گرم کردن آب استخر

محدوده متداول دمای آب استخرها

در استخرها بدن انسان در میان یک سیال به عنوان محیط واسطه برای انتقال حرارت قرار می گیرد. در داخل استخر نیز برای آن که افراد احساس خوشایندی داشته باشند و در دراز مدت سلامت آن ها به خطر نیفتد،دمای آب باید در محدوده مناسبی قرار داشته باشد.

ساخت استخر

مطالعات پزشکی حاکی از آن است که دمای 28درجه سانتی گراد مناسب ترین دما برای استخرهای تفریحی از حیث حفظ سلامت بدن شناگران به شمار می رود.

در دماهای کمتر از 26 درجه سانتی گراد گرمای بدن به سرعت به محیط اطراف آب استخر منتقل می شود که برای شناگرانی که مدت زیاد ی در آب می مانند اصلا خوشایند نیست.

کنترل دمای آب

در استخرها برای کنترل دمای آب و هوای استخرها از دو ترموستات استفاده می شود.به طوری که برای کنترل دمای آب آن از یک ترموستت دیگر سفاده می شود .به ترموستات هایی که برای کنترل دمای آب مورد استفاده قرار می گیرند اصطلاحا آکوستات گفته می شود.

این نوع ترموستات ها مجهز به حسگر مستغرق هستند و معمولا در دامنه دمایی 38-132 درجه سانتی گراد کاربرد دارند.

برخی از آکوستات ها فارغ از کنترل دمای آب گرم از طریق روشن و خاموش نمودن دیگ عملیات دیگری مانند روشن و خاموش کردن پمپ،کنترل گردش آب در مناطق مختلف ،چرخه کارکرد مشعل،کنترل حد بالا و پایین سطح آب را نیز بر عهده دارند.

بهره ها و تلفات گرمایی استخرها

به دلیل حجم بالای آب استخر،تعیین سریع دمای آب بهیچ وجه ممکن نیست.استخرها نیز در واقع همانند یک منبع ذخیره انرژی با بهره ها و تلفات گرمایی مصوص به خود هستند.

به عبارت دیگر جریان انرژی دائما در استخرها بر قرار است.مقدار انرژی گرمایی ذخیره شده در استخر بر مبنای دمای آب تعیین می شود.

بهره های گرمایی ناشی از نور جذب شده خورشید و گرمای اضافه شده به آب به واسطه گرمکن ها از جمله عوامل افزیش دمای آب به شمار می روند.

تلفات گرمایی استخرها نیز شامل انتقال حرارت از استخر به هوای اطراف و تلفات حرارتی از پوسته استخر است که موجب کاهش دمای آب می شود.

تلفات گرمایی استخرها عباتند از:

-تبخیر آب استخر

-انتقال حرارت رسانایی

-انتقال حرارت جابجایی

-انتقال حرارت تشعشعی

تلفات گرمایی در درجه اول در سطح آب و به واسطه تبخیر آب استخر ،انتقال حرارت رسانایی،انتقال حرارت جابجایی و انتقال حرارت تشعشعی رخ می دهد.

به استثنای استخرهای رو زمینی و در موارد بسیار خاص که بسترهای آب زیر زمینی سرد در زیر پوسته استخر جریان دارند،اتلاف حرارت از پوسته استخر شامل جداره ها و کف معمولا در مقایسه با سایر تلفات حرارتی به قدری ناچیز اس که در محاسبات از آن صرفه نظر می شود.

دلیل عدم عایق کاری پوسته استخر نیز همین مساله است.

تلفات تبخیری

تلفات تبخیری هنگامی رخ می دهد که آب از سطح استخر تبخیر شده و به صورت بخار آب به هوا می رود.تبخیر آب استخر علاوه بر کاهش دمای آب موجب اتلاف شدید آب و به هدر رفتن مواد شیمیایی مورد استفاده در آن نیز می شود .علت کاهش دمای آب تحت تاثیر تبخیر آن است که برای آن که آب تبدیل به بخار شود باید گرمایی معادل با گرمای نهان تبخیر خود را دریافت کند.

لذا در هنگام تبخیر این مقدار گرما از آب سطح استخر گرفته می شود که نتیجه آنسرد شدن آب استخر است.

تلفات رسانایی و جابجایی

ارتباط تنگاتنگی با نرخ تبخیر آب استخر دارند.تلفات رسانایی و جابجایی هنگامی رخ می دهد که انرژی گرمایی از سطح استخربه هوای سرد پیرامون

می شود.به عنوان یک قاعده کلی تلفات رسانایی و جابجایی در استخرهای سرباز با افزایش سرعت بادو در استخرهای سرپوشیده با افزایش جریان هواروی سطح اب افزایش می یابد.

کاهش دمای محیط و افزایش دمای آب نیز از جمله عواملی هستند که منجر به افزایش تلفات رسانایی و جابجایی می شوند.

در باره اتلاف گرما به واسطه انتقال حرارت رسانایی به زمین نیزباید گفت زمین به طور ذاتی یک عایق حرارتی محسوب می شود.

بنابراین تلفات گرمایی رسانایی برای استخرهای زمینی معمولا کمتر از ده درصد از مقدار کل تلفات گرمایی استخر را در بر می گیرد.بنابراین به استثنای موارد خاص که جریان های آب زیر سطحی سرد در منطقه وجود دارد،زمین بیش از آنکه یک منبع اتلاف گرما باشد به صورت یک عایق حرارتی عمل می کند که از اتلاف گرما از طریق پوسته استخر نیز جلوگیری به عمل می آورد.

تلفات تشعشعی

تلفات گرمایی تشعشعی هنگامی رخ می دهد که انرژی گرمایی آب مستقیما به واسطه انتقال حرارت تشعشعی به محیط اطراف منتقل شود .

به طور کلی قابلیت تشعشع یا ضریب صدور تممی مواد عددی بین صفر و یک است.ضریب صدور در واقع معیاری از قابلیت تشعشع یک ماده به شمار می رود.

هرچه مقدار ضریب صدور یک ماده به عدد یک نزدیکتر باشد به معنی آن است که ماده تابنده بهتری است و قابلیت بیشتری برای انتقال حرارت تشعشعی دارد.

