при этом температура воздуха не меняется, а пар не содержит минеральных солей.
  • Адиабатические увлажнители: Распыляют воду в мелкодисперсное состояние или используют влажные кассеты. Эти системы более энергоэффективны, так как используют тепло воздуха для испарения воды, при этом происходит незначительное охлаждение воздуха. Они предпочтительны на объектах с повышенными требованиями к чистоте воздуха, так как не добавляют минеральные соли в воздух.

Осушение воздуха

В помещениях с высокими влаговыделениями, таких как бассейны и душевые, осушение воздуха является критически важной функцией для предотвращения конденсации влаги на поверхностях, образования плесени, коррозии конструкций и создания комфортного микроклимата.

• Методы осушения:
  • Ассимиляция: Основана на подаче большого объема сухого, подогретого воздуха, который «впитывает» избыточную влагу. Однако этот метод очень энергозатратен из-за необходимости постоянного подогрева большого объема воздуха.
  • Конденсация: Воздух охлаждается ниже точки росы на специальном теплообменнике, в результате чего водяные пары конденсируются и удаляются в виде жидкости.
  • Адсорбция: Воздух пропускается через гигроскопичный материал (например, силикагель), который поглощает влагу. Этот метод более эффективен при низких значениях относительной влажности и может быть использован в сочетании с конденсационным осушением.
• Специализированные осушители воздуха: Для помещений бассейнов часто используются специализированные канальные осушители, интегрированные в систему вентиляции. Они более энергоэффективны для контроля влажности, чем обычные системы кондиционирования, поскольку целенаправленно удаляют влагу, минимизируя при этом изменения температуры воздуха и потребление энергии на охлаждение. В помещениях бассейнов рекомендуется поддерживать незначительное разряжение (расход вытяжной системы на 10-15% выше приточной) для предотвращения распространения влажного воздуха и запахов в соседние помещения.

Фильтрация приточного воздуха

Фильтрация – это неотъемлемая часть системы обработки воздуха, обеспечивающая чистоту подаваемого воздуха и защиту вентиляционного оборудования от загрязнений. Фильтры устанавливаются в приточных установках.

• Классификация фильтров (по ГОСТ Р ЕН 779-2014, ГОСТ Р ЕН 1822-2010 и международной системе):
  • Грубой очистки (G1-G4): Задерживают крупные частицы (более 10 мкм) – пыль, песок, пух. Используются как первая ступень очистки.
  • Тонкой очистки (F5-F9): Эффективно удаляют загрязнения до 1 мкм (мелкая пыль, пыльца, споры растений). Для спортивных залов и фитнес-центров рекомендуется использовать фильтры класса не ниже F7 для приточного воздуха.
  • Высокоэффективной очистки (H10-H14 HEPA): Задерживают до 99.9% частиц размером до 0.1 мкм (бактерии, вирусы, аллергены, частицы PM2.5). Применяются в помещениях с повышенными требованиями к чистоте воздуха.
  • Сверхвысокой очистки (U15-U17 ULPA): Для стерильных помещений (микролаборатории, операционные).
• Передовые технологии фильтрации: Для удаления газообразных загрязнителей (CO₂, летучие органические соединения — ЛОС) и запахов применяются специализированные фильтры с активированным углем или фотокаталитические системы. Интеграция умных датчиков качества воздуха (CO₂, ЛОС) позволяет автоматически регулировать расход воздуха и режимы работы фильтров.

Выбор и размещение воздухораспределительных устройств

Правильное распределение приточного воздуха в помещении критически важно для обеспечения равномерного микроклимата и исключения сквозняков, особенно в спортивных залах, где интенсивность физических нагрузок варьируется.

