مرکز دانش صنعت تاسیسات

اصول طراحی استخرها

پيشرفتهايی که در چند سال اخير حاصل شده اند شيوه ها و مفاهيم طراحی استخرها را تغيير داده و ويژگی های جديدی به آنها اضافه کرده اند. طرح های جديد با توجه به توصيه های مشاوران استخرسازی درباره چيدمان، استقرار و شکل استخر تهيه می شوند. مهندسان تاسيسات نيز بايد مطابقت داشتن کليه تجهيزات استخر را با مقتضيات جريان و فيلتراسيون آن مورد بررسی و تاييد قرار دهند. البته ملاحظات ديگری چون ولتاژهای الکتريکی، نوع موتورها، نوع فيلترها و شيمی آب نيز وجود دارند.

 

سازندگان استخرها بايد بخوبی با تجهيزات مورد استفاده در استخرها، رنگها و پرداختهای سطوح، شيمی آب، پمپاژ مکانيکی، فيلتراسيون، سيستمهای گرمايش و الکتريکی آشنايی داشته باشند. لازم است که بدانيم برای طراحی يک استخر بايد تصميمات مهمی اتخاذ شوند، تصميماتی مانند تعيين مواد ساختاری استخر، استفاده از کاشی يا سيمان برای سطح نهايی، روشنايی استخر و تجهيزات جانبی استخر. انتخاب سيستمهای مکانيکی و الکتريکی که بايد در موتورخانه استخر نصب شوند و طراحی سيستم لوله کشی وابسته شايد از کلیه اين تصميمها مهم تر باشد. تجهيزات مکانيکی و الکتريکی يک استخر قلب تپنده آن بوده و مسلما عوض کردن يک فيلتر يا پمپ يا شبکه لوله کشی پس از پايان کار ساخت استخر عملی و اقتصادی نخواهد بود. صاحبان استخر می توانند نمای ظاهری يا کاشی کاری استخر را با هزينه کم و بدون خسارت زياد تغيير دهند. ولی عوض کردن پمپها، فيلترها و يا لوله کشی دشوار و حتی غير ممکن خواهد بود چون اين سيستمها در زير استخر نصب می شوند. نوع سيستم و تجهيزات بکار رفته بر هزينه های عملکرد تاثير گذارند، البته صاحبان استخرها معمولا تا قبل از دريافت اولين قبوض برق يا آب به اين نکته توجه نمی کنند.

انواع استخرها
استخرهای شنای عمومی در چند نوع مختلف وجود دارند :
استخر کانالی عادی برای تمرينات ورزشی
فواره ای و آبشاری
استخرهای مسابقه
استخرهای کوچک برای بازی کودکان با اسباب بازی ها و آبفشان ها
استخرهای درمانی
استخرهای با آب موج دار
استخرهای کم عمق برای کودکان
آبشارها
گردابها
استخرهای با عمق صفر در ورودی 
استخرهای خاص