جسم سیاه در واقع یک تابنده ایده آل است که ضریب صدور آن برابر یک است و بنابراین بیشترین قابلیت تشعشع را دارد .

منظور از جسمی نیست که لزوما رنگ سیاه داشته باشد بلکه این اصطلاح تنها برای اشاره به تابنده ایده آل با ضریب صدور یک به کار می رود.

از جمله عواملی که بر مقدار ضریب صدور تاثیر گذار است می توان به جنس ماده و میزان صیقلی بودن سطح اشاره کرد.

به طور تقریبی تلفات گرمایی تشعشعی تقریبا سی درصد از تلفات گرمایی آب استخر را به خود اختصاص می دهد.در استخرهای سر باز تلفات تشعشعی به ویژه در روزهایی که آسمان صاف است بیشتر می شود.کاهش رطوبت نسبی و افزایش دمای آب استخر نیز بر افزایش تلفات تشعشعی تاثیر گذار است.

بهره های گرمایی استخرها

استخرهای سربازو استخرهای سرپوشیده ای که در معرض تابش خورشید هستند همواره بخشی از انرژی تشعشعی خورشید را به خود جذب می کنند.

مقدار نور خورشید جذب شده توسط استخر بر مبنای مقدار نور رسیده به کاسه استخر ضرب در بخشی از نور که واقعا جذب می شود تعیین می شود.

عواملی مانند موقعیت جغرافیایی،دوره زمانی و مقدار سایه اندازی بر روی استخر بر مقدار انرژی تشعشعی جذب شده توسط آب تاثیر گذار هستند .بخشی از نور خورشید که توسط آب یا پوسته استخر جذب نمی شود،به اطراف منعکس می شود.

محاسبه ظرفیت گرمایی مورد نیاز

دمای مطلوب برای آب استخرهای شنا به طور متوسط 27 درجه سانتی گراد است.بسیاری از سازندگان گرمکن ها و دیگ ها مدل های مخصوصی را نیز به منظور گرمایش آب استخر به بازار عرضه می کنند.

گرمکن استخرها معمولا پیش از تجهیزات تصفیه آب نصب می شود.

محاسبه شرفیت گرمکن ها باید با در نظر گرفتن ملاحظات زیر انجام گیرد:

-انتقال حرارت رسانایی از طریق جداره و کف استخر

-انتقال حرارت جابجایی در سطح استخر

-انتقال حرارت تشعشعی از سطح استخر

-نرخ تبخیر آب از سطح استخر

انتخاب گرمکن ها

به طور کلی برای انتخاب گرمکن ها باید به دو عامل تعیین کننده توجه داشت:

1. ظرفیت خروجی گرمکن

2. هزینه کارکرد آن

عوامل موثر بر انتخاب گرمکن استخرها شامل سطح آب استخر، اختلاف دمای آب استخر، دمای متوسط هوا، وزش باد (در استخرهای سرباز) و جریان هوا روی سطح آب ( در استخرهای سرپوشیده)، رطوبت نسبی هوای محیط و دمای سرد شدن شبانه می شود.

ملاحظاتی که باید در مرحله انتخاب گرمکن مورد توجه قرار گیرد عبارتند از:

• آیا استخر (سرباز) در یک منطقه با وزش باد زیاد واقع شده است؟

• حجم آبی که باید توسط گرمکن گرم شود چقدر است؟

• سطح کاسه استخر چقدر است؟

• دمای متوسط آب که گرمکن باید آن را تا دمای مطلوب برساند چقدر است؟

ظرفیت گرمکن استخرها باید بر مبنای دمای مطلوب آب و زمان مورد نظربرای رسیدن آب به آن دما محاسبه شود. برای انتخاب صحیح گرمکن استخر و جکوزی ابتدا باید حجم آب موجود در آن را محاسبه کرد. ضمن آن که آگاهی از سطح آب استخر نیز بر محاسبات تاثیر گذار است. چرا که بخش عمده از اتلاف گرمایی آب استخر از سطح آن انجام می گیرد. در صورتی که ظرفیت گرمکن استخر کمتر از مقدار مورد نیاز باشد، مدت زمان مورد نیاز برای گرم کردن آب استخر بسیار طولانی می شود. در مقابل اگر، گرمکن بزرگ تر از آنچه لازم است انتخاب شود، هزینه های جاری مجموعه بدون آن که مزیت چندانی به آن اضافه شده باشد به میزان قابل توجهی افزایش می یابد.

نکته دیگری که باید در هنگام انتخاب گرمکن ها توجه شود آن است که بسیاری از شرکت ها ظرفیت گرمکن های تولیدی خود را به صورت ظرفیت ورودی یا ظرفیت نامی بیان می کنند. توجه داشته باشید که مقدار محاسبه شده همان ظرفیت واقعی مورد نیاز است. همواره بخشی از ظرفیت ورودی به واسطه تهویه محفظه احتراق و تلفات حرارتی از دست می رود. بنابراین همواره باید از شرکت های سازنده مقدار واقعی ظرفیت تولیدات آن ها را جویا شوید. برای محاسبات در مواردی که اطلاعات کافی در این زمینه در دست نیست، در بهترین شرایط بازده گرمکن را هفتاد و پنج درصد در نظر بگیرید. به طوری که اگر قرار است در تمام طول سال از استخر استفاده شود، سردترین مقدار متوسط دمای آب که گرمکن باید در روزهای سرد زمستان گرم کند را نیز مورد ارزیابی قرار دهید.

روشهای صرفه جویی در مصرف انرژی

تجربه نشان داده است که در صورت استفاده از یک گرمکن بزرگ و یک گرمکن کوچک در استخرها می توان مصرف انرژی مجموعه را به میزان قابل توجهی کاهش داد.به این صورت که از گرمکن بزرگ برای گرم کردن سریع آب استخرتا دمای مورد نظر و از گرمکن کوچکتر برای جبران تلفات گرمایی در دوره کارکرد طولانی سیستم بهره گرفت.

روکش های استخرها

بنابر تحقیقات صورت گرفته نزدیک به شصت تا هفتاد درصد از تلفات حرارتی استخرها از سطح آب صورت می گیرد.بنابراین استفاده از تمهیداتی برای محدود کردن این تلفات گرمایی می توان تا حد زیادی تلفات گرمایی استخر و هزینه های آن را کاهش داد.

