طراحی سیستم گردش آب

روش اول: ورودی از کف، خروجی از سطح

این شیوه یکی از راه های معمول گردش آب در استخرها می باشد؛ اما بهترین آنها محسوب نمی شود. در این روش، آب برگشتی از موتورخانه از طریق دریچه های تعبیه شده در کف، وارد استخر شده و آب آلوده از طریق مجاری سرریز پیرامون استخر، جهت تصفیه و گرمایش مجدد به موتوخانه منتقل می شود. نتیجه این امر، ایجاد یک جریان شعاعی از کف استخر به سمت بالا و تسهیل و تسریع در خروج مواد شناور در آب است. در این حالت به دلیل فاصله زیاد مجرای ورودی و خروجی از یکدیگر، امکان ایجاد مناطق مرده و راکد در محوطه استخر افزایش خواهد یافت.

در چنین سیستمی لازم است از یک سرریز اضافی که قادر به انتقال آب به مجرای فاضلاب در طول زمان پیک بار استحمامی باشد استفاده نمود. البته به منظور بهبود وضعیت گردش آب در این روش، می توان چند مجرای خروجی بر روی دیواره استخر در نظر گرفت که اجرای این راه کار سبب افزایش هزینه های ساخت خواهد شد. علاوه بر موارد یاد شده بهتر است از یک یا دو دریچه تخلیه کفی جهت تخلیه آب استخر(در هنگام شست و شو پاکسازی) نیز استفاده کرد.

روش دوم: ورودی از دیواره، خروجی از سطح

در این روش آب تصفیه شده به وسیله نازل های تعبیه شده بر روی یکی از دیواره ها، وارد استخر شده و از طریق کانال های سرریز یا اسکیمرهای نصب شده در ضلع مقابل، حاشیه استخر و دریچه های خروجی تعبیه شده در کف، جهت تصفیه و گرمایش مجدد به موتورخانه منتقل می شود.

عیب بزرگ این روش این است که ممکن است آب ورودی پیش از خروج، تمام دیواره استخر را تحت پوشش قرار ندهد و احتمال ایجاد مناطق مرده در مناطقی که از سرریز استفاده نشده افزایش یابد.

روش سوم: ورودی ترکیبی ( از دیواره ها و کف)، خروجی از سطح

این شیوه یکی از موثرترین روش های گردش آب در استخرها می باشد. البته هزینه اجرای آن از دو روش اول بیشتر است؛ اما بازدهی بالای آن سبب شده بیشتر مورد توجه طراحان قرار گیرد.

در این روش آب ورودی، به وسیله ی نازل های تعبیه شده بر روی دیوارها و دریچه های نصب شده در کف، وارد استخر شده و آب آلوده به کمک مجاری خروجی سطحی و گاهی دریچه های تخلیه کفی، جهت تصفیه و گرمایش مجدد به موتورخانه منتقل می شود. این عامل سبب می شود احتمال ایجاد مناطق مرده به حداقل کاهش یابد. علاوه بر این به منظور جلوگیری از ایجاد مناطق مرده می توان دریچه های ورودی را در نزدیکی گوشه های استخر و به گونه ای تعبیه نمود که آب به طور مماس بر دیواره مجاور جریان یافته و یک جریان گردشی مارپیچ حاصل آید تا تخلیه آب ورودی با آب موجود سریع تر صورت گیرد.

لازم به ذکر است، در انواع استخرها با روش های مختلف گردش آب، خطوط تخلیه کفی معمولا در عمیق ترین قسمت استخر تعبیه می شود و از این دریچه ها به هنگام انجام عملیات تعمیر و نگهداری به منظور تخلیه آب استخر نیز استفاده می شود.

علاوه بر موارد فوق، گاهی در هنگام طراحی سیستم گردش آب، شدت جریان از هر ورودی را بر اساس میزان آب مورد نیاز برای گردش در آن منطقه استخر تعبیه می کنند. به عنوان مثال چنانچه بخشی از استخر برای شیرجه مورد استفاده قرار گیرد و در همان زمان بخش دیگری به تمرین شناگران مبتدی اختصاص یابد، آب قسنت تمرین شناگران مبتدی به دلیل تسریع در آلودگی، باید زود تر تعویض گردد. این امر مستلزم جریان یافتن مقدار بیشتری آب از ورودی ها در این بخش از استخر است.