نوع استفاده از استخر
اگر استخری برای برآوردن شرايط چندگانه طراحی شود، پمپ ها و فيلترهای آن نيز بايد به همان ترتيب قادر به تامين شرايط مختلف کاری باشند. دبيرستانها و دانشگاهها عموما دارای استخرهايی چند گانه (کانالی، کم عمق، ...) برای مصارف مختلف هستند و ويژگی هايی نيز به آنها می افزايند تا برای کاربردهای ديگری چون باشگاه ورزشی در ساعات غير اداری قابل استفاده باشند. استخرهايی که برای شيرجه در نظر گرفته می شوند و يا استخرهايی که برای غواصی و فيلم برداری در زير آب طراحی می شوند، جملگی بايد شرايط دمايی و وضوح خاصی را برآورده سازند. استفاده ترکيبی از استخرهای کم عمق، کانالی و استخرهای مسابقه موجب می شود تا مشکلاتی برای فيلتراسيون و تامين دما به منظور برآورده ساختن شرايط وضوح مناسب ايجاد شود. استخرهای کم عمق معمولا بايد گرم تر از استخرهای عادی باشند چون کودکان از آنها استفاده می کنند و به همين دليل نرخ تغيير آب آنها نيز بالاتر در نظر گرفته می شود. اگر در مجموعه ای کليه اين مفتضيات لازم باشد می توان استخر ها را جدا از هم ساخت و يا باصرف هزينه های اضافی، سيستمهايی با نرخ جريان و قدرت فيلتراسيون بالاتر تهيه و نصب نمود. يکی ديگر از پارامترهای بسيار مهم در استخرها، دمای آب است. در يک استخر نمی توان به سادگی و با تنظيم يک ترموستات، دمای تمام آب موجود در آن را مثلا به اندازه 10 يا 15 درجه افزايش داد. تغيير دادن دمای آب يک استخر به اندازه يک يا دو درجه شايد در برخی موارد تا يک روز کامل نيز طول بکشد.

اکثر سيستمهای شهری در نقاط مختلف جهان، کدها و مقررات ويژه ای برای پوشش دادن استخرهای عمومی دارند. استخرهای شنای خصوصی معمولا با کدهای لوله کشی خاصی کنترل می شوند که هدف آنها جلوگيری از بروز اختلاط آبها می باشد. استخرهای عمومی بايد حتما با مقررات بهداشتی محلی و منطقه ای همخوانی داشته باشند و نيز استانداردهای بين المللی NSF و مقررات محلی درباره جلوگيری از جريان معکوس را رعايت نمايند. تجهيزات معمولی که در استخرهای شنای عمومی بکار برده می شند عبارتند از : سرلوله توری دار، لوله کشی ها، مخزن ريزش، پمپها، فيلترها، شيرها، تغذيه کننده های شيميايی و جتهای تخليه در استخر.

پمپ های استخر بايد از مدلهايی انتخاب شوند که در برابر موادی چون کلر، اسيدها و اکسيژن که معمولا در آب استخرها وجود دارند، مقاومت نمايند. محور و پره های اين پمپ ها غالبا از جنس فولاد ضدزنگ يا برنج ساخته می شوند تا در برابر طبيعت خشن آب استخر مقاومت داشته باشند.

تخليه اصلی
زمانی که تخليه اصلی به مکش پمپ متصل می گردد بايد حداقل دو يا چند لوله تخليه برای جلوگيری از مکش بيش از حد پمپ درنظر گرفته شوند، چون اگر مسئله مکش پمپ حل نگردد شايد موجب غرق شدن شناگران نيز بشود. تخليه استخرها دارای دريچه هايی هستند که سطح آنها حداقل چهار برابر اندازه لوله خروجی است.

انتخاب اندازه گرمکن آب استخر
گرمکن های آب استخر معولا در شاخه ای فرعی از خط اصلی آب تغذيه در چرخش استخر نصب شده و حباب ترموستات آنها بر خط لوله برگشت آب استخر قرار داده می شود. گرمکنهای آب استخر بايد بر اساس سيستمهای باز طراحی شده و قادر به کار کرد در شرايط چگالشی و کيفيت شيميايی بد آب باشند. گرمکنهای با لوله مسی فين دار به دليل مقاومت در برابر خوردگی و چگالش، انتخابهای مناسبی هستند. نصب رگولاتورهای جريان برای هريک از گرمکنها ضروری است تا نرخ جريان را کنترل کرده و از فرسودگی گرمکن در برابر سرعتهای بالای جريان آب جلوگيری نمايند. محاسبه ظرفيت مناسب برای آبگرمکن بايد بر اساس تغيير حجم استخر و اتلاف حرارتی موجود از سطح آب آن صورت گيرد. گرمکن استخر بايد برای پوشش دادن تلفات حرارتی استخر به سطح و زمين و تامين حرارت مورد نياز برای گرم کردن آب استخر در دوره زمانی خاص انتخاب شود. گرمکنهای استخر معمولا برای رساندن دمای آب استخر به حد مطلوب شرايط آغاز بکار (Start Up) نياز به يک يا دو روز زمان دارند. اين مسئله بايد کاملا برای صاحبان استخرها توضيح داده شود. اگر مدت زمان گرم شدن آب کوتاه باشد پس ناگزير بايد از گرمکن های بزرگ تر و حتی از انواعی با مشعلهای چند مرحله ای استفاده شود.