به کارگیری روکش ها در مواقعی که استخر استفاده نمی شود ،یکی از متداولترین و بهترین گزینه هابرای کاهش تلفات گرمایی استخر به شمار می روند.

بنابراین در صورت استفاده از روکش با اندازه مناسب تلفات انرژی به واسطه تبخیر آب و تلفات تشعشعی و هدایتی به میزان زیادی کاهش می یابد.

تلفات گرمایی تشعشعی یکی دیگر از تلفات عمده انرژی گرمایی در استخرها به شمار می روند.

در استخرهای سرباز صاف بودن آسمان در طول روز و شب منجر به افزایش تلفات تشعشعی استخر می شود.

در مناطق مرطوب بخش عمده ای از انرژی تشعشعی به واسطه بخار آب موجود در هوا جذب شده و مجددا به استخر باز می گردد.

تقریبا یک سوم از انرژی گرمایی خورشید از طریق انتقا ل حرارت تشعشعی مجددا به استخر باز می گردد که سطح سهم آب استخر در این بازگشت انرژی بسیار زیاد است.

بنابراین با استفاده از روکش استخر،تلفات گرمایی یاد شده به حد اقل می رسد که نتیجه آن کاهش پنجاه تا هفتاد درصد در تلفات انرژی است.مزیت استفاده از روکش های استخر را می توان در صرفه جویی در مصرف انرژی ،افزایش ضریب ایمنی در مواقعی که استخر مورد استفاده قرار نمی گیرد ،کاهش تبخیر آب ،کاهش مصرف مواد ضدعفونی کننده به واسطه جلوگیری از تبخیر آنها و جلوگیری از ورود آلاینده های خارجی به استخر خلاصه می شود.

انواع روکش های استخر

روکش های شفاف یا نیمه شفاف معمولا بهتر از روکش های تیره یا مات عمل می کنند.چرا که روکش های شفاف با عبور دادن نور خورشید در طول روز امکان استفاده از آن را فراهم می آورند.

با استفاده از روکش بر روی استخر می توان دمای آب را به اندازه 9 تا 18 درجه سانتی گراد افزایش داد.

البته مقدار دقیق آن به مدت زمان استفاده از روکش ،وضعیت تابش خورشید در این مدت و نوع روکش بستگی دارد.هرچند که استفاده از روکش و باز و بسته کردن آن مستلزم صرف وقت و انرژی است.

اما روکش ها ارزان ترین و ساده ترین روش برای صرفه جویی در مصرف انرژی استخرها به شمار می روند.

این روکش ها از از جنس های مختلفی مانند پلی پروپیلن،وینیل یا سایر مواد مقاوم در برابر اشعه فرابنفش ساخته می شوند.به طور کلی روکش های استخر که به منظور صرفه جویی در مصرف انرژی مورد استفاده قرار می گیرند در سه گروه دسته بندی می شوند.

1-روکش های شفاف هوایی یا روکش های حبابی:

روکش های حبابی در واقع همان روکش های معروفی هستند که برای بسته بندی تجهیزات مختلف نیز مورد استفاده قرار می گیرند .

هوای به دام افتاده در این روکش ها همانند یک عایق حرارتی عمل نموده و از اتلاف حرارت جلوگیری به عمل می آورد.

این روکش ها مقاومت خوبی برای جلوگیری از ورود باران و برف به استخر دارند .در مقابل بخار آب نفوذ نا پذیر هستند .از مواد شفاف و نیمه شفاف ساخته می شوند .برای حفظ این روکش ها بر روی استخر در مقابل باد های معمولی ،نیازی به استفاده از بست ،طناب و موانع سنگین نیست .

مزیت این نوع عایق ها ارزان بودن آن هااست .این روکش ها همچنین در هنگام شب به عنوان عایق عمل کرده و تلفات حرارتی استخر را کاهش می دهند .البته عیب این نوع روکش ها سبک بودن و استحکام کم آنها است که ممکن است در اثر وزش باد یا افتادن اشیا بر روی آنها از روی استخر کنار روند .این روکش ها صرفا برای جلوگیری از اتلاف حرارت مناسب هستند که البته این ویژگی بسیار ارزشمندی به حساب می رود.

روکش های اسفنجی:روکش های اسفنجی نیز درست مانند روکش های حبابی صفحات نازک از اسفنج فشرده هستند که سطح استخر یا جکوزی را می پوشانند .این روکش ها از مواد عایق و غیر جاذب ساخته شده و مقاومت بالایی در برابر نفوذ بخار دارند.

قابلیت ا نتقال نور خورشید در این روکش ها چندان خوب نیست.البته این روکش ها برای جلوگیری از ورود برف و باران به استخر مناسب هستند.به منظور افزایش قابلیت دوام روکش ،جنس آنها معمولا از مواد مقاوم در برابر اشعه فرابنفش انتخاب می شود.برای نگه داشتن آنها در شرایط آب و هوایی معمولی و بادهای ملایم نیازی به استفاده از بست ،طناب و موانع سنگین نیست.

روش های گرم کردن آب استخرها

برای گرم کردن آب می توان از دو روش بهره گرفت:

1-گرم کردن آب استخر با استفاده از دیگ و مبدل حرارتی

2-گرم کردن آب استخر با استفاده از واحدهای گرمکن پیش ساخته

گرمایش آب استخر با استفاده از دیگ و مبدل حرارتی

برای گرمایش آب استخر با استفاده از دیگ و مبدل حرارتی ابتدا لازم است اشاره ای کوتاه به انواع دیگ ها ،مشعل ها،مبدل های حرارتی و سایر تجهیزاتی که باید به همراه آنها مورد استفاده قرار گیرد داشته باشیم.

دیگ ها

دیگ وسیله تهیه سیال گرم در سیستم های گرمایش مرکزی آبی و بخاری است.

دیگ ها را می توان از نظر عملکرد و یا جنس مصالح به گروه های مختلفی تقسیم بندی کرد.

دیگ های چدنی:این دیگ ها شامل قطعاتی مجزا به نام پره هستند که با بوش های مخصوص به هم متصل می شوند.

با اضافه یا کم نمودن این پره ها می توان ظرفیت گرمایی دیگ را افزایش یا کاهش داد.