طراحی سیستم لوله کشی آب و فاضلاب و چیدمان تجهیزات موتورخانه

طراحی سیستم لوله کشی آب و فاضلاب و چیدمان تجهیزات موتورخانه

طراحی سیستم لوله کشی آب و فاضلاب:

پیش از این در مورد نحوه گردش آب در استخرها صحبت شد؛ اما علاوه بر مورد ذکر شده، نحوه لوله کشی آب و انتقال آن از تاسیسات و موتورخانه به سمت استخر نیز حایز اهمیت است.

ساخت استخر

به منظور لوله کشی و توزیع مناسب آب ورودی بین نازل ها و حفظ دما و کیفیت آب، لازم است از لوله های پلیمری-فلزی و یا لوله های گالوانیزه که عایق کاری شده اند استفاده نمود. علاوه بر این ابعاد لوله ها، اتصالات و شیرهای تعبیه شده در سیستم گردش آب باید به گونه ای طراحی شده باشد که سرعت گردش آب تحت شرایط مکش از 170 لیتر بر ثانیه و تحت جریان ثقلی از 85 لیتر بر ثانیه بیشتر نشود.

همچنین اگر در طراحی سیستم آب استخر از روش انتقال آب های آلوده سطحی به فاضلاب(استفاده از گریل هم سطح) استفاده شود، باید در زیر گریل ها، یک سیستم لوله کشی متصل به فاضلاب تعبیه شود. قطر لوله های متصل به گریل باید 3 in در نظر گرفته شده و لوله های خروجی در زیر گریل، در فاصله منظم و دورتا دور حاشیه استخر نصب شود.

شاید در نظر گرفتن این قطر برای تخلیه آب های سطحی زیاد به نظر برسد؛ اما تجربه نشان می دهد به مرور زمان، رسوب آلاینده ها در جداره لوله سبب گرفتگی آن خواهد شد. بنابراین با صرف هزینه اولیه می توان از بروز مشکبل و اتلاف وقت و هزینه پیش گیری کرد.

چیدمان تجهیزات موتورخانه

تاسیسات مکانیکی استخرها از دو بخش تجهیزات مورد نیاز برای تصفیه و ضدعفونی آب و تجهیزات گرمایش آب تشکیل شده است. تجهیزات تصفیه و ضدعفونی آن شامل پمپ های سیرکولاتور، فیلترها، کلرزن، سیستم های اندازه گیری خواص فیزیکی و شیمیایی آب، مخزن آب جبرانی و ... می باشد؛ و مبدل های حرارتی و دیگ های مورد استفاده در موتورخانه مربوط به گرمایش آب هستند.

درطی یک فرآیند تصفیه و گردش، آب از طریق دریچه های خروجی تعبیه شده در کف و یا سیستم تخلیه آب های سطحی به سمت موتورخانه یا سیستم تصفیه هدایت می شود. البته انتقال آب برگشتی استخر به تاسیسات، به وسیله الکتروپمپ های گریز از مرکز (سانتریفیژ) انجام می گیرد.

معمولا در طی فرآیند سیرکولاسیون و در مسیر حرکت آب برگشتی، قبل از ورود به پمپ از یک فیلتر(موگیر) به منظور جلوگیری از ورود اجسام و خار و خاشاک به داخل پمپ سیرکولاسیون و جلوگیری از آسیب رسیدن به پره ها استفاده می کنند.

علاوه بر این از یک شیر سه راهی نیز بهره می برند؛ تا در صورت لزوم،به هنگام تعمیرات و پاکسازی استخر، شیر منتهی به پمپ را بسته و از شیر خروجی به منظور تخلیه آب استخر به فاضلاب استفاده کنند.

پس از عبور سیال از پمپ و با افزایش انرژی آن، آب ورودی به سیستم تصفیه از فیلترها عبور کرده و پس از پاک سازی و تصفیه وارد مبدل حرارتی شده و درجه حرارت آن به دمای مطلوب خواهد رسید.(کنترل دما، توسط ترموستات های نصب شده در ورودی و خروجی مبدل صورت می گیرد.)