• Принципы воздухораспределения:
  • Воздух должен направляться в зону пребывания людей, обеспечивая равномерное перемешивание и ассимиляцию вредностей.
  • Наиболее распространенной является организация воздухообмена верхнего типа, когда приток осуществляется через воздухозаборники, размещенные под потолком, а вытяжка – также из верхней зоны или из нижней (для удаления тяжелых газов или в случае значительных теплоизбытков).
  • Подача настилающимися струями вдоль потолка позволяет воздуху постепенно перемешиваться с воздухом помещения, снижая скорость потока до комфортных значений к моменту достижения рабочей зоны.
• Воздухораспределители: Диффузоры, решетки и анемостаты — это устройства, которые обеспечивают равномерное и контролируемое распределение воздушных потоков. Выбор конкретного типа зависит от архитектурных особенностей, требуемой дальнобойности струи и уровня шума.
• Размещение: Воздухораспределители монтируются в потолке или на стенах. Для небольших залов приточные устройства располагаются на высоте около 3 м, для больших общественных спортивных площадей — на высоте 4 м и выше, чтобы обеспечить достаточную дальнобойность и равномерность. Равномерное распределение приточных решеток по периметру зала помогает предотвратить образование зон «застоя» воздушных масс.
• Контроль скорости воздушных масс: Это ключевой аспект предотвращения сквозняков. При больших объемах воздухообмена скорость движения воздушных потоков в рабочей зоне должна быть небольшой: не более 0.3 м/с для залов борьбы и настольного тенниса и 0.5 м/с для остальных комплексов. Это достигается за счет:
  • Увеличения площади сечения воздухораспределителей.
  • Использования воздухораспределителей с регулируемыми ламелями.
  • Увеличения диаметра воздуховодов для снижения скорости воздуха в них.
• Воздуховоды: Могут быть прямоугольными (компактны, удобны для установки в ограниченных запотолочных пространствах) или круглыми (обладают лучшими аэродинамическими характеристиками и меньшим сопротивлением). Для обеспечения бесшумной работы вентиляционных систем скорость воздуха в магистральных воздуховодах обычно не превышает 4-6 м/с, а в ответвлениях — 2-4 м/с. Это минимизирует турбулентность и шум, создаваемый движением воздуха.

Грамотный подход к обработке приточного воздуха и его распределению является залогом не только выполнения нормативных требований, но и создания действительно комфортной и здоровой среды для занятий спортом.

Аэродинамический Расчет Сети Воздуховодов и Подбор Основного Оборудования

Аэродинамический расчет сети воздуховодов – это сердце любого проекта вентиляции. Без него невозможно подобрать правильный вентилятор, который обеспечит нужный расход воздуха при заданном напоре, и гарантировать равномерное и бесшумное распределение воздушных масс по всем помещениям. Этот этап требует глубокого понимания законов движения газов и тщательности в применении методик.

Аэродинамический расчет сети воздуховодов

Цель аэродинамического расчета заключается в определении полного сопротивления движению воздуха во всей системе вентиляции. Это позволяет точно подобрать вентилятор, который сможет преодолеть это сопротивление и обеспечить требуемый расход воздуха до каждого воздухораспределителя. Кроме того, расчет позволяет оптимизировать размеры поперечного сечения воздуховодов, чтобы минимизировать потери давления, уровень шума и расход электроэнергии на привод вентилятора.

Методология расчета:

1. Вычерчивание аксонометрической схемы: Первым шагом является создание детальной аксонометрической схемы системы воздуховодов (обычно в масштабе 1:100). На этой схеме четко обозначаются:
   • Все участки воздуховодов.
   • Номера каждого расчетного участка.
   • Расходы воздуха (L, м³/ч) для каждого участка.
   • Длины участков (l, м).
   • Места установки всех фасонных элементов (отводы, тройники, крестовины, переходы), а также вентиляционных решеток, диффузоров, калориферов, фильтров, шумоглушителей и других элементов, создающих местное сопротивление.
2. Определение расчетного направления: Аэродинамический расчет обычно ведется от наиболее удаленного и аэродинамически нагруженного участка (самой длинной ветви или ветви с наибольшим количеством местных сопротивлений) к вентилятору. Это так называемый «магистральный» или «главный» участок.
3. Деление на расчетные участки: Схема делится на отдельные расчетные участки, внутри которых расход воздуха остается постоянным. Границами участков служат фасонные элементы, места присоединения ответвлений или воздухораспределителей. Местные сопротивления, расположенные на границе двух участков, обычно относят к участку с меньшим расходом воздуха.
4. Расчет потерь давления на каждом участке: Общие потери давления на любом участке воздуховода складываются из двух составляющих:
   • Потери давления на трение (ΔP_тр): Возникают из-за вязкости воздуха и шероховатости стенок воздуховодов.

     Формула: ΔPтр = R ⋅ L (Па)

     Где:

     • R — удельное падение давления на 1 м воздуховода, Па/м. Определяется по специальным таблицам или номограммам в зависимости от скорости воздуха, диаметра (или эквивалентного диаметра для прямоугольных) воздуховода и материала.