پمپ ها 
پمپها بر اساس نوع استخر و نرخ تغيير آب (Turnover Rate) در آنها انتخاب می شوند. نرخ تغيير در اينجا به زمان مورد نياز پمپ برای تامين حجم آبی برابر با آب موجود در استخرها از طريق سيستم فيلتراسيون اطلاق می گردد. نرخهای توصيه شده تغيير بر اساس نوع استخر متفاوت می باشند. برای محاسبه حجم استخر بهتر است ابتدا شکل فيزيکی آن را مورد بررسی قرار داده و به بخشهای کوچک تقسيم بندی نماييم تا محاسبه حجم ساده تر شود. پس از تعيين حجم استخر بايد نرخ تغيير را برای نوع استخر بدست آوريم. ادارات بهداشت در برخی از مناطق، نرخهای تغيير حداقلی را برای مدارس عمومی اعلام می کنند. معهذا چند نرخ تغيير معمول در جدول زير آورده شده اند :

نرخهای تغيير معمول استخرها
استخر مسابقه 6 ساعت
استخر شيرجه روی 8 ساعت
استخرهای کم عمق برای کودکان 2 ساعت
استخرهای ويژه 2 تا 6 ساعت

چال جريان شستشوی معکوس
نرخ جريان شستشوی معکوس در اکثر موارد از ظرفيت لوله های تخليه موجود فراتر می رود. در اين صورت با تعبيه يک چال مخصوص می توان حجم جريان شستشوی معکوس را دريافت کرده و سپس با نرخ کمتری به تخليه ها تحويل داد.

نرخ جريان پمپها و سيستم فيلتراسيون بر اساس ارقام نرخ تغيير به دست می آيند. بدين ترتيب که حجم محاسبه شده استخر را بر تعداد ساعات مورد نياز برای تغيير آب آن تقسيم کرده و عدد حاصله را بر تعداد دقايق موجود در يک ساعت تقسيم می نماييم.
مثال : فرض کنيد که استخری داريم که حجم آب موجود در آن دويست هزار گالن بوده و بايد هر شش ساعت يک بار آب آن را عوض نمود. از تقسيم عدد دويست هزار بر شش به رقم 33333 گالن بر شصت به عدد 555 گالن در دقيقه (gpm) خواهيم رسيد. بنابراين پمپها و فيلترهايی که برای اين استخر انتخاب می شوند بايد حداقل قادر به تامين رقم فوق يا با گرد کردن آن gpm 600 باشند.
اما از سوی ديگر اگر قرار بود آب استخر ظرف مدت دو ساعت عوض شود، نرخ جريان مورد نياز به gpm 1666 افزايش می يافت و تامين چنين نرخ جريانی موجب افزايش هزينه های پمپاژ می شد. بنابراين بهتر است که استخرهای مختلف يک مجموعه را بر اساس حداقل نرخ تغيير توصيه شده توسط ادارات و مقامات بهداشتی جداسازی کنيم.