در ادامه مسیر تصفیه و گرمایش، فرآیند کلرزنی یا ازن زنی، کنترل PH و سایر خواص فیزیکی و شیمیایی آب صورت می گیرد و در صورت لزوم مواد با خاصیت قلیایی یا اسیدی جهت حفظ تعادل فیزیکی و شیمیایی، به آب اضافه می شود؛ در ادامه آب برگشتی از طریق دریچه های ورودی و نازل هایی تعبیه شده در حاشیه استخر، وارد آن می شود.

نکته پایانی در مورد نحوه محاسبه سیستم گردش آب، چگونگی محاسبه هد پمپ ها سیرکولاسیون می باشد. به این منظور علاوه بر محاسبه افت مسیر و اتصالات، باید افت ناشی از تجهیزات گرمایشی و تصفیه را نیز در نظر گرفت؛ که مقدار افت در این تجهیزات عبارتند از:

فیلتراسیون

یکی از مهم ترین و حساس ترین مباحثی که باید در طراحی تاسیسات استخر مدنظر قرار گیرد، فیلتراسیون آب استخرها است. در اهمیت این موضوع همین بس که اگر تصفیه آب استخر به صورت صحیح انجام نگیرد، استفاده از آن غیرممکن خواهد بود. فیلتراسیون فرآیندی فیزیکی است که طی آن ذرات آلاینده، میکروارگانیزم ها، ذرات معلق و برخی ناخالصی های موجود در آب از آن گرفته می شود.

در فرآیند فیلتراسیون، اولین بخش از آبی را که از استخر بیرون کشیده می شود می توان به عنوان آب کاملا آلوده در نظر گرفت. به لحاظ اختلاط دایمی آب تمیز ورودی و آب آلوده باقی مانده در استخر، مقادیر بعدی آب خارج شده ترکیبی از نسبت کم تری آب آلوده و مقدار بیشتری آب تمیز خواهد بود.

در انتهای یک بار گردش کامل، وقتی که آب، فیلتر می شود، درصد تصفیه آب 63% بعد از دو بار گردش در حدود 86% و بعد از سه بار گردش 95% خواهد بود. بعد از سه بار گردش افزایش درصد تصفیه اندک می باشد، که این امر نشان می دهد با سه بار گردش، آب به نحو مطلوبی تصفیه خواهد شد. البته این فرآیند تحت شرایطی است که کلیه تجهیزات و دستگاه ها به صورت ایدهآل عمل نمایند.

امروزه عمدتا از سه نوع فیلتر استفاده می شود که هر یک از آن ها مزایا و معایب خود را دارند و نوع آن ها در استخرها بسته به شرایط و نیاز پروژه تعیین می شود. در ادامه به معرفی هر یک از آن ها خواهیم پرداخت.

فیلترهای ماسه ای یا شنی

فیلترهای شنی ارزان ترین و متداول ترین نوع فیلترها می باشد که از گذشته های دور جهت تصفیه آب، مورد استفاده قرار گرفتند. ماده فیلتر، از ماسه الک شده، خرده کوارتز و شن به ارتفاع حداقل 90 سانتی متر تشکیل شده است. نتیجه مطلوب در این نوع فیلترها زمانی به دست می آید که اندازه ذرات ماسه 0.4 mm با ضریب یکنواختی 1.75 باشد.

این فیلترها ممکن است عمودی یا افقی باشند ولی در هر صورت جهت جریان آن در آنها هنگام تصفیه از بالا به پایین و هنگام پس شویی از پایین به بالا خواهد بود.فرآیند تفکیک آلاینده های آب با استفاده از فیلترهای شنی به واسطه ترکیبی از دو فرآیند صورت می گیرد:

ذرات جامد معلق در آب در فاصله کوچک بین ذرات شن به دام می افتند.

مواد ژلاتینی و چربی ها تمایل بسیاری به چسبیدن به دانه های ریز شن دارند. به همین جهت معمولا در این نوع فیلترها برای افزایش هرچه بیشتر بازدهی، از مواد منعقد کننده استفاده می شود. بدون به کارگیری یک ماده منعقد کننده،(مانند سولفات آلومینیوم یا پتاسیم آلوم) صافی ماسه ای تنها برای جداکردن مواد جامد درشت از آب در گردش موثر است؛ اما در صورت اضافه کردن یک ماده منعقد کننده، این نوع فیلترها جهت جدا کردن مواد ریز معلق و باکتری ها بسیار موثر خواهند بود.