     Альтернативная формула (более фундаментальная): ΔPтр = λ ⋅ (L / Dэкв) ⋅ (ρ ⋅ V2 / 2) (Па)

     Где:

     • λ — коэффициент гидравлического трения (зависит от числа Рейнольдса и относительной шероховатости).
     • L — длина участка воздуховода, м.
     • Dэкв — эквивалентный диаметр воздуховода, м (для прямоугольных воздуховодов Dэкв = 2 ⋅ A ⋅ B / (A + B), где A, B — стороны прямоугольника).
     • ρ — плотность воздуха, кг/м³.
     • V — скорость воздуха в воздуховоде, м/с.
   • Потери давления в местных сопротивлениях (ΔP_мс): Возникают в фасонных элементах (отводы, тройники, переходы, решетки, клапаны, фильтры и т.д.) из-за изменения направления, скорости или площади потока.

     Формула: ΔPмс = ζ ⋅ (ρ ⋅ V2 / 2) (Па)

     Где:

     • ζ — коэффициент местного сопротивления. Определяется по справочникам для каждого типа фасонного элемента.
     • ρ — плотность воздуха, кг/м³.
     • V — скорость воздуха в данном сечении, м/с.
5. Определение общих потерь давления в системе (ΔP_вент): Суммирование потерь давления по наиболее протяженной и нагруженной магистральной сети воздуховодов. К этому значению добавляются потери давления на всех элементах вентиляционной установки: воздухозаборной решетке, воздушной заслонке, фильтрах, калориферах, шумоглушителях, дроссель-клапанах и воздухораспределителях.

Рекомендуемые скорости воздуха для минимизации шума и комфорта в спортивных залах:

• В магистральных воздуховодах: 4-8 м/с (для бесшумной работы лучше 4-6 м/с).
• В ответвлениях к воздухораспределителям: 2-4 м/с.

Для автоматизации расчетов широко используются специализированные компьютерные программы (например, на базе Mathcad, Excel или профессиональные HVAC-программы).

Подбор основного вентиляционного оборудования

После аэродинамического расчета можно приступать к подбору основного оборудования, основываясь на требуемых параметрах.

a) Вентиляторы

Критерии подбора: Вентилятор подбирается по двум основным параметрам:

• Требуемый расход воздуха (L, м³/ч), определенный на предыдущем этапе для всего помещения или системы.
• Полное давление (Pполн, Па), которое вентилятор должен создать для преодоления всех потерь давления в системе (ΔP_вент).

Типы вентиляторов:

• Радиальные (центробежные): Обеспечивают высокие напоры и используются в системах с большим сопротивлением.
• Осевые: Подходят для систем с низким сопротивлением и большим расходом воздуха.
• Канальные: Устанавливаются непосредственно в воздуховоды.
• Крышные: Для удаления воздуха с кровли.

Шумовые характеристики: Для спортивных залов критически важен уровень шума. Допустимый уровень шума в спортивных залах составляет не более 60 дБ(А), а в соответствии с СН 2.2.4/2.1.8.562-96 и СП 51.13330.2011, допустимые уровни звукового давления в октавных полосах частот для спортивных залов устанавливаются в диапазоне 40-50 дБ(А). При подборе вентилятора необходимо изучить его акустические характеристики, указанные производителем, и при необходимости предусмотреть шумоглушители. В месте присоединения вентилятора к воздуховоду обязательно устанавливается антивибрационная прокладка для предотвращения передачи вибрации на конструкцию воздуховодов и здания.

b) Калориферы (воздухонагреватели)

Назначение: Подогрев приточного воздуха до заданной температуры.
Типы: Водяные, паровые, электрические. Водяные калориферы являются наиболее предпочтительными из-за экономической эффективности и безопасности.
Размещение: Устанавливаются в приточный воздуховод, как правило, после воздухозаборной решетки, воздушной заслонки, фильтра и перед вентилятором и шумоглушителем.
Подбор: Зависит от требуемой тепловой мощности, расхода воздуха и допустимого сопротивления воздушному потоку.

Расчет мощности:

Qкал = L ⋅ ρ ⋅ Cр ⋅ (Tкон - Tнач) / 3600 (Вт)

Где:

• L — расход воздуха через калорифер, м³/ч.
• ρ — плотность воздуха, кг/м³.
• Cр — удельная теплоемкость воздуха, кДж/(кг · °С).
• Tкон — конечная температура воздуха после калорифера, °С.
• Tнач — начальная температура воздуха перед калорифером, °С (температура наружного воздуха).