با کنار هم قرار دادن این پره ها فضایی خالی در میان دیگ ایجاد می شود که محل احتراق و تشکیل شعله است .دیگ های چدنی عمر نسبتا زیادی دارند ولی در برابر ضربه شکننده هستند.

این دیگ ها همچنین به دلیل تحمل فشار کمتر نسبت به دیگ های فولادی در تاسیسات بزرگ چندان کاربردی ندارند.به دیگ ها ی فولادی در تاسیسات بزرگ چندان کاربردی ندارند .بازده دیگ های چدنی با سوخت جامد تقریبا شصت درصد و با سوخت های مایع و گازی در حدود هشتاد و پنج درصد است.

دیگ های فولادی:

این دیگ از نظر ساختار در دو گروه عمده دیگ های لوله –آتش و دیگ های لوله –آب جای می گیرند.

البته می توان این دیگ ها را از نظر ساختار در دو گروه دیگ های عمودی و افقی نیز تقسیم بندی کرد.در هر صورت دیگ های فولادی صرفنظر از نوع دارای دو بخش اصلی پوسته ای و لوله ای هستند که جنس هردو از فولاد است.

بنا به نوع دیگ یکی از بخش های دیگ (پوسته یا لوله) برای جریان آب یا سیال گرم شونده و جداره دیگر برای دود و گرمای ناشی از احتراق مورد استفاده قرار می گیرد.

اصلی ترین عیب دیگ های فولادی در مقایسه با دیگ های چدنی ،مقاومت کم آنها در برابر خوردگی است.اما به دلیل تحمل فشارهای بالا و برخورداری از ظرفیت بالای تولید آب گرم،آب داغ یا بخار در بسیاری تاسیسات گرمایشی بزرگ از این نوع دیگ ها استفاده می شود.

دیگ های فولادی لوله آتش نوعی از دیگ های فولادی هستند که در آنها آب از داخل لوله ها عبور می کند و گازهای گرم ناشی از احتراق در اطراف لوله ها حرکت میکنند.

این نوع دیگ ها دارای دو مخزن اصلی هستند که لوله هایی به موازات آنها را به یکدیگر متصل می کنند.

آب مخزن زیرین به هنگام عبور از لوله های مرتبط در تماس غیر مستقیم با شعله و گازهای گرم به بخار تبدیل شده و در مخزن خروجی جمع آوری می شود.

آب گرم بخار نشده نیز بار دیگر از مخزن جمع آوری بخار به مخزن پایین سرازیر می شود .

گردش آب از مخزن پایین به مخزن بالا و تماس با گرمای ناشی از احتراق به طور پیوسته موجبات تولید بخار را فراهم می آورد.این نوع دیگ ها اغلب در مراکز صنعتی به کار می روند و برای تهیه بخار فوق گرم 550 درجه سانتی گراد

و فشارهای بالای (160بار)مناسب هستند.

دیگ های فولادی آب گرم:

این دیگ ها ساختاری مشابه با دیگ های فولادی لوله –آتش دارند و در سیستم گرمایش مرکزی به منظور تولید آب گرم در فشار جو و دمایی کمتر از نقطه جوش آب مورد استفاده قرار می گیرد.

دمای مناسب آب خروجی از دیگ در سیستم آب گرم باز 75 درجه سانتی گراد است.

دیگ های فولادی آب داغ:

این دیگ ها ساختاری مشابه با دیگ های فولادی لوله - آتش داشته و در سیستم های گرمایش مرکزی به منظور تولید آب داغ تحت فشاری بالاتر از فشار جو مورد استفاده قرار می گیرند.دمای متداول آب خروجی از دیگ در سیستم های تحت فشار بسته آب داغ تقریبا 130درجه سانتی گراد است.

دیگ های فولادی بخار:

این دیگ ها ممکن است از نوع لوله-آتش یا لوله –آب باشند.دیگ های فولادی که برای تولید بخار به کار می روند نسبت به دیگ های فولادی که برای تولید آب گرم یا آب داغ به کار می روند تجهیزات جانبی بیشتری دارند.

پمپ های تغذیه آب کنترل کننده های جریان و فشار بخار از این جمله به شمار می روند.

مشعل ها

مشعل ها با اختلاط سوخت و هوا موجب تشکیل شعله و تامین گرمای مورد لازم برای تهیه آب گرم ،آب داغ یا بخار می شوند.

مشعل ها از نظر سوخت مصرفی در سه گروه زیر تقسیم بندی می شوند:

-مشعل های گازوییل سوز

-مشعل های گازسوز

-مشعل های دو گانه سوز(گاز سوز و گازوییل سوز)

البته در زمان نه چندان دور تجهیزات ایجاد شعله با سوخت های همچون زغال سنگ و مازوت کار می کردند که امروزه کاربرد چندانی ندارند.از نظر روش تخلیه هوا با سوخت نیز مشعل های تجهیزات گرمایشی در دو گروه زیر جای می گیرند :

1-مشعل های اتمسفریک

2-مشعل های فن دار

مشعل های اتمسفریک برای تامین هوای احتراق نیازی به باد بزن ندارند بلکه گاز با فشار خود وارد محفظه مشعل می شود و هوای لازم را بر اثر مکش به درون محفظه احتراق می کشاند.

مشعل ها صرف نظراز از نوع سوخت مصرفی دارای قسمت های کم و بیش مشابهی هستند سیستم تنظیم هوا ،سیستم جرقه ،سیستم کنترل شعله،سیستم سوخت رسانی و تجهیزات کنترلی از جمله اجزای تشکیل دهنده مشعل ها به شمار می روند.

شیر برقی نیز از جمله از تجهیزات مورد نیاز برای کنترل سوخت است که با فرمان رله اصلی،مسیر عبور سوخت را به سمت محفظه احتراق باز می کند .در مشعل های گازوییل سوخت جهت پودر کردن این شیر به یک باره مسیر سوخت را به طرف نازل گشوده و یا می بندد.اما در مشعل های گاز سوز به دلیل امکان وقوع انفجار ،شیر برقی به صورت تدریجی مسیر عبور گاز را باز نموده و شعله به آهستگی افزایش می یابد اما قطع آن به صورت دفعی و سریع انجام می گیرد.

