آشنایی با روش طراحی موتورخانه استخر

5 آوریل , 2018

0 زمان تقریبی مطالعه 6 دقیقه

به دست آوردن ظرفیت حرارتی بویلر آبگرم

برای تامین گرمای مورد نیاز استخر از یک یا چند دستگاه بویلر در کنار یکدیگر استفاده می کنیم.
بویلرها یا همان دیگ های آبگرم دارای دسته بندی های مختلفی هستند از جمله:
• دیگ های چدنی
• دیگ های فولادی

باید ذکر کرد از جمله مزیت های استفاده از دیگ فولادی نسبت به دیگ های چدنی، این است که دیگ های فولادی توان تحمل فشار بالاتری را داشته و در صورت بروز تنش های حرارتی در فشارهای پایین تر ، مقاومت بالاتری را دارا هستند، که این موضوع برای تامین امنیت محیط بسیار حائز اهمیت می باشد.

برای بدست آوردن ظرفیت بویلر مورد نیاز برای استخر به صورت زیر عمل می کنیم:

•   به دست آوردن اتلافات حرارتی از سطح، دیواره استخر و آب جبرانی(Q5 )
•   به دست آوردن گرمای مورد نیاز برای پیش گرمایش استخر، در زمان راه اندازی (Q2
•   به دست آوردن بار استحمامی افراد و میزان مصرف در دوش ها و دستشویی ها (Q3)
•   به دست آوردن بار گرمایشی سالن سرپوشیده استخر (Q4)
•   به دست آوردن بار های حرارتی جکوزی (Q5)

حال با در دست داشتن این ۵ مقدار به سراغ محاسبه ظرفیت دیگ مورد نیاز برای استخر می رویم.

بار گرمایی استخر در حالت پیشینه از جمع ۵ حرارت داده شده به دست می آید. اما استخر در زمان راه اندازی، نیاز به تامین بار استحمامی نخواهد داشت و همچنین در زمان کار استخر نیاز به گرمای راه اندازی نخواهد داشت، پس برای صرفه جویی در هزینه های جاری و اولیه استخر، موتورخانه استخرها را با قرار دادن یک بویلر رزرو تجهیز می کنند تا این بویلر تنها در زمان راه اندازی به کار بیافتد. همچنین باید در نظر داشت که تلفات از سطح و دیواره در واقع یک منبع تامین گرمای محیط پیرامون استخر می باشد، پس باید در محاسبه ی بار بویلر، (Q1) را یک بار جمع و یک بار تفریق کرد.

عدد Q1در محاسبه بار مبدل نیز مورد نیاز است پس محاسبه ی آن بی فایده نخواهد بود.

در انتها باید ذکر کرد که برای یک استخر سرپوشیده Q1را با Q2و Q4 و Q5 جمع کرده و بنا بر نیاز، به تعداد بویلر ها تقسیم کرده تا هم ظرفیت و هم تعداد بویلر ها مشخص گردد.

اما برای استخر های سر باز که Q4 در آن ها وجود ندارد ظرفیت بویلر ها با جمع Q1 , Q3 , Q2 و Q5 محاسبه شده و با تقسیم این عدد بر تعداد بویلرها، ظرفیت هر بویلر بدست می آید.

همان گونه که ذکر شد بهتر است تعداد بویلر ۲ و یا ۳ در نظر گرفته شود تا پس از راه اندازی یکی از بویلرها به صورت رزرو عمل کند.

در صورت انتخاب ۲ بویلر برای استخر، ظرفیت بویلر رزرو، ۷۵ درصد کل بار حرارتی استخر می باشد و بویلر اصلی مورد استفاده نیز باید توان تولید ۷۵ درصد از انرژی محاسبه شده کل را داشته باشد. پس در کل 1.5برابر ظرفیت محاسبه شده برای بار حرارتی، به ظرفیت بویلر نسبت داده می شود. این در حالی است که هزینه اولیه بویلرها بالا می رود اما با استفاده از بویلر رزرو هزینه های جاری سوخت و نگه داری بسیار کاهش می یابد و همچنین در عمر مفید دیگ اثر مثبت خواهد گذاشت. باید در نظر داشت که بویلر های چدنی و فایرتیوب توان ایجاد راندمانی بالاتر از ۸۶ درصد را نخواهند داشت، پس باید دانست که این بویلر ها توانایی تامین حداکثر ۸۶ درصد از توان اسمی خود را دارند. باید در هنگام انتخاب بویلر، ظرفیت حرارتی بدست آمده برای استخر را بر راندمان بویلر تقسیم کنیم تا ظرفیت اسمی بویلر بدست بیاید.