فيلترها
معمولا سه نوع فيلتر در استخرهای عمومی بکار برده می شوند. فيلترهای شنی نرخ بالا يا (HRS : High Rate Sand) فيلترهای دياتومی زمينی يا (DE : Diatomaceous Earth) و فيلترهای کارتريجی.
فيلترهای شنی : فيلترهای شنی نرخ بالا معمولا به ازای هر فوت مربع سطح فيلتر ظرفيتی بين 12 تا 20 گالن/دقيقه دارند و قادرند ذراتی تا حد 10 ميکرون را جدا کنند. فيلترهای شنی از لحاظ هزينه های عملکردی مشابه فيلترهای DE بوده و در استخرهايی که کيفيت وضوح آب خيلی مطرح نباشد، بهترين گزينه خواهند بود. فيلترهای شنی موجب کدر شدن تقريبی آب استخر می شوند لذا در استخرهايی که دارای مناطق خاص برای مشاهده زير آب هستند مناسب نخواهند بود.
فيلترهای DE : فيلترهای DE ظرفيتی معادل 5/1 تا 2 گالن بر دقيقه به ازای هر فوت مربع سطح فيلتر دارند و قادرند ذراتی تا اندازه يک ميکرون را جداسازی نمايند. فيلترهای DE در استخرهای مسابقه و يا استخرهايی که وضوح بالای آب در آنها اهميت دارد نصب می شوند.
(دياتومی زمينی : سنگهای رسوبی روشن و متخلخلی که به آسانی به پودر تبديل شده و از پوسته بيرونی صدفهای ديواره سيليکايی سلولها، دياتومها يا جلبکهای خاصی تشکيل شده اند. اين ماده در کاربردهای فيلتراسيون صنعتی، پرکننده يا طولانی کننده عمر در کاغذ، رنگ، آجر، کاشی، سراميک، کفپوشهای لينولئومی، لاستيک، صابون، مواد شوينده و ساير محصولات، عايق برای ديگها و کوره ها و ساير تجهيزات دما بالا، عايق صدا و حامل مواد علف کش يا قارچ کش مورد استفاده قرار می گيرد. قديمی ترين و معروفترين کاربرد اين ماده بعنوان المان سايشی بسيار ضعيف برای خمير دندان يا پوليشهای فلزات می باشد. منابع عظيمی از اين ماده در ايالتهای کاليفرنيا، نوادا، واشنگتن و اورگون کشور امريکا و کشورهای دانمارک، فرانسه، روسيه و الجزاير يافت شده ست.)

فيلترهای کارتريجی : ظرفيت فيلترهای کارتريجی معمولا حدود 75/0 گالن بر دقيقه برای هر فوت مربع از سطح فيلتر می باشد. اين فيلترها برای جداسازی ذراتی به اندازه يک ميکرون و کوچک تر طراحی می شوند و معمولا در استخرهای گردابی نصب می شوند، چون سطح اين فيلترها بزرگ است و قيمت تمام شده و هزينه های عملکرد آنها برای استخرهای بزرگ توجيه ناپذير است.

شيمی آب استخرها
آب استخرها حاوی مقدار زيادی باکتريهای طبيعی است. اين باکتريها از جريان هوا و يا بدن شناگران وارد آب می شوند. بنابراين مواد شيميايی مختلفی برای ضدعفونی کردن آب استخرها و نيز تسهيل در اموری چون فيلتراسيون، کنترل رشد جلبکها، تميزی آب و کنترل PH به آنها اضافه می گردد.
مواد شيميايی معمول در استخرها عبارتند از گاز کلر، هيپوکلريت سديم، هيپوکلريت کلسيم برای ضد عفونی کردن. مواد مرکبی چون سيانوراتها برای کنترل PH به آب استخر اضافه می شوند. سولفات آلومينيوم نيز گاهی اوقات برای بالا بردن راندمان سيستم فيلتراسيون بکار برده می شود. مواد ضد جلبک برای کنترل رشد جلبکها و اسيدهای سولفوريک و مورياتيک برای کنترل مقدار PH مورد استفاده قرار می گيرند. بسياری از مواد شيميايی ديگر که برای کنترل کيفيت آب استخرها بکار برده می شوند در اينجا معرفی نشده اند