حل مسئله انتخاب تجهیزات کامل  استخر

مقدمه ای بر محاسبه و طراحی انتخاب تجهیزات کامل  استخر

انتخاب تجهیزات استخر و محاسبه تجهیزات مکانیکی موتورخانه استخر و طراحی آن امروزه جز یکی از وظایف اصلی مهندس تاسیسات مکانیکی پروژه می باشد ، اگرچه هنوز در مورد طراحی استخر و انتخاب تجهیزات استخر  آن از سوی مقررات و آیین نامه های در کشور تدوین نشده است و تنها ایین نامه و مرجع قابل اعتماد  کمیته های طراحی و انتخاب تجهیزات استخر و کد های ایالتی می باشند ،تجربه نشان داده است وقتی  آموزش طراحی پروژه ای در قالب یک  مسئله عنوان میشود خروجی آموزشی مطالب درصد بسیار قابل توجهی است و از طرفی کاربر تمام سوالاتی که ممکن است برای خود پیش بیاد در روند حل مسئله انتخاب تجهیزات کامل  استخر پاسخ آن را دریافت می کند

نکات مهم قبل از شروع محاسبات مورد نیاز تجهیزات استخر 

1. در استخر های قهرمانی و بزرگ و سرپوشیده سه معقوله مهم قابل محاسبه یک مهندس تاسیسات را به چالش می کشد که عبارت است از :
2. طراحی مدار تصفیه و گردش آب استخر در جهت کاهش آلودگی اب استخر
3. طراحی مدار گرمایش و کنترل دمای آب استخر  برای گرم کردن و جلوگیری از مصرف انرژی
4. طراحی سیستم تهویه مطبوع سالن استخر به منظور کاهش رطوبت

 یک استخر عمومی با دو تخته شیر جه یک متری با به ابعاد  12.5 متر عرض و طول 25 متر در نظر بگیرید ، اگر عمق این استخر با شیب یکنواخت از 1.2 به 3 متر برسد  مطلوب است لازم به ذکر است که دمای سوله سالن استخر را 29 تا 30 درجه سانتیگراد در نظر بگیرید 

• طول لوله کشی مسیر رفت از محل موتورخانه تا استخر 80 متر 
• طول لوله کشی مسیر برگشت از محل موتورخانه تا استخر 72 متر می باشد مطلوب :

1. حجم مخزن متعادل سازی
2. محاسبه حداکثر تعداد شناگران مجاز در استخر
3. محاسبه پمپ های تصفیه استخر
4. انتخاب و محاسبه فیلتر های شنی
5. محاسبه بار گرمایشی  آب استخر
6. محاسبه و انتخاب ظرفیت مبدل های حرارتی استخر
7. تعداد پمپ های مورد نیاز کلی برای این استخر

حجم مخزن متعادل سازی چیست ؟

مخزن های متعادل سازی گامی بسیار مهم و با ارزش در زمینه صرفه و جویی در مصرف انرژی می باشد ، در واقع این مخزن پذیرایی آب گرمی که ساعت ها برای آن انرژی صرفه شده و از رفتن به دوباره سیستم تصفیه و گرمایش مجدد که باری اضافه به همراه مصرف زیادی انرژی به همراه دارد ، جلوگیری میکندقبل از شروع سانس 60 تا 80 درصد آب برشگتی از گاتر یا سریز های پیرامونی استخر به موتورخانه برمیگردد ، حال وقتی شناگران با شروع سانس به استخر وارد می شوند ،سطح آب به طور ناگهانیی بالا آمده و مقداری زیادی آب بدون اینکه از طریق گاتر یا گریل وارد موتور خانه شوند ، از طریق گند آب روها و مجاری فاضلاب به دور ریخته می شوند ، و سیستم دوباره مجبور است آب سرد تازه شهری را جایگیزن و برای آن انرزی زیادی صرف کند تا به دمای مطلوب برسد .

مخزن متعادل سازی مخزنی است که با شروع سانس و بالا آمدن ناگهانی آب استخر پذیرای آب گرم درون کاسه می باشد و پس از اتمام سانس با خروج شناگران که سطح اب پایین می آید با پمپ شناوری که درون آن تعبیه شده است ، همان آب به کاسه استخر برمیگردد.