سایر تجهیزات

پمپ سوخت:

پمپ سوخت در سیستم های جریان اجباری نقش انتقال سوخت از منابع اصلی به منابع فرعی یا روزانه را به عهده دارد واین در حالی است مخزن اصلی پایین تراز سطح نصب مخزن فرعی باشد.انتقال سوخت از محل تانک روزانه تا مشعل با استفاده از پمپی انجام می گیرد که روی خود مشعل نصب می شود.

گرمکن سوخت:گرمکن سوخت برای روان سازی و جاری نمودن سوخت کاربرد دارد.سوخت های نفتی با درجه بالا معمولا احتیاج به گرمکن دارند .در این گونه موارد،اغلب از دو گرمکن استفاده می شود .گرمکن اولیه از نوع بخاری یا آب گرم است.

سوخت پس از عبور از گرمکن اولیه در منبع ذخیره جمع آوری می شود .در مخزن فرعی نیز از یک دستگاه گرمکن برقی استفاده می شود که در صو رت سخت شدن سوخت بار دیگرآن را گرم و روان می سازد.

لوله کشی سوخت:لوله کشی سوخت از این منابع تا محل مصرف ممکن است به صورت تک لوله ای یا دو لوله ای اجرا شود .در سیستم تک لوله ای بین منبع اصلی و محل مصرف تنها از یک خط انتقال استفاده می شود.

اما در سیستم دو لوله ای که کاربرد بیشتری نیز دارد دو خط رفت و برگشت اجرا می شود .

خط لوله دوم برای انتقال مجدد مازاد سوخت به منبع استفاده می شود.

فارغ از اجرای خطوط لوله انتقال ،اجرای دو خط لوله تهویه منابع و پر کن منابع نیز ضروری است.

مبدل های حرارتی:

به طور کلی مبدل های حرارتی دارای دو مدار گردش سیال هستند که در یک مدار آب حاصل از تجهیزات مولد (دیگ ها)ور در مدار دیگر آب گرم مورد نیاز شامل آب استخر ،آب گرم مصرفی و غیره گردش می کند.

به طور کلی مبدل های حرارتی را میتوان در سه گروه زیر تقسیم بندی کرد:

-مبدل های حرارتی پوسته-لوله:

این مبد ل ها متشکل از یک پوسته استوانه ای و کوئل مسی هستند که معمولا کوئل مسیر گردش سیال ثانویه (سیال گرم شونده ) و پوسته محل عبور سیال اولیه (سیال گرم کننده )است.

-مبدل های حرارتی مستغرق:

مبدل های حرارتی مستغرق نیز در انواع مختلف صفحه ای ،لوله ای،لوله ای پیوسته ساخته می شوند.

ساختار این مبدل ها به گونه ای است که در سیال گرم شونده غوطه ور هستند .در این نوع مبدل ها ،کوئل محل گردش سیال اولیه است.

مبدل های حرارتی لوله ای:

این نوع مبدل ها از دو لوله متداخل هم مرکز تشکیل می شوند که سیالات گرم شونده یا گرم کننده در یکی از این لوله ها جریان پیدا می کنند.

در استخرها نیز متناسب با رویکری که طراح در پیش می گیرد امکان استفاده از انواع مختلف مبدل های حرارتی به صورت سری یا موازی برای تامین ظرفیت گرمایی مورد نیاز در بخش های مختلف مجموعه وجود دارد .

شیوه انتخاب مبدل حرارتی برای استخرها هیچ تفاوتی با سایر کاربردهای متداول ندارد.

تنها مساله ای که باید مورد توجه قرار گیرد آن است که جنس مبدل باید به گونه ای انتخاب شود که مقاومت کافی در برابر آب استخر که مملو از مواد شیمیایی و خورنده است را داشته باشد.

منبع انبساط

در تاسیسات گرمایش مرکزی آب در اثر گرما منبسط شده و حجم آن افزایش می یابد.در عین حال،سیستم گرمایش نیز مدار بسته ای را تشکیل می دهد و خاصیت تراکم پذیری آب ممکن است موجب بروز مشکلاتی مانند ترکیدگی لوله ها و آسیب دیدن تجهیزات شود.

بنابراین با نصب منبعی در مدار سیستم می توان امکان جمع آوری آب ناشی از انبساط حجمی را فراهم آورد.

منابع انبساط باز از یک سو با هوای آزاد و از سوی دیگر با سمت مکش پمپ در ارتباط هستند و بالاتر از مرتفع ترین وسیله تبادل حرارت نصب می شوند.

با توجه به ارتفاع نصب منبع در لوله مکش پمپ فشاری بیشتر از فشار جو به وجود می آید و راه نفوذ هوا به دورن سیستم سد می شود.

منبع انبساط باز از طریق یک لوله پر کن به آب شهر یا آب نرم متصل می شود.آبی را که سیستم گرمایش در اثر تبخیر و یا نشت احتمال از دست می دهد از طریق شیر شناور منبع جبران می شود.

در مقابل ،منبع انبساط بسته با هوای آزاد ارتباطی ندارد و فشار آن از فشار جو بیشتر است.

منبع انبساط بسته را می توان در هر کجای ساختمان و بدون در نظر گرفتن ارتفاع آن نسبت به سایر تجهیزات تبادل حرارت نصب کرد.منابع انبساط بسته نیز مانند منابع انبساط باز در سمت مکش پمپ نصب می شوند.

گرمایش آب استخر با استفاده از گرمکن های پیش سخته

در یک تقسیم بندی کلی می توان گرمکن ها را به دو گروه گرمکن های معمولی و گرمکن های خورشیدی تقسیم بندی کرد.

در ابتدا لازم است که به این نکته اشاره کنیم که ساختار کلی گرمکن استخرها با آبگرمکن های خانگی و دیگ های صنعتی متفاوت است.

انواع گرمکن های استخر

برای تامین ظرفیت گرمایی مورد نیاز استخرها می توان از انواع گرمکن ها یا دیگ های مختلف استفاده کرد:

-گرمکن های گاز سوز

-گرمکن های با سوخت مایع

-گرمکن های الکتریکی

-گرمکن های خورشیدی

گرمکن های گازسوز

یکی از انواع گرمکن های مورد استفاده در استخرها گرمکن های گازسوز هستند که در آنها از گاز طبیعی یا پروپان به عنوان سوخت استفاده می شود.