منبع کویل دار:

متداول ترین روش برای تولید آب گرم بهداشتی مصرفی و ذخیره این آب، استفاده از منابع کویل دار می باشد. در این نوع منابع، آب گرم یا بخار تهیه شده توسط بویلر، داخل یک کویل حرارتی که معمولا از چند شاخه لوله رفت و برگشتی که از جنس مس می باشد گردش نموده و پس از تبادل حرارت با دیوار لوله های مسی از کویل خارج می گردد. تبادل حرارت انجام شده باعث گرم شدن لوله مسی و در نهایت گرم شدن آب سرد خارج لوله که آن را احاطه کرده است می شود. جنس منبع از ورق گالوانیزه می باشد اما در صورت استفاده از ورق سیاه (فشارهای بالاتر) داخل منابع را با پوشش اپوکسی می پوشانند. ضخامت ورق فولادی بکار رفته در منابع نیز بر حسب فشار کاری دستگاه، دمای کاری و ضریب خورندگی آب بر اساس استاندارد مخازن تحت فشار محاسبه می شوند. این مخازن در دو نوع عمودی و افقی بر حسب محل نصب آنها بکار گرفته می شود. برتری منابع کویل دار نسبت به دیگر دستگاه های تولید کننده آبگرم بهداشتی نظیر منابع دو جداره این است که فقط از یک بدنه استفاده شده و پس از بروز اشکالاتی مانند ترکیدگی و یا رسوب گرفتگی کاملا قابل تعمیر می باشند. ضمنا بخاطر وجود منبع اصلی انتقال حرارت (کویل) در داخل منبع، افت حرارتی آن بسیار کم می باشد.

محاسبه حجم منبع کویل دار

حجم منبع معمولا بر حسب ضریب تقاضای هر محل اعم از منازل مسکونی، کارخانجات، استخرها و … ساخته می شود. به طور مثال در استخر با دانستن تعداد شناگران و مقدار مصرف ۵۰ لیتر برای هر نفر، و با ضرب کردن عدد بدست آمده در ضریب تقاضا (بین 0.4 تا 0.6) حجم مخزن به دست می آید که این میزان در ضریب 1.2 (ضریب ذخیره) ضرب می گردد.

ضریب تقاضا
ضریبی است که که به دلیل همزمان نبودن استفاده شنا گران از دوش ها و دستشویی ها در میزان مصرف ضرب می گردد.

ضریب ذخیره

منابع ذخیره آب در زمان استفاده، ممکن است در پیک بار، به شدت آب کم کنند و آب سرد جبرانی، وارد آن ها شود که این آب سرد باعث سرد شدن کل منبع شده و حرارت دیگ، توان تامین گرمای مورد نیاز برای متعادل کردن حرارت را نخواهد داشت، به همین دلیل ضریبی به نام ضریب ذخیره منبع را در حجم مصرف به دست آمده ضرب می کنیم تا از یکنواختی درجه حرارت در زمان پیک مصرف اطمینان حاصل شود. این ضریب برای کاربری های مختلف، متفاوت است و برای استخرها معمولا برابر با 1.2 در نظر گرفته می شود. برای محاسبه کویل، منبع کویل دار مشابه مبدل حرارتی، درجه حرارت آب مصرفی، درجه حرارت بویلر و دبی در گذر هر کدام مورد نیاز است. در صورت قرار دادن این ۶ عدد در اختیار کارخانجات سازنده مبدل حرارتی و منبع کویل دار، توان محاسبه ظرفیت آن ها را خواهند داشت.

مبدل حرارتی

برای محاسبه و تعیین اندازه مبدل حرارتی استخر و جکوزی روش های متعددی وجود دارد، مبدل حرارتی برای استخر باید بتواند در زمان راه اندازی، آب استخر را به درجه حرارت مناسب رسانده و همچنین در حین کار استخر افت های حرارتی را جبران کند. بر این اساس برای جلوگیری از اتلاف حرارتی از سه سری مبدل استفاده می شود:
• سری اول برای پیش گرمایش آب استخر (با ظرفیت Q2)
• سری دوم برای جبران اتلافات حرارتی (با ظرفیت Q1)
• سری سوم برای تامین آب گرم مورد نیاز جکوزی (با ظرفیت Q5)

مبدل دارای دو ورودی و دو خروجی است. آب گرم شده بویلر از یک سمت وارد کویل شده و از سمت دیگر آب استخر وارد پوسته مبدل می گردد، پس از تبادل حرارتی دمایش بالا رفته و آب بویلر کمی خنک می شود. معمولا آب بویلر با دمای ۷۰ درجه سانتی گراد وارد و با ۶۰ درجه سانتی گراد خارج می گردد و آب استخر نیز با حرارت 26.7 درجه سانتی گراد وارد مبدل شده. با دانستن Q1، حجم استخر (دبی فیلتراسیون که بنابر کاربری استخر از ۴ تا ۸ ساعت یک بار کل استخر فیلتر می شود به دست می آید )و دمای ورودی مبدل، می توان دمای خروجی از مبدل و مدل آن را تعیین کرد.

برای جلوگیری از افزایش درجه حرارت آب خروجی از مبدل ها، از ترموستات و اکوستات استفاده می شود اما دقیق ترین روش برای کار با مبدل ها، شیر سه راه موتوری می باشد که به دلیل گران تمام شدن سیستم از این مورد کمتر در ایران استفاده می شود. در حالی که باید ذکر کرد در صورت استفاده نکردن از این نوع از شیرها در تاسیسات استخر، امکان ورود آب با درجه حرارت بالا به استخر یا جکوزی وجود دارد که برای سوزاندن پوست شناگرانی که در کنار ورودی های آب قرار دارند خطر ساز خواهد بود.
دو نوع رایج مبدل های حرارتی مورد استفاده در استخرها به شرح زیر است:
• مبدل های پوسته لوله ای
• مبدل های صفحه ای