ساخت تأسیسات استخر

امروزه با گسترش استفاده از تفریحات آبی در مجموعه‌ها، پارک‌ها و همچنین استفاده از استخر، جکوزی و سونا به‌عنوان تفریح و ورزش، مشتریان زیادی را به دنبال استفاده از این سرگرمی شاد و مفرح کشانده است.

تاسیسات استخر شنا

تاسیسات استخر های شنا بنا به کاربرد و محل استفاده آن ها متفاوت است اما در اکثر استخر ها برای سیستم تاسیسات آن از موتورخانه استفاده می کنند .

استخر ها اگر به صورت سرپوشیده و یا سرباز باشند نحوه استقرار و تجهیز موتورخانه آن ها متفاوت است. در استخر های سرباز نیاز به سرمایش وگرمایش محیط نمی باشد و تنها تصفیه و گرمایش آب نیازمند سیستم های تاسیساتی است. این در حالی است که در استخر های سرپوشیده و در پارک های آبی سرپوشیده سیستم های سرمایش وگرمایش  مناسب باید برای استخر انتخاب گردد و در موتورخانه استخر قرار گیرد.

در صورت سرپوشیده بودن استخر های شنا نیاز به تهویه سالن، وجود دارد. سالن مورد استفاده باید در درجه حرارت مناسب و رطوبت مطلوب باشد. برای تامین این درجه حرارت باید از وسایل سرمایشی و گرمایشی استفاده کرد که در این کتابچه به بررسی این مسائل نمی پردازیم و تنها به نوع سیستم تامین کننده این حرارت و رطوبت اشاره خواهد شد.

مقدمه طراحی موتورخانه استخر شنا

این مقاله در ۵ فصل به بررسی محاسبات مورد نیاز جهت تجهیزات موتورخانه یک استخر شنا می پردازد.

۵ فصل شامل:

۱٫ مقدمه استخر

۲٫ گرمایش استخر

۳٫ فیلتراسیون استخر

۴٫ سیستم پمپاژ

۵٫ یک مثال طراحی موتور خانه استخر کامل حل شده با توجه به فصول آموزش داده شده.

با پیشرفتهایی که در چند سال اخیر حاصل شده است، شیوه ها و مفاهیم طراحی استخرها تغییر پیدا کرده و ویژگی های جدیدی به آنها اضافه شده است. طرح های جدید با توجه به توصیه های مشاوران استخرسازی درباره چیدمان، استقرار و شکل استخر تهیه می شوند. مهندسان تاسیسات نیز باید مطابقت داشتن کلیه تجهیزات استخر را با مقتضیات جریان و فیلتراسیون آن مورد بررسی قررار داده و تایید کنند. البته ملاحظات دیگری چون سیستم های الکتریکی، نوع پمپ ها، نوع فیلترها و شیمی آب نیز وجود دارند.

سازندگان استخرها باید بخوبی با تجهیزات مورد استفاده در استخرها، رنگها و پرداختهای سطوح، شیمی آب، پمپاژ مکانیکی،فیلتراسیون، سیستمهای گرمایش و الکتریکی آشنایی داشته باشند.

استخر شنا (موتورخانه  استخر شنا)

استخر های شنا برای کاربری های مختلفی مورد استفاده قرار می گیرند که بنا بر کاربری آن، دارای قسمت­های متفاوتی می باشند.

یک استخر عمومی، دارای بخش هایی است که در زیر به آن اشاره می کنیم:

  1. سالن استخر
  2. استخر شنا
  3. جکوزی
  4. سونا بخار
  5. سونا خشک
  6. حوضچه آب سرد
  7. ورودی
  8. رخت کن
  9. دوش ها
  10. دستشویی ها

برای عملکرد بهینه ی این بخش ها نیاز به یک سیستم تاسیساتی یکپارچه است تا بتواند محیطی مناسب را برای شناگران تامین کند. برای برآورد این نیاز، تاسیسات یکپارچه ای را در فضایی به نام موتورخانه استخر تعبیه می کنند.

موتورخانه های معمولی استخر دارای تجهیزات زیر می باشند:

·        دیگ آبگرم

·        دیگ بخار

·        سختی گیر

·        فیلتر شنی

·        مبدل حرارتی

·        منبع کویل دار

·        موگیر

·        پمپ

·        شیر آلات و اتصالات

طراحی موتورخانه استخر شامل ۳ بخش کلی می باشد.

·        بخش اول واحد گرمایش

·        بخش دوم تصفیه آب

·        بخش سوم پمپاژ

برای بررسی موتورخانه ی یک استخر لازم است تا تک تک واحد های استخر به صورت مجزا مورد بررسی قرار گیرند تا تمامی تجهیزات مورد نیاز برای ایجاد آسایش شناگران مشخص شود.

آب مناسب استخر

آب حیاتی ترین پارامتر استخر است.