ساختار کلی گرمکن های گازسوز به گونه ای است که آب از یک دریچه به مبدل حرارتی دو مدار گردش سیال دارند که در یکی از آنها آب از یک دریچه به مبدل حرارتی گرمکن وارد می شود.

به طور کلی مبدل های حرارتی دو مدار گردش سیال دارند که در یکی از آنها آب حاصل از تجهیزات مولد(دیگ ها)و در دیگری آب گرم تجهیزات تبادل حرارت (آب گرم مورد نیاز استخر) در گردش است.

این مبدل حرارتی معمولا از نوع پیوسته –لوله و گاهی از نوع مبدل های حرارتی صفحه ای است.

اکثر مبدل های حرارتی امروزی از نوع چهار پاس هستند .به این معنی که در آنها آب پیش از خروج از مبدل های حرارتی چهار بار طول مبدل را طی می کند و در هر پاس دمای آن بین 3.4-5 درجه سانتی گرادافزایش می یابد .

البته در مواقعی که توازن شیمیایی آب برقرار نباشد احتمال بروز مشکلاتی مانند رسوب گرفتگی یا خوردگی مبدل حرارتی استخر بسیار زیاد است که نتیجه آن کاهش شدید بازده گرمکن خواهد بود .

به همین دلیل است که گرمکن استخرها معمولا باید به صورت سالانه مورد بازدید و سرویس قرار گیرد.

به این ترتیب آب ورودی به گرمکن پس از ورود به مبدل در داخل آن توزیع می شود و از طریق کلکتور پشتی مجددا به مدار مبدل حرارتی به آب استخر منتقل می شود.

در نهایت با ورود مجدد آب به کلکتور مقابل ،آب گرمکن از دریچه خروجی تخلیه می شود.با خروج آب گرم تولید شده از مبدل ممکن است با آب سرد استخر مخلوط شده و سپس به استخر ارسال شود.

مس یکی از عناصری است که ضریب انتقال حرارت بسیار بالایی دارد.به همین جهت است که مبدل های حرارتی از لوله های مسی ساخته می شوند.

برای افزایش سطح انتقال حرارت مبدل لوله های مسی آن به صورت پره دار (معمولا هشت فین در اینچ) و به همراه تیغه های فلزی ساخته می شوند.

بدین ترتیب گرمای ایجاد شده در گرمکن به واسطه احتراق سوخت به لوله های مسی و سپس آب جاری در آنها منتقل می شود.

در کنار کلکتور گرمکن های گازسوز،یک شیر با بارگذاری فنری تعبیه می شود که نسبت به فشار سیال حساسیت بالایی دارد.

این شیر برای مخلوط کردن آبسرد ورودی به گرمکن و آب سرد خروجی از شود.با این روش می توان از گرم شدن بیش از حد آب خروجی جلوگیری کرد.

یکی دیگر از اجزای گرمکن های گاز سوز سینی مشعل است.

سینی مشعل را به عنوان یک مجموعه یکپارچه و مجزا از گرمکن جدا کرد.گرمکن های استخری متناسب با اندازه واحد،مجهز به تعداد مشعل های کافی هستند .

مشعلی که در ابتدا قرار دارد مجهز به شمعکی است که بر روی آن قرار می گیرد جریان گاز ورودی به مشعل ها از طریق شیر گاز گرمکن انجام می گیرد که خود این شیر توسط مدار کنترل تنظیم می شود.

گرمکن های با سوخت مایع:

این نوع گرمکن ها امروزه کمتر مورد استفاده قرار می گیرند ساختار این گرمکن ها نیز مشابه با گرمکن های گاز سوز است ولی در آنها به جای گاز طبیعی یا پروپان از گازوییل استفاده می شود .

امروزه کمتر از گرمکن های با سوخت مایع استفاده می شود.ساختار کلی این گرمکن ها نیز مشابه با گرمکن های گاز سوز است با این تفاوت که نوع سوخت آنها از انواع سوخت های مایع استفاده می شود.

گرمکن های الکتریکی

ساختار کلی گرمکن های الکتریکی نیز مشابه با گرمکن های گاز سوز است.

با این تفاوت که در گرمکن های الکتریکی گرمای مورد نیاز توسط یک کوئل الکتریکی تولید می شود .

البته متناسب با ساختار گرمکن ممکن است این کوئل در تماس مستقیم با آب باشد و یا دور تا دور یک مبدل حرارتی پیچیده شده باشد که در حالت دوم،گرمای کوئل به صورت غیر مستقیم به آب منتقل خواهد شد.

البته اگر کوئل الکتریکی به صورت مستغرق مورد استفاده قرار گیرد کارایی آن بیشتر در مواقعی است که یک واسطه (مبدل حرارتی)بین کوئل و آب قرار گیرد.

گرمکن های الکتریکی بیشتر برای واحد های کوچک مانند جکوزی ها مناسب هستند.به دلیل هزینه کارکرد بالا و نیاز به سیم کشی فشار قوی برای تحمل شدت جریان زیاد مورد نیاز،گرمکن های الکتریکی صرفا در مواقعی که دسترسی به گاز طبیعی یا پروپان وجود ندارد و امکان بهره برداری از انرژی خورشیدی نیز نیست ،مورد ملاحظه قرار می گیرند.

یکی دیگر از کاربرد های گرمکن های برقی برای استخرهای موقتی است که امکان لوله کشی گاز در آنها عملی نیست.

گرمکن های الکتریکی معمولا در مناطقی نصب می شوند که انرژی مکانیکی به مقدار کافی و با قیمت مناسب در دسترس است.

گرمکن های خورشیدی

در سالهای اخیر با توجه به اهمیت کارگیری انرژی های تجدید پذیر استفاده از انرژی خورشیدی در مرکز توجه همگان قرار گرفته است .

انتخاب گرمکن ها

به طور کلی برای انتخاب گرمکن ها باید به دو عامل توجه داشت:

1-ظرفیت خروجی گرمکن

2- هزینه کارکرد آن

عوامل موثر بر انتخاب گرمکن استخرها شامل سطح آب استخر،اختلاف دمای آب استخر، دمای متوسط هوا،وزش باد(در استخرهای سرباز)و جریان هوا روی سطح آب(در استخر های سرپوشیده)،رطوبت نسبی هوای محیط و دمای سرد شدن شبانه می شود.

