مثال طراحی موتورخانه استخر

نكته: دبى فيلتراسيون با تقسيم حجم استخر بر حسب گالن  بر 8 ساعت گردش آب به دست مى آيد.

   مثال1.

استخرى در ابعاد 5,21 در 52 متر به صورت سر باز در شهر تهران قرارگرفته است. براى اين استخر فضايى به ابعاد 51*7 متر موتورخانه درنظر گرفته شده است، فاصله موتورخانه تا استخر در شكل نشان داده شدهاست، اجزا و جانمايى اين موتور خانه را در حالت سرباز و كار در فصول گرم بررسى نماييد.

اين استخر داراى يك جكوزى و يك سوناى بخار در كنار حوضچه آبسرد و سوناى خشك قرار دارد كه در محاسبات بار ها آورده نشده اند ودر آنها به صورت جداگانه به آن ها رسيدگى شده است. همچنين بارهاىحرارتى، ظرفيت بويلر و ابعاد آن، ظرفيت فيلترهاى شنى، پمپ و سيستم سيركولاسيون، محاسبات لوله كشى مورد نياز براى اين استخر محاسبهشود:

آب استخر در دماى 62 درجه سانتى گراد مى باشد. سرعت باد 5,3 mphيا 803 ft/min و رطوبت نسبى 06% است.

• استخر تنها در فصول گرم كار كند.

براى استفاده از معادله اشرى كليه دماها را به كلوين تبديل مى كنيم:

T₁ = 26 ◦c 299 يا K T_air = 21 ◦c يا 294 K

جواب1: ابتدا داده هاى ورودى مساله را وارد مى كنيم، براى حالتى كه استخر در فصل گرم كار كند دماى حداقل هوا را 12 درجه سانتى گراد در نظر مى گيريم.

   محاسبه ₁Q

₁Q را از دو طريق بدست مى آوريم ابتدا طبق دو فرمول ارائه شده توسط اشرى:

(1)           W=(95+0.425 )(p_w– p_a)/Y (2)             W=(69+0.35v)(p_w-p_a)/Yطبق فرمول اشرى ما نياز به دو فشار داريم كه فشار اول را با داشتندماى آب استخر از جدول اشباع مى خوانيم (جدول 1). فشار بخار اشباعدر جدول ترموديناميكى براى دماى 62 درجه سانتى گراد با ميان يابىبرابر با  530,0 bar يا in.Hg 55330,1 مى باشد.

حال بايد نقطه شبنم را بيابيم تا فشار را در نقطه شبنم را پيدا كنيم (شكل1)، با دماى هواى 12 درجه سانتى گراد و رطوبت 06% وارد جدولسايكرومتريك شده نقطه شبنم 31 درجه سانتى گراد را مى خوانيم.

جدول 1. فصل پنجم، مشخصات فيزيكى آب اشباع

با نقطه شبنم 31 درجه سانتى گراد، فشار بخار اشباع در نقطه شبنم، 510,0 bar يا in.Hg  344,0 مى باشد.

طبق معادله 1 اشرى:                                                                 ²W= (95+0.425*308)(1.0335 – 0.443) = 133.4   Btu/h.ftاگر بخواهيم تبخير را برحسب ²lb/h.ft محاسبه كنيم با استفاده از جدول 2 گرماى نهان تبخير را در دماى آب استخر پيدا كرده W را بر آن تقسيممى كنيم.

جدول 2. فصل پنجم، گرماى نهان در دماهاى مختلف

W=133.4 /1049= 0.12     lb/h.ft²

:براى استفاده از معادله 2 اشرى نيز بدين صورت عمل مى كنيم

با دماى 62 درجه سانتى گراد مثل بالا فشار  530,0 bar يا 5330,1 in.Hgسپس بادماى هواى 12 درجه سانتى گراد و رطوبت نسبى60_٪ واردجدول سايكرومتريك شده نقطه شبنم 31 درجه را مى يابيم.

در جدول1 (اشباع) فشار در نقطه شبنم (bar  0,015 (P_a يا 344,0 in.Hg خوانده مى شود،طبق معادله 2 اشرى:

و همانطور كه ملاحظه كرديد نسبت دو مقدار بدست آمده از اشرى       %87 =   104/1337/4          مى شود.

حال با تقريب خوبى مى توان از جدول زير (همان جدول 1 فصل 2) جهت تلفات حرارتى از سطح استفاده كنيم.