Для водяных калориферов критически важно предусмотреть автоматику защиты от замерзания, которая предотвращает повреждение теплообменника при низких температурах.

c) Фильтры

Назначение: Очистка приточного воздуха и защита оборудования.
Размещение: В приточной установке, обычно после воздушной заслонки и перед вентилятором.
Классы очистки: Для спортивных залов рекомендуется использовать фильтры класса не ниже F7 для обеспечения достаточной чистоты воздуха. В зависимости от условий могут быть использованы и более высокие классы (H10-H14 HEPA).
Выбор: Зависит от требуемой эффективности фильтрации, а также от минимально возможного сопротивления воздушному потоку. Фильтры должны быть герметичными, прочными, безопасными и удобными для монтажа и замены. Важно учитывать периодичность замены и доступность сменных элементов.

d) Шумоглушители

Назначение: Снижение шума, генерируемого вентиляционной установкой и движением воздуха по воздуховодам, до допустимых уровней.
Размещение: Устанавливаются в вентиляционной системе, как правило, после прямого участка воздуховода после вентилятора для снижения турбулентности.
Типы:

• Реактивные: Эффективны для снижения низкочастотного шума.
• Абсорбционные (пластинчатые, трубчатые): Эффективны для снижения средне- и высокочастотного шума.
• Комбинированные: Сочетают оба принципа.

Подбор: Требует учета акустической эффективности (снижение шума в дБ) для различных частотных диапазонов, чтобы соответствовать спектру шума системы. Существуют специализированные программы для расчета шумоглушителей (например, «Klima DZ»).
Потери давления: Любой шумоглушитель создает дополнительное сопротивление воздушному потоку, что приводит к потерям давления, которые необходимо учесть в аэродинамическом расчете и компенсировать мощностью вентилятора.
Нормы шума: Регулируются СН 2.2.4/2.1.8.562-96 и СП 51.13330.2011. ГОСТ 31352-2007 описывает методы определения уровней звуковой мощности, излучаемой вентиляторами в воздуховод.

Таким образом, аэродинамический расчет и последующий подбор оборудования — это сложный, но критически важный процесс, требующий внимательности, точности и учета всех факторов для создания эффективной, комфортной и безопасной системы вентиляции спортивного комплекса.

Современные Технологии и Подходы к Энергосбережению и Эффективности

В современном мире, где стоимость энергоресурсов постоянно растет, а экологические требования ужесточаются, проектирование систем вентиляции спортивных сооружений немыслимо без внедрения передовых энергосберегающих технологий. Цель такого подхода — не только снизить эксплуатационные затраты, но и минимизировать воздействие на окружающую среду, при этом сохраняя и даже улучшая качество микроклимата. Осознают ли все проектировщики, насколько глубоко эти аспекты влияют на общую рентабельность и долгосрочную устойчивость проекта?

Системы рекуперации тепла

Рекуперация тепла — это одна из наиболее эффективных и широко применяемых технологий энергосбережения в системах вентиляции. Ее принцип основан на использовании тепла удаляемого (вытяжного) воздуха для подогрева свежего приточного воздуха.

• Принцип работы: Вентиляционные установки оснащаются теплообменниками (рекуператорами), где вытяжной и приточный воздушные потоки проходят близко друг к другу, но не смешиваются. Тепловая энергия передается от более теплого вытяжного воздуха к более холодному приточному.
• Экономические преимущества: Применение рекуперации тепла позволяет значительно (на 30-80%) сократить потребность в дополнительном нагреве или охлаждении приточного воздуха. Для систем с электрическим нагревом экономия может достигать 70%, что существенно снижает затраты на отопление в холодный период и на охлаждение в теплый.
• Применение: Особенно актуально для крупных спортивных залов, бассейнов, где объемы воздухообмена велики, и, соответственно, высоки затраты на энергоносители. В бассейнах рекуператоры также способствуют осушению воздуха, так как на холодных поверхностях теплообменника может происходить конденсация влаги из вытяжного воздуха.
• Дополнительное оборудование: В условиях сильных морозов теплообменной способности рекуператора может быть недостаточно для достижения комфортной температуры приточного воздуха. В таких случаях рекуператоры могут оснащаться дополнительными догревателями (водяными или электрическими).

Автоматизация систем вентиляции

Автоматизация — это не просто удобство, а мощный инструмент для оптимизации работы системы вентиляции, повышения ее эффективности и значительного снижения энергопотребления.