بنابراین استخرهای سرباز که سرعت متوسط باد در سطح استخر در آنها زیاد است،رطوبت نسبی پایین تری دارند و در اوقات شب سردترند،ظرفیت گرمایی بیشتری نیاز دارند.

ظرفیت گرمکن استخرها باید بر مبنای دمای مطلوب آب و زمان مورد نظر برای رسیدن آب به آن دما محاسبه شود.

برای انتخاب صحیح گرمکن استخر و جکوزی ابتدا باید حجم آب موجود در آن را محاسبه کرد.

ضمن آنکه آگاهی از سطح آب استخر نیز بر محاسبات تاثیر گذار است.

چراکه بخش عمده از اتلاف گرمایی آب استخر از سطح آن انجام می گیرد .در صورتی که ظرفیت گرمکن استخر کمتر از مقدار مورد نیاز باشد ،مدت زمان مورد نیاز برای گرم کردن آب استخر بسار طولانی می شود.

در مقابل اگر گرمکن بزرگتر از آنچه لزم است انتخاب شود،هزینه های جاری مجموعه بدون آن که مزیت چندانی به آن اضافه شده باشد به میزان قابل توجهی افزایش می یابد.

نکته دیگری که باید در هنگام انتخاب گرمکن ها توجه شود آن است که بسیاری از شرکت ها ظرفیت گرمکن های تولیدی خود را به صورت ظرفیت ورودی یا ظرفیت نامی بیان می کنند.

نکته دیگر آن که در هنگام محاسبات سخت ترین شرایط را در نظر بگیرید.به طوری که اگر قرار است در تمام طول سال از استخر استفاده شود سردترین مقدار متوسط دمای آب که گرمکن باید در روز های سرد زمستان گرم کند را نیز مورد ارزیابی قرار دهید.

برای اینکه هر 1 متر مربع از سطح استخر به اندازه 1.8درجه سانتی گراد افزایش یابد .

در هر ساعت 105 کیلو ژول گرما مورد نیاز است.در مورد جکوزی های نیز علی رغم آنکه حجم آب بسیار کمتر از استخر است ولی دمای آب بسیار بیشتر و زمانی که می خواهیم آب گرم شود بسیار کوتاهتر است.

سرعت باد

در استخرهای سرباز،سرعت باد موجب افزایش نرخ تبخیر آب استخر می شود.

همانطور که گفته شد نرخ تبخیر آب استخر اصلیترین منبع اتلاف انرژی گرمایی به شمار می رود.

بنابراین مقدار متوسط سرعت باد در استخرهای سرباز یکی از عوامل بسیار مهم برای محاسبه ظرفیت گرمکن استخر به شمار می رود.

زمان مناسب برای گرمایش آب استخر

مساله دیگری که باید در زمینه گرم کردن آب استخر در نظر گرفته شود نحوه استفاده از استخر است.در استخرهای خانگی یا استخرهای کوچک که به صورت مقطعی مورد استفاده قرار می گیرند آگاهی از الگوی کاربری استخر می تواند کمک بسیار زیادی به تسهیل در انتخاب گرمکن مناسب کند.

در این موارد باید از یک نقطه تنظیم مناسب استفاده کرد.برای مثال اگر قرار است استخر صرفا برای تعطیلات آخر هفته مورد استفاده قرار گیرد.

روند منطقی از نظر اقتصادی آن است که آب استخر تنها برای همین روزها گرم باشد.

برای گرم نگه داشتن آب استخر به صورت دائمی اصلی ترین عاملی که بر ظرفیت گرمکن تاثیر می گذارد مقدار افزایش دمایی است که برای رسیدن دمای آب تغذیه استخر به دمای مطلوب مورد نظر است.

ابتدا باید دمای مطلوب آب را تعیین کرد.سپس دمای متوسط برای سردترین ماه سال را تعیین کرد.

در نهایت از کسر کردن این دمای متوسط از دمای مطلوب استخر مقدار افزایش دمای مورد نیاز آب استخر محاسبه می شود.

پس از تعیین مقدار دمای مطلوب آب،نوبت به تعیین مقدار دمای متوسط روزانه برای سردترین ماه سال می رسد که استخر قرار است مورد استفاده قرار گیرد.

اگر هیچ تلاشی برای جلوگیری از اتلاف گرما در استخر صورت نگیرد،دمای آب به دمای متوسط نزدیک می شود.در نهایت با کسر کردن مقدرا دمای متوسط روزانه از دمای مطلوب می توان مقدار افزایش دمای مورد نیاز را به دست آورد.

مدت زمان گرم شدن آب استخر را معمولا بیست و چهار ساعت در نظر می گیرند.

البته مدت زمان بیست و چهار ساعت برای استخرهایی که پس از راه ندازی

به صورت دائمی مورد استفاده قرار می گیرند ،اقتصادی ترین راه حل به شمار نمی رود.برای این استخرها حتی بهتر است یک دوره گرم شدن چهل و هشت ساعته در نظر گرفته شود.به این ترتیب هزینه اولیه سیستم به میزان زیادی کاهش می یابد.

گرمایش مقطعی آب

در صورتی که گرم کردن آب استخر به صورت مقطعی مورد نظر باشد ،حجم آب استخر بیش از سطح آن بر محاسبات تاثیر گذار است.

برای استخرها معمولا فرض بر آن است که کرمکن باید طی مدت 24 ساعت دمای آب را به محدوده مورد نظر برساند .

برای جکوزی ها گرمکن باید قابلیت گرم کردن آب دز مدت سی دقیقه را داشته باشد .

ساخت استخر

هزینه کارکرد گرمکن ها

روش محاسبه هزینه کارکرد گرمکن ها بر مبنای نوع گرمکن متفاوت است .برای گرمکن های گاز سوز می توان مقدار گاز مصرفی گرمکن در هر ساعت را تعیین کرد.از روی قبض ماهانه شرکت گاز نیز میتوان هزینه هر متر مکعب گاز را برداشته و در مقدار محاسبه شده ضرب کرد.

برای گرمکن های الکتریکی هزینه کارکرد سیستم را باید بر مبنای توان مصرفی گرمکن و تعداد ساعات کارکرد گرمکن در طول روز تعیین کرد.