محاسبه حجم مفید کاسه استخر :

می دانیم به ازای هر تخته شیرجه یک متری 28 متر مربع از مساحت استخر را غیر مفید درنظر میگریم پس :

محاسبه تعداد شناگران :

در استخر های معمولی به ازای هر 1.5 متر مربع 1 شناگر  قرار میگرید ، در استخر های لوکس این عدد به 4.5 متر نیز می رسد

محاسبه حجم مخزن متعادل سازی :

به طور متوسط اگر یک شناگر تمام زیر آب برود ، در حدود 57 لیتر آب استخر را اشغال میکند

از ظرفی فرض کنیم 25 درصد از شناگران در قسمت عمیق و 75 درصد نیز در قسمت کم عمق حضور دارند ،پس بات توجه به 57 لیتر بالا ، در ناحیه کم عمق 90 درصد و در قسمت کم عمق 75 درصد این حجم در آب فرو رفته است پس حجم مخزن تعادل برابر است با :

محاسبه پمپ های تصفیه استخر

پمپ های تصفیه استخر تابع دو عامل مقدار آب موجود در استخر و نرخ تصفیه اب استخر می باشد ، در این قیمت چون فقط به روند حل مسئله طراحی استخر می پردازیم ،  برای دانستن مطالب بیشتر در مورد نرخ تصفیه اب استخر و عوامل موثر در انتخاب پمپ های استخر از لینک مطالب زیر استفاده فرمایید

دبی کل لازم برای تصفیه استخر با توجه به نرخ تصفیه آن 6 بار در شبانه روز به این معنی است که 109 متر مکعب در ساعت لازم است تا توسط پمپ های استخری 6 بار در شبانه روز کل آب استخر از فیلتر عبور داده شود

محاسبه هد پمپ های تصفیه استخر

به طور کلی عوالملی که بر سر راه یک سیستم بسته میگیرد و باع ایجاد افت در  طول این مسیر بسته سیرکولاتوری میگردد ، به عنوان هد پمپ تصفیه استخر  قلمداد می شود ، این تجهیزات بسته نوع جنس ، طراحی و شرکت تولید کننده دارای افتی خاص می باشند که باید از کاتالوگ شرکت سازنده استعلام گردد ، ولی چون شرکت های تولید کننده علاقه ای به درج افت فشار دستگاه تولیدشان ندارد ، جدول زیر برای افت فشار انواع تجیهزات استخر قابل استفاده می باشد

در سیستم تصفیه استخر این عوامل و پارارمترهای ایجاد افت 6 مورد اصلی ناشی از تجهیزات و لوله کشی استخر می باشد که از فرمول زیر میتوانید استفاده کنید تا هد پمپ استخر های بزرگ را به راحتی محاسبه کنید

نکته مهم :

پس با جایگزاری و استفاده از جدول افت فشار و با رعایت این نکته که فیلتر شنی و موگیر باید در حالت کثیف عدد افت فشار را انتخاب کنیم خواهیم داشت

انتخاب پمپ تصفیه استخر برای مسئله فوق

با در دست داشتن دبی و هد به دست آمده به راحتی می توان پمپ مورد نظر را انتخاب کرد ، ولی توصیه ای که می شود ، به جای اینکه از یک پمپ با دبی 109 مترمکعب و هد 43  متر   استفاده کنیم  از سه دستگاه پمپ  که دو دستگاه آن اصلی و یک دستگاه آن به صورت رزرو در حالت موازی بهم در مدار قرار میگیرند با مشخصات دبی 54.5 مترمکعب و هد 43 متر به سراغ کاتالوگ می رویم

1. باتوجه به هد دبی پمپ به دست آمده مجبور به استفاده از پمپ های زمینی هستیم ، باتوجه گران بودن و همچین عدم موجودی کامل پمپ های زمینی خارجی از پمپ های با کیفیت شرکت پمپ ایران  که قابلیت کارکرد مدت زمان طولانی دارند استفاده میکنیم ، با توجه به سیرکولاتور بودن این پمپ ها ، باید از دینام های 1450 دور استفاده کنیم
2. استفاده از نمودار همپوشانی برای انتخاب پمپ بهترین آ سوده ترین راه انتخاب می باشد
3. اگر با موتور 1450 قصد انتخاب داشته باشیم مدل با توجه به نمودار مدل 80-400  با قدرت موتور 30 کیلووات مورد نظر ما می باشد که باتوجه به قدرت زیاد دینام خیلی گران و هم اشغال فضای از موتورخانه استخر را به دنبال خواهد داشت
4. اگر با موتور 2900  قصد انتخاب داشته باشیم مدل با توجه به نمودار مدل 200-50  با قدرت موتور 11 کیلووات مورد نظر ما می باشد که باتوجه که از نظر اقتصادی مقرون به صرفه بوده و فضای زیادی اشغال نخواهد کرد
5. البته که 1450 دور الویت ما می باشد  ،ولی شاید بزرگترین ایراد پمپ های زمینی برند های داخلی همین موضوع باشد که در فشار های بالا تنوع بالایی برای انتخاب نداریم