 آب شهر با دمای ۱۰-۲۰ درجه سانتی گراد (بسته به شهر و یا کشور مورد استفاده) وارد موتورخانه شده و این آب قبل از ورود به استخر می باید مراحلی را طی کند، به دمای آسایش انسان نزدیک شود و در استخر مورد استفاده قرار گیرد، آب شهر همچنین باید سختی گیری شده و تصفیه گردد و در مراحلی مواد شیمیایی نظیر کلر به آب اضافه گردد تا ذرات و مواد مضر آن گرفته شود.

آب مورد استفاده در استخر شنا امکان جذب میکروب و ویروس را دارد و باید همواره از سلامت آن اطمینان حاصل کرد. برای مقابله با این مشکلات از فیلتر ها و مواد شیمیایی استفاده می شود.

یکی دیگر از مشکلات مربوط به آب در سیستم موتورخانه استخر، سختی آن است که همه ساله میلیونها دلار در جهان صرف نگهداری و تعمیرات تجهیزات و لوله‌کشی‌های آسیب دیده از آن می‌شود.

مکانیزم ایجاد سختی آب بدین صورت است که بخار آب در جو چگالیده شده، دی اکسید کربن هوا را در خود حل می‌کند و تشکیل اسید ضعیفی بنام اسید کربنیک می‌دهد. این اسید همراه با قطرات باران به زمین می‌بارد. از خاکهای سطحی عبور کرده و به بستر‌های سنگی زیر زمینی که معمولاً سنگ آهک می‌باشند می رسد، سنگ آهک مخلوطی از کربنات کلسیم و منیزیم است. اسید ضعیف، آهک را در خود حل می‌کند و موجبات سختی آب را فراهم می‌آورد. برای مقابله با این مشکل از سختی گیر استفاده می شود.

تاسیسات سالن استخر

استخر ها به دو صورت سرباز و سرپوشیده مورد استفاده قرار می گیرند.

 در صورت سرپوشیده بودن استخر های شنا نیاز به تهویه سالن، وجود دارد. سالن مورد استفاده باید در درجه حرارت مناسب و  رطوبت مطلوب باشد. برای تامین این درجه حرارت باید از وسایل سرمایشی و گرمایشی استفاده کرد که در این کتابچه به بررسی این مسائل نمی پردازیم و تنها به نوع سیستم تامین کننده این حرارت و رطوبت اشاره خواهد شد.

در استخر های سرباز، نیاز به تهویه محیط وجود ندارد و تنها آب استخر باید از لحاظ تمیزی و درجه حرارت مورد بررسی قرار بگیرد.

تاسیسات جکوزی

جکوزی در دمای مطلوب بین ۳۶ تا ۴۲ درجه کار می کند و باید آبی تمیز داشته باشد. برای تامین این شرایط نیاز به تاسیساتی است که در زیر نمای شماتیک این سیستم نشان داده می شود. جکوزی ها دارای سیستم های جت پمپ هستند تا با فشار آب و برخورد آن به بدن شناور، آب درمانی جکوزی تکمیل گردد.

تاسیسات سونای بخار

برای بهره برداری مناسب از سونای بخار، باید رطوبت نسبی تا ۹۹ درصد را برای آن فراهم کرد. برای ایجاد این شرایط لازم است تا با استفاده از تاسیسات نشان داده شده در شکل زیر این محیط را برای استفاده مهیا کرد.

حوضچه آب سرد استخر

برای استفاده از سونای خشک نیاز به نصب تاسیسات در موتورخانه نمی باشد و در این قسمت به بررسی آن نمی­پردازیم.

حوضچه آب سرد

برخی از پزشکان، فواید بسیار زیادی را برای استفاده از حوضچه های آب سرد بر می شمرند. برای عملکرد صحیح حوضچه های آب سرد، می توان راه های مختلفی را انتخاب نمود. در بعضی از استخر ها از سیستم های سرمایش مانند چیلر کمک می گیرند تا درجه حرارت این حوضچه را پایین نگاه دارند.

ورودی و رخت کن

در سالن ورودی و رختکن یک استخر، باید با تهویه مناسب و استفاده از سیستم های سرمایشی و گرمایشی، محیطی آرام را برای شناگر ایجاد کرد.

برای طراحی تاسیسات این دو قسمت مشابه کتاب های طراحی تهویه مطبوع همچون کتاب کریر عمل می کنیم.

دوش ها و دست شویی ها

آب بهداشتی مناسبی که برای دست شویی و دوش ها مورد نیاز است باید در درجه حرارت مناسب در اختیار شناگران قرار گیرد که برای تامین این آب باید از تاسیساتی همچون نمای شماتیک زیر استفاده کرد. در این نما نحوه سیرکولاسیون آب و تجهیزات مورد استفاده برای گرمایش این آب نشان داده شده است.