• Назначение: Автоматизированные системы обеспечивают поддержание заданных параметров микроклимата (температуры, влажности, чистоты воздуха) в соответствии с индивидуально программируемыми сценариями. Они позволяют оперативно реагировать на изменения внешних условий и внутреннего состояния помещений, снижая потребление энергии и оптимизируя эксплуатационные расходы.
• Состав: Комплекс автоматизации включает в себя:
  • Датчики: Температуры, влажности, давления, концентрации CO₂, качества воздуха (ЛОС — летучие органические соединения).
  • Контроллеры: Программируемые логические контроллеры (ПЛК), которые обрабатывают данные от датчиков и управляют исполнительными механизмами (вентиляторами, клапанами, калориферами, охладителями).
  • Программируемые термостаты: Для локального регулирования температуры.
• Интеграция: Современные системы автоматизации легко интегрируются с другими инженерными системами здания, такими как отопление, кондиционирование, освещение, системы безопасности, а также с системами «умный дом» или SCADA-системами (Supervisory Control and Data Acquisition) для централизованного управления и мониторинга.
• Эффективность: Автоматизация повышает надежность системы, обеспечивает точное поддержание комфортных параметров, минимизирует вмешательство человека и позволяет адаптировать работу оборудования под текущие потребности, например, снижать воздухообмен в нерабочее время или при низкой заполняемости. Для спортивных объектов это также может включать автоматизацию подготовки воды, подогрева воды в бассейнах, подготовки льда на катках.

Адаптивная вентиляция (Demand-Controlled Ventilation — DCV / Variable Air Volume — VAV)

Адаптивная вентиляция, или вентиляция по потребности, представляет собой следующий уровень автоматизации, где расход воздуха динамически регулируется в зависимости от реальных потребностей помещения. Это ключевой элемент энергоэффективности.

• Принцип: Вместо постоянного расхода воздуха (Constant Air Volume — CAV), VAV/DCV системы подают ровно столько свежего воздуха, сколько необходимо в данный момент. Это позволяет избежать излишнего энергопотребления на нагрев, охлаждение или перемещение воздуха, когда помещение не полностью заполнено или активность людей низкая.
• Механизмы регулирования:
  • Датчики CO₂: Наиболее распространенный способ. Устанавливаются в помещениях (спортзалах, школах, офисах) для измерения концентрации углекислого газа. При превышении заданного порога контроллер увеличивает подачу свежего воздуха. Типичные пороги для регулирования могут быть установлены на уровне 800-1000 млн^-1.
  • Датчики ЛОС (качества воздуха): Определяют наличие летучих органических соединений и других газообразных загрязнителей, сигнализируя о необходимости увеличения воздухообмена.
  • Датчики присутствия: Фиксируют наличие людей в помещении. Если людей нет, система может перейти в режим минимального воздухообмена или полностью отключиться.
• Экономический эффект VAV-систем: По сравнению с традиционными системами постоянного расхода воздуха (CAV), VAV-системы могут обеспечить значительную экономию энергии — около 25%. В сравнении с двухрежимными системами (например, «включено/выключено» или «максимум/минимум»), адаптивная вентиляция может сократить воздухообмен и связанные с ним нагрузки на нагрев/охлаждение более чем на 60%. Это особенно выгодно для систем с электрическими калориферами, где экономия может быть еще более существенной. VAV-системы также компенсируют загрязнение фильтров, автоматически увеличивая скорость вентилятора для поддержания заданного расхода воздуха.

Комплексное энергоэффективное проектирование

Помимо высокотехнологичных систем, существуют и другие, не менее важные подходы к энергосбережению, которые должны быть учтены на стадии архитектурного проектирования и эксплуатации.