از آنجايى كه اختلاف دماى آب استخر و هوا 01 درجه فارنهايت است (درروش مشابه اما بسيار ساده تر) با توجه به جدول 1 از فصل 2، اتلافحرارتى از سطح را 105 ²Btu/h.ft  مى خوانيم، اين عدد را در مساحتاستخر ²ft ضرب كرده تا ₁Q به دست آيد.

105 Btu/h.ft²*(12.5*25)*10.76ft² =353,062      Btu/h

76.01 تبديل واحد متر مربع به فوت مربع مى باشد.

براى محاسبه آب جبرانى همانطور كه پيشتر ذكر شد به ازاى هر 001 نفر 000,03 Kcal/h اتلاف داريم بنابراين بايد تعداد نفرات در استخر رابدانيم، براى اين منظور همانگونه كه به ازاى هر نفر 52 ²ft يا 23,2  مترمربع سطح مورد نياز است بنابراين داريم:

تعداد نفرات = 12.52.32 m*25m  m2                   = 134

كه اين تعداد دو سوم نفرات حاضر در استخر است بنابراين كل تعدادبرابر است با:

134*3/2= 201  نفرات تلفات آب جبرانى =  201*30,000/100=60,300 kcal/h

^Q_{1 tot}= 353,062+239,000= 592,000 Btu/h

محاسبه ₂Q

با استفاده از فرمول زير براى زمانى كه مدت پيش راه اندازى 42 ساعتباشد مقدار ₂Q قابل محاسبه است. اگر اين زمان را 84 ساعت در نظربگيريم اين مقدار به Btu/h 073,184 تقليل ميابد و اگر 27 ساعت درنظر بگيريم ₃Btu/h ،Q 319,023 مى شود.

Btu/h 962,739 =  8.33 =  8.33*(مدتf-T iزمان (T* پيش راه حجم اندازىاستخر (گالن)= Q2

محاسبه ₃Q

اگر هر نفر 05 ليتر آب براى دوش گرفتن نياز داشته باشد گرماى لازمجهت استحمام:

Q₃=mcΔθ

تعداد نفرات = 12.52.32 m*25m  m2                   =134

كه اين تعداد دو سوم نفرات حاضر در استخر است بنابراين كل تعدادبرابر است با:

كل نفرات     134*3/2= 201

بايد در نظر داشت كه ميزان مصرف بايد در ضريب تقاضا 5,0 ضربگردد.

و m همانρv است و ³ρ = 1 kg/m بنابراين:

Q₃=201*50* (40-15) * 0.5= 125,625  Kcal/h

• 102 تعداد شناگران مى باشد.
• 05 ليتر مصرف آب هر شناگر در دوش ها است.
• 04 درجه حرارت مناسب آب گرم مى باشد.
• 51 درجه حرارت ورودى آب شهر در فصول گرم است.
• 5,0 ضريب تقاضا مى باشد.

چون استخر سرباز است پس ₄Q (بار گرمايشى سالن سرپوشيده) صفراست.

مجموع بار هاى حرارتى:

اگر تعداد بويلر ها را 2 تا در نظر بگيريم و  ظرفيت هر بويلر  بنا بر دانايىاين موضوع كه راندمان بويلرهاى فاير تيوب شركت پاكمن برابر با 58 الى 68 درصد مى باشد، برابر مى شود با:

2,049,739*0.75/0.85=1,808,593     Btu/h

• 2,049,739 كل حرارت اتلافى
• 75.0 ضريب بويلر هاى رزرو
• 85.0 راندمان بويلر هاى پاكمن

براى اين استخر 2 دستگاه ديگ آبگرم  000,005 كيلوكالرى بر ساعت مدل 05–PHWB شركت پاكمن نياز است.

زيرا بنا بر توضيحات داده شده در قسمت انتخاب بويلر،براى هر بويلر ظرفيتى بالغ بر 57 درصد كل بار حرارتىاستخر را برآورد مى كنيم تا بتوان يكى از بويلر ها را بهصورت رزرو استفاده كرد. در ضمن در محاسبات راندمانهم در نظر گرفته شده است.

   حجم مخزن كويل دارحجم مخزن كويل دار به صورت زير محاسبه مى گردد:

چون مصرف هر نفر را 05 ليتر فرض ميكنيم و حاصل را در ضريبتقاضاى 4,0 ضرب مى كنيم و همچنين ضريب ذخيره منبع كويل دارمعادل 2,1 ضرب مى كنيم.

