اصلی ترین پارامتر طراحی و انتخاب هر دستگاه گرمایش آب استخر و یا جکوزی، محاسبه "ظرفیت حرارتی" مورد نیاز دستگاه است. عوامل مختلفی در محاسبه دقیق ظرفیت حرارتی استخر دخیل هستند که برای سادگی موضوع و جهت استفاده در طراحی گرمایش استخرهای خصوصی و خانگی به توضیح دو عامل تعیین کننده تر می پردازیم:
بر اساس دمای اولیه آب استخر و جکوزی (جدول شماره یک) و در نظر داشتن مدت زمان گرمایش اولیه مورد نیاز، بار حرارتی لازم برای گرمایش اولیه استخر و جکوزی به سادگی محاسبه می شود.
بصورت یک قاعده تجربی برای استخرهای خانگی و خصوصی، دمای 28 درجه سانتیگراد و برای جکوزی های خانگی دمای 38 درجه سانتیگراد می تواند بعنوان پیش فرض طراحی در نظر گرفته شود.
زمان گرمایش اولیه استخر و جکوزی، تابع استاندارد مشخصی نبوده و با توجه به نوع کاربری استخر در نظر گرفته می شود.
مدت زمان گرمایش اولیه استخرهای خصوصی، بسته به نوع استفاده بین 12 تا 24 ساعت و برای جکوزی های خصوصی، بین 4 تا 6 ساعت در نظر گرفته می شود.
با توجه به انتخاب دمای مناسب و مدت زمان گرمایش اولیه، بار حرارتی گرمایش اولیه به روش زیر محاسبه می شود:
Q (Kcal/Hr) = V (Lit) * (T2-T1) (‘C) / Time (Hr)
Q : بار حرارتی بر حسب کیلو کالری بر ساعت
V : حجم استخر یا جکوزی بر حسب لیتر
T2 : دمای دلخواه آب بر حسب درجه سانتیگراد ( جدول شماره یک)
T1 : دمای فعلی و اولیه آب بر حسب درجه سانتیگراد
Time : مدت زمان گرمایش بر حسب ساعت
یکی از مهمترین منابع اتلاف حرارتی مخصوصاً در استخرهای روباز، اتلاف حرارتی از سطح آب استخر است که برای سادگی می توان از جدول زیر استفاده نمود:
22.219.516.514118.35.5اختلاف دمای آب استخر و دمای محیط (درجه سانتیگراد)
1140
1000
860
710
570
430
290
اتلاف حرارت (کیلوکالری بر ساعت به ازای هر متر مربع سطح استخر)
جدول شماره دو – انرژی دفع شده ناشی از حرارت سطحی
نکته 1 : جدول شماره 2 بر اساس وزش باد با سرعت بین 5 تا 8 کیلومتر بر ساعت ارائه شده است.
نکته 2 : برای استخرهای سرپوشیده یا استخرهای روباز مجهز به سایه بان، باید مقادیر منظور شده در جدول را با اعمال ضریب 0.75 وارد محاسبات نمود.
نکته 3 : برای مقادیر سرعت باد بیش از 8 کیلومتر بر ساعت، مقادیر جدول با ضریب 1.25 و همچنین برای سرعت باد بیش از 16 کیلومتر بر ساعت، مقادیر جدول با ضریب 2 در محاسبات می بایست وارد شوند.
بنابراین با محاسبه سطح استخر (طول ضربدر عرض در استخرهای مستطیلی) و دانستن دمای حداقلی هوا، می توان بسادگی اتلاف حرارت سطحی استخر را محاسبه نمود.
دو بار حرارتی فوق که برای گرمایش اولیه استخر و اتلاف حرارتی سطح استخر محاسبه شده اند، مهمترین عوامل تعیین کننده ظرفیت حرارتی سیستم گرمایشی مورد نیاز استخر هستند که با روش های اشاره شده قابل تخمین می باشند.
البته نکته مهمی که می بایست به آن توجه داشت این است که برای انتخاب بهینه سایز تجهیزات گرمایشی، بهتر است تا این دو بار حرارتی با هم جمع نشوند. زیرا عموماً این دو حالت بصورت همزمان اتفاق نمی افتند. لذا توصیه می شود که پس از محاسبه گرمایش اولیه و اتلاف حرارت سطحی، هر کدام از این دو مقدار بیشتر بود، به عنوان پایه طراحی سیستم در نظر گرفته شود.
نهایتاً توصیه می شود با توجه به راندمان دستگاه های استفاده شده، رسوبگذاری داخل سیستم ها و سایر عوامل خارجی، یک ضریب احتیاط مناسب برای محاسبه ظرفیت حرارتی نهایی در نظر گرفته شود.
سیستم های مختلفی برای گرمایش آب استخر وجود دارند که متداولترین آنها را می توان در قالب موارد زیر برشمرد:
مبدلهای حرارتی، متداولترین تجهیزات گرمایش استخر هستند که پس از دیگ موتورخانه قرار گرفته و بوسیله انتقال حرارت بین آب داغ دیگ و آب استخر، موجب افزایش دمای آب استخر شده و به تدریج آب استخر را گرم می کند.
?
مبدلهای حرارتی استخر عموماً از نوع لوله و پوسته (Shell & Tube) بوده و جنس آنها از استیل، مس، چدن و یا تیتانیوم است که هر کدام ویژگی ها و خواص مخصوص به خود را دارند.
سایز مبدلهای حرارتی معمولاً بر حسب کیلووات (Kilowatt) و یا فوت مربع (ft2) سطح انتقال حرارت بیان می شود. برای تبدیل کیلووات به کیلوکالری بر ساعت، تنها کافی است تا عدد کیلووات در ضریب 860 ضرب شود تا توان مبدل به واحد "کیلوکالری بر ساعت" تعیین شود.
در سیستمهای گرمایشی که از مبدل حرارتی در آنها استفاده می شود، علاوه بر تعیین ظرفیت حرارتی مناسب مبدل، انتخاب دیگ حرارتی مناسب نیز از اهمیت بالایی برخوردار است. بسته به اینکه دیگ انتخابی برای تنها گرمایش استخر، جکوزی و یا گرمایش کل منزل استفاده شود، روش محاسبه بار حرارتی و ظرفیت دیگ از اهمیت بالایی برخوردار بوده و طبعاً بصورت مستقیم روی عملکرد مبدل حرارتی نیز اثرگذار خواهد بود.
یکی از مهمترین مشکلات نگهداری از مبدلهای حرارتی، رسوبگذاری کربنات کلسیم به واسطه سختی بالای آب استخر در مبدل است. این رسوبگذاری، باعث کاهش نرخ انتقال حرارت و نیز کاهش دبی عبوری آب از مبدل شده و به تدریج این اثرات منفی بصورت نمایی افزایش پیدا می کنند. لذا این مبدلها بعد از گذشت مدت زمانی نیاز به "اسید شویی" خواهند داشت.
یکی از بهترین روشهای پیشگیری از رسوب گذاری در مبدلها، استفاده از دستگاه های ضدرسوب مغناطیسی و یا اولترسونیک در مسیر آب سرد ورودی مبدل و پس از فیلتر تصفیه استخر می باشد. این دستگاه ها با تغییر شکل کریستالهای کربنات کلسیم، باعث جلوگیری از رسوبگذاری آنها در داخل سیستم لوله کشی و حتی از بین رفتن تدریجی رسوبات قبلی از داخل لوله ها و تجهیزات می شوند.