در مورد گرمکن خورشیدی هزینه کارکرد سیستم صرفا به هزینه اندکی که باید بابت برق مصرفی پمپ مدار داخلی سیستم صرف شود محدود گردد.

برای پمپ های حرارتی نیز انرژی مصرفی باید بر مبنای مقدار برق مصرفی کمپرسور و فن سیستم تعیین شود.

عیب یابی گرمکن ها

در هنگام عیب یابی گرمکن ها همواره پیش از هر اقدامی گرمکن را خاموش کنید.

ترجیحا پمپ را نیز خاموش کرده و جریان برق را قطع کنید .متناسب با آن که چه نوع گرمکنی در استخر مورد استفاده قرار گرفته باشد ،رویکردی که باید برای عیب یابی آنها در پیش گرفته شده نیز متفاوت است.

گرمکن آب را تا دمای مورد نظر گرم نمی کند:

این مشکل می تواند دلایل متعددی داشته باشد .ممکن است بر مبنای مدت زمانی که مبنای انتخاب گرمکن قرار گرفته،گرکن هنوز به اندازه کافی کار نکرده است.

توجه داشته باشید که در استخرها زمان مورد نیاز برای گرم کردن آب استخر معمولا بیست و چهار ساعت در نظر گرفته می شود.این زمان برای جکوزی تقریبا سی دقیقه است.

گاهی اوقات کثیف بوده فیلترها موجب کاهش جریان آب عبوری از گرمکن و در نتیجه افت ظرفیت گرمایی خروجی آن می شود .بنابراین اگر کاهش شدت جریان به واسطه کثیف شدن فیلترها باشد،باید از روش هایی مانند پس شویی یا شست و شوی فیلترها استفاده کرد.

درصورتی که کاهش شدت جریان علت دیگری داشته باشد نیز ابتدا باید مشکل مربوطه شناسایی شده و سپس بر طرف گردد.

-محفظه احتراق گرمکن گاز سوز یا سوخت مایع دوده گرفته است:

اگر شدت جریان آب عبوری از گرمکن بیش از حد معمول باشد احتمال بروز این مشکل وجود دارد البته اگر هوای احتراق نیز کافی باشد احتراق به خوبی انجام نمی گیرد و کربن به صورت دوده محفظه احتراق را می پوشاند.

البته مسدود شدن دریچه ورودی هوا یا وانتوری مربوطه به واسطه آلودگی یا کثیفی نیز ممکن است عامل بروز این مشکل باشد.

-گرمکن برای مدت زمان کافی روشن نمی ماند:

اصلی ترین بروز این مشکل معیوب بودن تایمر است.البته در صورتی که شیر تنظیم کننده گاز نیز از تنظیم خارج شده باشد ممکن است گرمکن در فواصل زمانی بسیار کوتاه خاموش شود.

-کلیدهای گرمکن دائما خاموش و روشن می شوند:

علت بوز این مشکل کثیف شدن فیلترها ،کم بودن شدت جریان آب،عدم تنضیم مسیر کنار گذر دستی یا شکسته شدن کلید فشاری است.

-مبدل حرارتی گرمکن رسوب گرفته است:

اصلی ترین علت رسوب گرفتگی مبدل حرارتی،عدم توازن شیمیایی آب است.

-مبدل حرارتی دچار خوردگی شده است:

خوردگی مبدل حرارتی نیز نتیجه عدم توازن آب از نظر شیمیایی است .در صورتی که آب خاصیت اسیدی داشته باشد،سطوح داخلی سیستم لوله کشی و به خصوص مبدل حرارتی به سرعت دچار خوردگی می شوند.

-شعله مشعل ضعیف است:

برای گرمکن های گازی اگر فشار گاز کمتر باشد ،آلودگی و کثیفی مشعل مسیر جریان گاز مشعل را مسدود کرده است،شعله نیز شدت همیشگی را نخواهد داشت.

-گرمکن زوزه می کشد :

علت زوزه کشیدن گرمکن ان است که گرمکن پس از خاموش شدن پمپ نیز همچنان در حال کار است.

البته گاهی ممکن است عواملی مانند رسوب گرفتگی مبدل حرارتی ،عدم تنظیم کلید فشاری یا مشکلاتی مانند آن موجب مسدود شدن مسیر سیستم شده باشند.

-جریان آب کافی نیست:

در صورتی که سایر قسمت های لوله کشی بدون نقص باشد،کاهش جریان آب سیستم احتمال به واسطه رسوب گرفتگی مبدل حرارتی است .در صورت عدم توازن آب از نظر شیمیایی ،احتمال رسوب کردن کلسیم و ذرات معلق در داخل مبدل حرارتی افزایش می یابد که نتیجه آن مسدود شدن مسیر آب و افت فشار شدت جریان عبوری از سیستم لوله کشی است.

مروری سریع بر مطالب

-مطالعات پزشکی حاکی از آن است که دمای 26درجه سانتی گراد مناسب ترین دما برای آب استخرهای تفریحی از حیث حفظ سلامت بدن شناگران به شمار می رود.

-محدوده متداول دمای آب استخرهای مختلف بر مبنای توصیه انجمن عبارت است از:ASHARE

استخرهای تفریحی 29درجه سانتی گراد

استخرهای درمانی 35درجه سانتی گراد

استخرهای قهرمانی 28 درجه سانتی گراد

استخرهای غواصی 32درجه سانتی گراد

استخرهای سالمندان 32درجه سانتی گراد

استخرهای هتل ها 30درجه سانتی گراد

جکوزی ها 40 درجه سانتی گراد

-به منظور کاهش نرخ تبخیر آب استخر دمای هوا باید به اندازه 1 تا درجه سانتی گراد بالاتر از دمای آب باشد.

زمان گرم شدن استخر را معمولا 24 ساعت در نظر می گیرند.گرمکن استخرها معمولا بر مبنای افزایش دمای آب 0.5درجه سانتی گراددر هر ساعت طراحی می شود .

با استفاده از روکش بر روی استخر می توان دمای آب را به اندازه 9-18درجه سانتی گراد افزایش داد.البته مقدار دقیق آن به مدت زمان استفاده از روکش ،وضعیت تابش خورشید در این مدت و نوع روکش بستگی دارد.

-