50lit*201*1.2*0.4= 4,824  lit

• 05 مصرف دوش هر شناگر در ساعت
• 102 تعداد شناگران
• 2,1 ضريب ذخيره منبع كويل دار
• 4,0 ضريب تقاضا

براى اين استخر 3 دستگاه منبع كويل دار نياز است كه ظرفيت هر كدامlitr 0061 بايد باشد، ولى با توجه به ابعاد موجود 3 مخزن 0051 ليترىبا مشخصات زير انتخاب مى كنيم:

   ظرفيت مبدل حرارتى استخر

ظرفيت مبدل حرارتى مناسب براى اين استخر با داده هاى زير قابلمحاسبه است:

 Q₁ (kcal/h)= ṁ_boiler C∆θ

=000,941 ṁ *(70-60)   ṁ=14,900   lit/h    65 gpm Q₁ (kcal/h)= ṁ_pool*C∆θ

149,000 = 525,000(Tout – 26.7) T_out =27

اين محاسبات با در نظر گرفتن برابرى انتقال حرارت از بويلر به آباستخر و بالعكس است.

   فيلتر شنى مورد نياز

براى سيركولاسيون آب اين استخر، 3 فيلترشنى در نظر گرفته مى شود ويكى از آن ها را به عنوان رزرو قرار مى دهيم. همچنين براى سيركولاسيونآب جكوزى نيز 1 فيلتر شنى در نظر مى گيريم. اين فيلتر معمولا كوچكترينظرفيت فيلترهاى ساختى توسط شركت هاى سازنده مى باشد. كه در اينقسمت به محاسبات آن نمى پردازيم.  با توجه به دبى بدست آمده ازمحاسبات حجم استخر فيلتر شنى مناسب را بدست مى آوريم:

تعداد فيلتر شنى بهتر است زوج باشد و يك فيلتر به عنوان رزرو در نظرگرفته شود. 096831 گالن حجم استخر است كه با در نظر گرفتن 6 ساعت براى فيلتراسيون، 51132 گالن در ساعت حجم سيركولاسيوناستخر مورد نظر است.

ساعات فيلتراسيون/حجم استخر= حجم سيركولاسيون استخر(گالن)

138690/6 = 23115 gph

با تقسيم اين عدد بر 60، مقدار دبى را بر حسب gpm بدست مى آوريمكه برابر با 683.

23115/6=368  gpm

با در دست داشتن ميزان دبى و دانايى به اين موضوع كه تعداد فيلتر ها 2 عدد مى باشد، با تقسيم 683 بر 2 كه عددى برابر با 391 gpm را بهما مى دهد، به سراغ كاتالوگ فيلتر هاى شنى شركت پاكمن رفته و با درنظر گرفتن سرعت فيلتراسيون  ²gpm/ft7 ، ميزان قطر فيلتر را بدستمى آوريم كه برابر است با 07-PSF

386/2= 193 gpm

2  1/2»                                              –

–

   پمپ سيركولاسيون استخر                                                                جدول 4 فصل پنجم . كاتالوگ پمپيران

براى انتخاب پمپ مورد نياز براى اين سستمبايد در نظر داشت كه بزرگترين طول لولهكشى را براى هر كدام از انواع پمپ ها بدستآورد:

با دانستن متراژ لوله كشى به ازاء 05 مترلوله كشى براى فيلتر شماره 1 و 04 متر لولهكشى براى فيلتر شنى شماره 2، بايد 05 متررا مبنا قرار داد و 5,1 برابر آن يعنى 57 متر رابدست آورد.

حال اين 57 متر را در 3 درصد افت فشار لولهكشى ضرب مى كنيم و  5,2 متر افت را برآوردمى كنيم و با دانستن اين موضوع كه افت فشاردر فيلتر هاى شنى 51 متر است در مجموع 5,71 متر هد پمپ انتخابى مى باشد.

تعداد پمپ هاى مورد استفاده به ازاى هر كداماز فيلترها 2 عدد است كه يكى از آن ها رزرومى باشد. و يا مى توان 2 پمپ را موازى بستو پمپ سوم را رزرو دو پمپ ديگر به صورتموازى آنها استفاده كرد.

با در نظر گرفتن دبى gpm391 يا  m³/h34 براى اين پمپ و 5,71 متر هد آن سراغ نمودارپمپ ساز مربوطه رفته و پمپ مورد نظر راانتخاب مى كنيم.

مدل پمپ052-56  براى شركت پمپ ايرانرا انتخاب مى كنيم.