 محاسبه فیلتر شنی برای مسئله فوق

در استخر های بزرگ قهرمانی معمولا ما از فیلتر های شنی فلزی که به نوع راندمان پایین معروف هستند استفاده می کنیم ، نکته ای که باید در اینجا بیان شود این است که دبی به دست آمده در قسمت قبل ،همان دبی خروجی از فیلتر شنی نیز هست ، لذا این نکته اینجا اهیمت پیدا میکند که دبی خروجی از فلیتر های شنی باید با دبی پمپ تصفیه برابر باشد یعنی 54.5 مترمکعب که برابر با 239 gpm  می باشد

قطر هر فیلتر شنی مسئله استخر ما باید سه متر با شد ، با داشتن قطر و دبی خروجی به کاتالوگ مراجعه کرده می توان فیلتر شنی مورد نظر را انتخاب کرد

محاسبه بار گرمایشی  آب استخر

اانواع تلفات حرارتی که دریک استخر موجود می باشد و باید محاسبه گرد به شرح زیر میباشد

1. Q 1  تلفات حرارتی ناشی از تبخیر آب
2. Q 2  خروج آب از کاسه استخر
3.  Q 3  بار گرمایش ابتدایی استخر
4.  Q 4  بار حرارتی هواساز
5. Q 5  بار حرارتی استحام دوش های استخر

حال نکته ای باید رعایت شود این است که ، بار کلی استخر ، مجموع بار های فوق نیست ، متاسفانه بسیاری از مهندسین جمع بارهای فوق را به عنوان بار کلی حرارتی استخر قلمداد می کنند ،ولی  هر کدام از سیگما Q  هایی که بیشتر بود به عنوان Q کلی استخر در نظر گرفته شود

Q 1  تلفات حرارتی ناشی از تبخیر آب

برای به دست آوردن این بار حرارتی باید دمای آب استخر و دمای هوای سوله استخر را داشته باشیم که هردو اینا در مسئله عنوان شد ، حتی اگر دمای سوله استخر را نداشتین دو تا سه درجه بیشتر از دمای آب استخر ف به عنوان دمای هوای سوله درنظر بگیرید (نکته پدر مادر دار )

حال با در دست داشتن اختلاف دما به جدول مراجعه کرده و مقدار آهنگ اتلاف حرارت را بر واحد سطح شار قرائت میکنیم ، این عدد برابر 105 بی تی یو بر فوت مربع در ساعت می باشد که باید در مساحت دهانه استخر ضرب شود پس :

Q 2  خروج آب از کاسه استخر :

خروج اب از کاسه استخر به منزله جایگزنی آن با اب جدید شهری است که قاعدتا سرد می باشد ، این خروج اب توسط شناگران به هنگام خروج از کاسه استخر رخ می دهد که تقریبا هر شنا 10 لیتر آب با خود جا به جا می کند

Q 3  بار گرمایش ابتدایی استخر

مقدار حرارتی است که باید طی 36 ساعت به آب استخر داده شود تا دمای آن از دمای آب شهری 10 درجه به 27 درجه برسد ، البته دمای آب شهری در خیلی از شهرها به 8 درجه نیز میرسد

Q 4  بار حرارتی هواساز

بار حرارتی هواساز نیز فرض کنیم از خروجی نرو افزار کریر   باشد

Q 5  بار حرارتی استحام دوش های استخر 

برای 171 شناگر که در حال استفاده از استخر می باشند باید برا حرارتی دوش آبگرم برای استحمامشان در نظر بگیریم ، تا ظرفیت منبع کویلی تولید آبگرم بهداشتی این افراد را بتوانیم تعیین کنیم

این آخرین باری حرارتی بود که ما ملزم به محاسبه آن بودیم ، حال باید سیگما q  های مورد نظر را طبق فرمول بررسی کنیم و با نهایی گرمایش استخر ،که همان ظرفیت بویلرهای گرمایشی برای 5 مورد تلفات حرارتی می باشد که محاسبه کردیم

پس بار نهایی گرمایش آب استخر مقدار Q می باشد که بیشتر سیگما را دارد

محاسبه و انتخاب ظرفیت مبدل های حرارتی استخر

ظرفیت مبدل حرارتی استخر با تئوجه به ظرفیت حرارتی بویلر به دست می آید ، در واقع Q  هایی که با این ظرفیت مبدل دخیل هست که تا بار زیر می باشند

1. Q 1  تلفات حرارتی ناشی از تبخیر آب
2. Q 2  خروج آب از کاسه استخر
3.  Q 3  بار گرمایش ابتدایی استخر

در واقع ظرفیت مبدل حرارتی که باید پاسخگوی گرمایش آب استخر باشد ،493 کیلووات باید ظرفیت داشته باشد ، اما چیزی که ما باید به عنوان مهندس طراح در مبدل حرارتی به دست آوریم فوت حرارتی مبدل می باشد که به طور سرانگشتی 246 فوت معادل دو دستگاه مبدل حرارتی پوسته لوله 120 فوت می باشد

البته محاسبه فوت حرارتی مبدل نیز با استفاه از فرمول زیر به دست می آید