• Энергоэффективное проектирование здания:
  • Правильное расположение и ориентация здания по сторонам света: Максимальное использование естественного освещения и солнечной энергии в холодный период, минимизация перегрева от солнца в теплый период.
  • Современные строительные материалы: Применение высокоэффективных утеплителей (например, на основе переработанных компонентов), энергосберегающих окон и дверей, которые снижают теплопотери и теплопоступления через ограждающие конструкции.
• Оптимизация режимов работы:
  • Снижение воздухообмена в нерабочее время: В ночной период или во время отсутствия занятий можно снижать кратность воздухообмена до минимальных санитарных норм или вовсе отключать систему, поддерживая, например, пониженную температуру воздуха (до +5 °C) в спортивных залах.
  • Зональная вентиляция: Для больших спортивных комплексов с различными типами помещений и режимами эксплуатации рекомендуется применение зональной вентиляции, которая позволяет обеспечивать разные параметры микроклимата в различных зонах в зависимости от их текущей потребности.
• Аккумуляция тепловой энергии и холода: Использование систем аккумулирования энергии (например, баков-аккумуляторов для горячей воды или льдоаккумуляторов) позволяет накапливать тепло или холод в периоды низкой нагрузки на энергосистему (например, ночью) и использовать их в часы пик, снижая потребление и стоимость энергии.
• Естественная вентиляция: Возможность проветривания помещений через окна или фрамуги при благоприятных наружных условиях рассматривается как дополнение к постоянной механической вентиляции. Это позволяет сократить механический воздухообмен и, соответственно, энергопотребление.
• Крышные вентиляционные установки: Для больших объектов, особенно с плоскими кровлями, часто применяются крышные вентиляционные установки. Они позволяют экономить внутреннее пространство и могут быть объединены в единую систему управления, что упрощает эксплуатацию и повышает общую эффективность.

Интеграция этих современных технологий и подходов позволяет создавать спортивные сооружения, которые не только обеспечивают идеальные условия для тренировок и соревнований, но и являются экономически выгодными и экологически ответственными объектами.

Заключение

Проектирование системы вентиляции спортивного комплекса — это сложная, многогранная инженерная задача, требующая глубоких знаний, тщательных расчетов и строгого следования нормативной базе. Как мы убедились, создание оптимального микроклимата в таких сооружениях напрямую влияет на здоровье, комфорт и спортивные результаты атлетов, а также на общее впечатление посетителей. От душного и плохо проветриваемого зала до свежего, прохладного пространства, где легко дышится, — разница колоссальна и полностью зависит от качества инженерных решений.

В ходе данного детализированного руководства мы последовательно рассмотрели все ключевые аспекты проектирования, превращая каждый тезис в полноценную аналитическую главу. Мы начали с нормативных требований, где подробно изучили актуальные СП и СанПиН, регламентирующие параметры температуры, влажности, скорости движения воздуха и кратности воздухообмена для различных зон спортивного комплекса. Этот этап подчеркнул важность дифференцированного подхода к каждому помещению, будь то тренажерный зал, бассейн или раздевальная.

Далее мы погрузились в методологию расчета теплопотерь, теплопоступлений, влаго- и газовыделений. Были представлены исчерпывающие формулы для определения всех энергетических потоков, от потерь через ограждающие конструкции с учетом их высоты и типов полов, до скрытых и явных тепловыделений от людей, освещения и солнечной радиации. Особое внимание было уделено специфике расчета влаговыделений для бассейнов и контроля концентрации CO₂ как ключевого индикатора качества воздуха.

На базе этих расчетов было рассмотрено определение требуемого воздухообмена, где принцип выбора наибольшего значения из расчетов по санитарным нормам, кратности, ассимиляции тепла, влаги и CO₂ стал краеугольным камнем. Такой комплексный подход гарантирует, что система вентиляции будет способна справиться с любой нагрузкой, обеспечивая заданные параметры микроклимата.

Раздел, посвященный принципам обработки приточного воздуха и выбору воздухораспределительных устройств, раскрыл современные технологии нагрева (калориферы, рекуперация), охлаждения, увлажнения (паровые, адиабатические) и осушения (конденсация, адсорбция), а также детализировал требования к многоступенчатой фильтрации воздуха. Особо был отмечен выбор и размещение воздухораспределителей для создания комфортных, бессвязных воздушных потоков, что критически важно в помещениях с физической активностью.

Центральное место в работе занял аэродинамический расчет сети воздуховодов и подбор основного оборудования. Мы детально проанализировали методику расчета потерь давления на трение и в местных сопротивлениях, что является основой для корректного подбора вентиляторов. Также были представлены критерии выбора калориферов, фильтров и, что крайне важно для спортивных объектов, шумоглушителей, с учетом жестких нормативных требований к уровню шума.

Наконец, мы изучили современные технологии и подходы к энергосбережению и эффективности, такие как рекуперация тепла, полная автоматизация систем, а также адаптивная вентиляция (VAV/DCV) с использованием датчиков CO₂ и ЛОС. Эти решения не только позволяют существенно снизить эксплуатационные расходы, но и делают спортивные объекты более экологичными и интеллектуальными.