فیلترهای شنی به دو نوع فیلترهای شنی تحت فشار و فیلترهای شنی معمولی تقسیم بندی می شوند که در تصفیه خانه استخرهای شنا عمدتا از نوع تحت فشار آن استفاده می شود.

از مزایای فیلترهای تحت فشار می توان به سرعت بالای تصفیه، هزینه پایین، حجم کم و افت حرارتی کم پس از فرآیند آهک زنی اشاره کرد. فیلترهای شنی معمولی بیشتر در استخرهای پرورش ماهی یا استخرهای تزیینی مورد استفاده قرار می گیرد. در خصوص فیلترهای شنی توجه به موارد زیر الزامی است:

• در فیلترهای ماسه ای که بر مبنای فشار ثقل کار می کنند، نباید نرخ جریان عبوری از آن ها بیشتر از 3gpm/ft2 باشد.

• فیلترهای ماسه ای با قابلیت فیلتر مضاعف (تحت فشار یا خلا) می توانند با نرخ فیلتراسیون 10-20 gpm/ft2 کار کنند. در فیلترهای شنی چند محفظه ای با عملکرد سریع نیز نرخ فیلتراسیون نباید بیش از 3gpm/ft2 باشد؛ همچنین در فیلترهای شنی چند محفظه ای با عملکرد فوق سریع، نرخ فیلتراسیون نباید بیش از 5 gpm/ft2 باشد.

• شیرهای تخلیه فیلترها باید به صورت روزانه باز شوند. در صورت نیاز برای خارج کردن هوای جمع شده در فیلتر باید شیرها را به دفعات بیشتری در طول روز باز نمود.

• فیلترهای شنی باید با دبی 12-15 gpm/ft2 پس شویی شوند.

فیلترهای خاک سیلیسی یا دیاتومی

طی جنگ جهانی دوم، یک دستگاه تصفیه یکپارچه به نام فیلتر دیاتومی ابداع گردید، که بعدها به عنوان فیلتر آب استخرهای شنا مورد استفاده قرار گرفت.

در این نوع فیلترها، آب با گذر از میان مجموعه ای از شبکه های پارچه ای به داخل یک مخزن ریخته و سپس از فیلتر خارج می شود. فرآیند پاک سازی آب در این نوع فیلترها توسط شبکه پارچه ای انجام نمی گیرد؛ بلکه بستر فیلتر دیاتومی که در بین این شبکه ها قرارداد سبب پاک سازی می شود.

خاک سیلیس یا دیاتوم، پودر فسیل باقی مانده از گیاهان دریایی میکروسکوپی با پوسته سیلیسی است. ثابت شده است که خاک سیلیس به لحاظ میکروسکوپی بودن اجزا، نا منظم بودن شکل و خنثی بودن از نظر شیمیایی، یک ماده صافی ایده آل است. فیلترهای دیاتومی به دلیل ساختار اسفنجی شکل، قابلیت خوبی برای پاکسازی آب استخرها دارند و معمولا در سمت مکش پمپ نصب می شوند.

نحوه عملکرد این نوع فیلترها به این صورت است که آب در گردش پس از ورود به فیلتر، خاک را روی المنت فیلتر می نشاند. ذرات سیلیس آن قدر کوچک و ریزند که میکروارگانیزم ها و باکتری های با ابعاد 3 تا 5 میکرون را بدون نیاز به افزودن ماده منعقد کننده یا قلیا، از آب جدا می کند. شدت جریان آب در گذر ار فیلتر خاک دیاتومی در حدود 2-4 gpm/ft2 می باشد.

جهت جریان آب در فیلترها از پایین به بالا است و این عامل موجب می شود که فشار آب، لایه رسوبی تشکیل شده روی غربال استوانه های فیلتر را در جای خود نگه دارد. زمانی که جریان متوقف می شود، بخش عمده لایه رسوبی فیلتر خواهد ریخت.