حال پس از بررسی اجمالی بخش های مختلف استخر و تاسیسات مورد استفاده برای آن ها، به محاسبات سیستم های تاسیساتی برای استخر شنا می پردازیم.

برای راحت تر شدن محاسبات مطلب را در ۳ فصلِ گرمایش، فیلتراسیون و پمپاژ  ارائه می کنیم و در انتها نیز به حل مثالی برای استخر می پردازیم.

گرمایش استخر

 مهمترین بخش موتورخانه استخر سیستم گرمایشی آن می باشد، برای گرمایش آب و محیط استخر نیاز به یک منبع گرمایی مانند بویلر داریم. برای اطلاع از ظرفیت بویلر و مشعل باید کلیه تلفات حرارتی استخر که شامل موارد زیر است را درنظر گرفت.

·        اتلافات حرارتی از سطح و دیواره استخر (Q1)

·        گرمای مورد نیاز برای پیش گرمایش استخر، در زمان راه اندازی (Q2)

·        بار استحمامی افراد و میزان مصرف در دوش ها و دستشویی ها (Q3)

·        بار گرمایشی سالن سرپوشیده استخر (Q4)

·        بارهای گرمایی برای جکوزی (Q5)

حال به ترتیب طریقه محاسبه Q1 تا Q4 را شرح می دهیم.

و بعد از آن به بررسی بار های حرارتی لازم برای جکوزی می پردازیم

۱) طریقه محاسبه اتلاف حرارتی از سطح و آب جبرانی (Q1)

معمولا برای یک استخر ۳ نوع از اتلافات حرارتی را در نظر می گیرند.

·        اتلاف حرارتی توسط آب جبرانی

·        اتلاف حرارتی از سطح و تبخیر سطحی

·        اتلاف حرارتی از دیواره ها و کف استخر (بسیار ناچیز است و در نظر گرفته نمی شود)

اتلاف حرارتی توسط آب جبرانی

اصولا به ازای هر شناگر در حدود ۱۰ الی ۲۰ لیتر آب با چسبیدن بر روی بدن شناگران و فعل و انفعالات شناگران تلف می شود. بار حرارتی به ازای این اتلاف برای هر ۱۰۰ نفر حدود ۳۰,۰۰۰ kcal/h است.

باید ذکر کرد شناگران بنا بر وزن و میزان فعالیت خود، انرژی ما بین ۴۰۰ تا ۷۰۰ کیلو کالری در ساعت (بسته به وزن و نوع شنا) را مصرف می کنند که به محیط استخر و آب استخر اضافه می شود این انرژی امکان دارد در زمانی که تعداد افراد داخل اسختر بالا رود، عدد قابل ملاحظه ای گردد. اما چون ممکن است در یک زمان مشخص (برای مثال هنگام تعویض سانس استخر) تعداد شناگران بسیار کم باشند نمی توان از این انرژی اضافه شده به استخر استفاده کرد و در این صورت آن را به عنوان یک ضریب اطمینان در طراحی استخر در نظر می گیریم.

برای مثال در زمانی که ۱۰۰ شناگر همزمان در آب شنا کنند عددی بالغ بر ۴۰۰۰۰ کیلوکالری انرژی به آب و محیط اضافه می گردد که نمی توان از آن به عنوان یک انرژی همیشگی بهره جست.

بعضی از طراحان استخر انرژی تلف شده از آب هدر شده توسط شناگران و فعالیت آنها را با این انرژی سر به سر گرفته و مد نظر قرار نمی دهند که به عنوان یک طراحی محافظه کاران این کار درست نیست.

اتلاف حرارتی از سطح و تبخیر سطحی

کل تلفات حرارتی از سطح استخر را محاسبه می کنیم. اطلاعات اولیه استخر شامل دماهای ورودی آب شهر و دمای هوا، سرعت باد و گرمای نهان را داریم، با این  اطلاعات تلفات اولیه قابل محاسبه است. با توجه به کتاب اشری (ASHRAE)   دو فرمول زیر برای حالات استخر آرام و فعال در دسترس قرار دارد :

W=(95+0.425 v)(pw– pa)/Y         (۱

 W=(69+0.35v)(pwpa)/Y             (۲

 W : میزان تبخیر   ib/h.ft2

  v: سرعت باد در سطح ft/min

Pw:  فشار بخار اشباع در دمای آب  in.Hg

Pa :  فشار بخار اشباع در نقطه شبنم  in.Hg

Y : گرمای نهان در دمای استخر  Btu/lb

نرخ تبخیر برای استخر آرام، که توسط “معادله ۲” محاسبه شده، تقریبا ۷۴% مقداری است که از “معادله ۱” اشری بدست می آید.

طریقه محاسبه اتلاف حرارتی از فرمول بالا به صورت کامل در مثال ۱ ذکر شده است.

این در حالیست که برای راحت تر شدن محاسبات، جدول زیر به ازای اختلاف دماهای ثابت به درجه فارنهایت، ارائه شده است.