Таким образом, данная курсовая работа представляет собой не просто сборник формул и норм, а целостную, структурированную инструкцию, которая позволяет будущим инженерам и проектировщикам освоить все тонкости создания эффективных и комфортных систем вентиляции для спортивных комплексов. Практическая ценность работы заключается в ее детализации и ориентации на реальные инженерные задачи, что делает ее незаменимым инструментом для академического обучения и начального этапа профессиональной деятельности. Проектирование вентиляции в спорте — это вклад в здоровье нации и будущие победы!

Список использованной литературы

1. Справочник проектировщика. Внутренние санитарно-технические устройства. Ч.3. Вентиляция и кондиционирование воздуха. Книга 1. / Под ред. Н.Н. Павлова и Ю.И. Шиллера. – М.: Стройиздат, 1992.
2. Справочник проектировщика. Внутренние санитарно-технические устройства. Ч.3. Вентиляция и кондиционирование воздуха. Книга 2. / Под ред. Н.Н. Павлова и Ю.И. Шиллера. – М.: Стройиздат, 1992.
3. СНиП 21.01-97 «Пожарная безопасность зданий и сооружений». – М.: Госстрой, 1999.
4. СНиП 23.01-99 «Строительная климатология». – М.: ГУП ЦПП, 2000.
5. СП 60.13330.2012 «Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха». – М.: ГУП ЦПП, 2012.
6. Курсовое и дипломное проектирование по вентиляции гражданских и промышленных зданий / В.П. Титов и др. – М.: Стройиздат, 1985.
7. СП 332.1325800.2017. Спортивные сооружения. Правила проектирования. [Электронный ресурс]. URL: https://tiflocentre.ru/documents/sp-332-1325800-2017.php (дата обращения: 11.10.2025).
8. Об утверждении СанПиН 2.2.4.3359-16 «Санитарно-эпидемиологические требования к физическим факторам на рабочих местах» (отменено с 01.01.2021 на основании постановления Правительства Российской Федерации от 08.10.2020 N 1631). [Электронный ресурс]. URL: https://docs.cntd.ru/document/420370605 (дата обращения: 11.10.2025).
9. СП 60.13330.2020. Свод правил. Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха. СНиП 41-01-2003. [Электронный ресурс]. URL: https://docs.cntd.ru/document/573426214 (дата обращения: 11.10.2025).
10. Изменение N 3 к СП 60.13330.2020 «СНиП 41-01-2003 отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха». [Электронный ресурс]. URL: https://normativ.kontur.ru/document?moduleId=1&documentId=469315#h8003 (дата обращения: 11.10.2025).
11. СП 50.13330.2012. Тепловая защита зданий. Актуализированная редакция СНиП 23-02-2003. [Электронный ресурс]. URL: https://docs.cntd.ru/document/1200095819 (дата обращения: 11.10.2025).
12. СП 50.13330.2024. Тепловая защита зданий. Актуализированная редакция СНиП 23-02-2003. [Электронный ресурс]. URL: https://docs.cntd.ru/document/606990529 (дата обращения: 11.10.2025).
13. Тихомиров, К.В. Теплотехника, теплогазоснабжение и вентиляция / К.В. Тихомиров. – 1981. [Электронный ресурс]. URL: https://www.twirpx.com/file/206530/ (дата обращения: 11.10.2025).
14. Теплоснабжение, теплогазоснабжение и вентиляция: учебное пособие / Пензенский государственный университет архитектуры и строительства. – Пенза, 2012. [Электронный ресурс]. URL: https://elib.pguas.ru/resource/ebooks/1269/%D0%A2%D0%B5%D0%BF%D0%BB%D0%BE%D0%B3%D0%B0%D0%B7%D0%BE%D1%81%D0%BD%D0%B0%D0%B1%D0%B6%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D0%B5%20%D0%B8%20%D0%B2%D0%B5%D0%BD%D1%82%D0%B8%D0%BB%D1%8F%D1%86%D0%B8%D1%8F.pdf (дата обращения: 11.10.2025).
15. Вентиляция спортзалов: правила расчета, монтаж системы. Alter Air. [Электронный ресурс]. URL: https://alterair.ua/ru/ventilation/sportzal/ (дата обращения: 11.10.2025).