این امر چنانچه استخر کار مداوم 24 ساعته داشته باشد، مسئله ایجاد نمی کند؛ اما اگر لازم باشد به صورت تناوبی وقفه هایی در گردش آب ایجاد گردد، می توان با استفاده از یک مسیر میان بر (بای پس) و نصب یک پمپ کوچک در سیستم، تداوم جریان آب در فیلتر را حفظ کرد و با این روش لایه رسوبی در جای خود باقی خواهد ماند.

پس شویی این نوع فیلترها نیازی به آب اضافی ندارد و تنها با افزایش فشار می توان اجرام باقی مانده بر روی غربال المنت ها را جدا کرد. این فشار اضافی با تعبیه یک شیر در خط پس شویی و استفاده از ضربه قوچ حاصله از باز و بسته کردن این شیر تامین خواهد شد.

ضمن پس شویی، ماده صافی از روی المنت ها شسته می شود که باید جایگزین گردد. جریان آب پس شو باید در یک چاهک باز تخلیه گردیده و از آن جا تحت نیروی ثقل یا توسط یک پمپ به یک مجرای باز فاضلاب ریخته شود.

مزایای استفاده از فیلترهای خاک دیاتومی برای استخرهای شنا مشهود است. این فیلترها به لحاظ بیشتر بودن شدت جریان مجاز و این واقعیت که مساحت فیلتر همان مساحت سطح المنت عمودی است، به سطح نشیمن کمتری نیاز دارد. این در حالی است که فیلترهای ماسه ای به سطح نشیمنی معادل سطحی که با شدت جریان کمتر محاسبه می شود نیازمندند. علاوه بر این حذف منعقد کننده ها و قلیاها از سیستم دیاتومی، نیاز به کنترل شیمیایی و وسایل اضافی را کاهش داده و از مشکلات نگهداری سیستم خواهد کاست.

فیلترهای کارتریجی (فشنگی)

این نوع فیلتر دارای یک محفظه با 3 یا 4 صافی استوانه ای شکل است، که حاوی الیاف پلی استر بوده و ذرات ریز موجود در آب را به اندازه 5 تا 10 میکرون از آب جدا می کند. این نوع فیلترها معمولا در استخرهای کوچک و جکوزی ها مورد استفاده قرار می گیرند.

ساختار این فیلترها مشابه فیلترهای دیاتومی است به استثنای این که در آنها از بستر خاک سیلیس استفاده نمی شود. ظرفیت این نوع فیلترها مانند فیلترهای شنی و دیاتومی بر اساس سطح مفید فیلتر مشخص می شود. از مزایای این نوع فیلترها می توان به وزن کم، نصب آسان و عدم نیاز به پس شویی اشاره کرد. علاوه بر این، این فیلترها به دلیل ساخناری فشرده فضای کمی را اشغال می کنند. دبی آب عبوری از فیلترهای کارتریجی، نباید بیشتر از دبی ارایه شده و در طراحی اولیه و یا بیشتر از 0.375 gpm/ft2 باشد.

فیلترهای کارتریجی (فشنگی)

این نوع فیلتر دارای یک محفظه با 3 یا 4 صافی استوانه ای شکل است، که حاوی الیاف پلی استر بوده و ذرات ریز موجود در آب را به اندازه 5 تا 10 میکرون از آب جدا می کند. این نوع فیلترها معمولا در استخرهای کوچک و جکوزی ها مورد استفاده قرار می گیرند.

ساختار این فیلترها مشابه فیلترهای دیاتومی است به استثنای این که در آنها از بستر خاک سیلیس استفاده نمی شود. ظرفیت این نوع فیلترها مانند فیلترهای شنی و دیاتومی بر اساس سطح مفید فیلتر مشخص می شود. از مزایای این نوع فیلترها می توان به وزن کم، نصب آسان و عدم نیاز به پس شویی اشاره کرد. علاوه بر این، این فیلترها به دلیل ساخناری فشرده فضای کمی را اشغال می کنند. دبی آب عبوری از فیلترهای کارتریجی، نباید بیشتر از دبی ارایه شده و در طراحی اولیه و یا بیشتر از 0.375 gpm/ft2 باشد.

.