16. Аэродинамический расчет воздуховодов: формулы, объяснения, схемы. Plast-product. [Электронный ресурс]. URL: https://plast-product.ru/articles/aerodinamicheskij-raschet-vozduhovodov-formuly-objasnenija-shemy/ (дата обращения: 11.10.2025).
17. Калорифер водяной для приточной вентиляции: что это, устройство и выбор. Meres. [Электронный ресурс]. URL: https://meres.ru/blog/kalorifer-vodyanoj-dlya-pritochnoj-ventilyatsii-chto-eto-ustrojstvo-i-vybor/ (дата обращения: 11.10.2025).
18. СП 271.1325800.2016. Системы шумоглушения воздушного отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха. Правила проектирования. [Электронный ресурс]. URL: https://docs.cntd.ru/document/456058097 (дата обращения: 11.10.2025).
19. ГОСТ Р 59972-2021. Системы вентиляции и кондиционирования воздуха общественных зданий. Технические требования. [Электронный ресурс]. URL: https://www.abok.ru/for_spec/articles.php?id=7651 (дата обращения: 11.10.2025).
20. ГОСТ 31352-2007 (ИСО 5136:2003). Шум машин. Определение уровней звуковой мощности, излучаемой в воздуховод вентиляторами и другими устройствами перемещения воздуха, методом измерительного воздуховода. [Электронный ресурс]. URL: https://docs.cntd.ru/document/1200067671 (дата обращения: 11.10.2025).
21. Воздушные фильтры вентиляции: полная классификация и руководство по выбору. Teplo-gid. [Электронный ресурс]. URL: https://teplo-gid.ru/vybor-oborudovaniya/vozdushnye-filtry-ventilyatsii-klassifikatsiya-i-rukovodstvo-po-vyboru (дата обращения: 11.10.2025).
22. Классификация систем ОВК (отопления, вентиляции, кондиционирования). IClim. [Электронный ресурс]. URL: https://iclim.ru/articles/klassifikatsiya-sistem-ovk-otopleniya-ventilyatsii-konditsionirovaniya (дата обращения: 11.10.2025).
23. VAV-система вентиляции. TURKOV. [Электронный ресурс]. URL: https://turkov.ru/articles/vav-sistema-ventilyacii/ (дата обращения: 11.10.2025).
24. Вентиляция спортивных комплексов и сооружений. Комфорт-Сервис Самара. [Электронный ресурс]. URL: https://ks-samara.ru/poleznye-materialy/ventilyaciya-sportivnyh-kompleksov-i-sooruzhenij (дата обращения: 11.10.2025).
25. Автоматизация спортивных объектов. ЭЛКОМ-Автоматика. [Электронный ресурс]. URL: https://elcom-ekb.ru/avtomatizaciya-sportivnyh-obektov/ (дата обращения: 11.10.2025).
26. Об утверждении СП 2.1.2.3304-15 «Санитарно-эпидемиологические требования к размещению, устройству и содержанию объектов спорта» (отменено с 01.01.2021 на основании постановления Правительства Российской Федерации от 08.10.2020 N 1631). [Электронный ресурс]. URL: https://docs.cntd.ru/document/420311231 (дата обращения: 11.10.2025).
27. Слезаем с иглы Siemens: промышленная вентиляция бассейна и спортивного комплекса. Хабр. 2023. [Электронный ресурс]. URL: https://habr.com/ru/articles/762512/ (дата обращения: 11.10.2025).
28. VAV-система вентиляции: описание и особенности систем с переменным расходом воздуха. Dbuy. [Электронный ресурс]. URL: https://dbuy.com.ua/ru/articles/vav-sistema-ventilyacii (дата обращения: 11.10.2025).
29. Вентиляция фитнес-центров нормы, требования и примеры. ЭкоЭнергоВент. [Электронный ресурс]. URL: https://ecoenergostroy.ru/ventilyatsiya-fitnes-tsentrov-normy-trebovaniya-i-primery/ (дата обращения: 11.10.2025).
30. Вентиляция спортзала, тренажерного зала, фитнес зала, футбольного зала и спортивного бассейна. Венкон. [Электронный ресурс]. URL: https://vencon.ua/ru/articles/ventilyaciya-sportzala (дата обращения: 11.10.2025).
31. Какая температура воздуха должна быть в спортивном зале? Санитарные правила и нормы СанПиН 1.2.3685-21… ВКонтакте. 2025. [Электронный ресурс]. URL: https://vk.com/wall-212727670_19 (дата обращения: 11.10.2025).