   دبى پمپ بويلر                                                                محاسبات جكوزى

حجم جكوزى بر اساس تعداد افرادى كه از اين جكوزى استفاده خواهندكرد، محاسبه مى شود.

ظرفيت بويلر Btu/h 395,808,1 را تبديل به Kcal/h كرده كه مى شود757,554 ، تقسيم بر 0052 كرده. با همان هد 5,71 متر وارد كاتالوگمى شويم.

455,757/2500=182 gpm

با دبى بالا و هد 5,71 متر وارد كاتالوگ شده، پمپ مدل 052-56 رامى خوانيم.

تعداد افراد حاضر در جكوزى را 6 نفر فرض مى كنيم و به ازاى هر نفر 2 متر مربع مساحت در نظر مى گيريم. پس داريم:

2*6=12 m²

=21 Πr²

كه در نتيجه شعاع جكوزى برابر با 2 متر بدست مى آيد.

با تقسيم حجم جكوزى بر مدت زمان گردش كامل كه حدود سى دقيقهاست دبى فيلتراسيون را بدست مى آوريم. شعاع جكوزى 2 متر است وارتفاع آن 08 سانتى متر و لبه جلويى آن 04 سانتى متر مى باشد.  بنابراينداريم:

شماتيك جكوزى

حجم جكوزى =Π*2²*0.4+ Π*1²*0.8 =7.5 m³

دبى تصفيه جكوزى Q=1982/30=66 (gpm)

با در دست داشتن دبى تصفيه توان محاسبه ظرفيت فيلتر شنى و پمپجكوزى  وجود دارد. از روى اين دبى فيلتر شنى با قطر cm001 بدستمى آيد كه مدل 04-PSF شركت پاكمن است.

براى محاسبه پمپ جكوزى، از آنجا كه دبى پمپ تصفيه جكوزى بسيارپايين است بايد از پمپ هاى خطى استفاده كرد. براى جكوزى بدستآوردن هد، مشابه فيلتر شنى است و با در نظر گرفتن 05 متر طول لولهكشى و استفاده از فيلتر شنى، 5,71 متر افت فشار بدست مى آيد.   دبى پمپ جت جكوزى

در يك جكوزى به ازاى هر نفر 2 نازل جت جكوزى در نظر مى گيرند واين جكوزى 6 نفره است بنابراين ما 21 خروجى نياز داريم.

از آنجايى كه به ازاء هر كدام از جت ها دبى در حدود 51 gpm را انتخابمى كنيم و براى كليه مسير 01 متر هم افت فشار در نظر مى گيرند وفشار مورد نياز براى اين جت ها در حدود 04 تا 05 متر در نظر گرفتهمى شود.

gpm 081=51*21 = دبى كل جت ها

با دبى 04 متر مكعب بر ساعت و هد 05 وارد كاتالوگ پمپ شده و مدلپمپ 002-05 را با دور 0092 مى خوانيم.

جدول 5 فصل پنجم . جدول همپوشانى پمپ

موتورخانه طراحى شده:

2. فيلترهاى شنى
3. ايستگاه پمپاژ
4. منابع كويلدار
5. ديگ بخار ايستاده
6. مبدل هاى حرارتى
7. سختى گير

مسير اتصالات و لوله كشى در شكل منظور نشده است.

  عرصه هاى قدم زنى و گردش استخرعرصههاى قدمزنى و گردش در كناره استخر بايد به سمت استخرشيببندى شود. بعضى از مقررات، ساخت لبهاى به بلندى 2 اينچ را ازبين استخر و عرصه قدمزنى توصيه مينمايند، اما به لحاظ خطر لغزشىكه اين لبه براى شناگران ايجاد ميكند، براى استخرهاى سرپوشيده نبايدتوصيه شود. در استخر روباز، اين لبه بلند شستشوى بهتر عرصه قدمزنىرا ممكن مى سازد و چنانچه ساخته شود بايد بلندى آن بيش از 2 اينچو پهنايش حداقل يك فوت باشد. به عبارت ديگر، يك عرصه پلهاىگرداگرد استخر ايجاد ميشود. عرصه قدمزنى بايد با كاشى غير لغزنده يابتن ساخته شود و نبايد پهنايش از 4 فوت كمتر باشد، گرچه پهناى 8 تا 01 فوت مرجح است. روى عرصه بايد آبروهايى براى دفع آب جارىبر سطح، تعبيه گردند. مطلوب اين است كه براى هر 001 فوت مربع ازمساحت كف، يك آبرو منظور گردد. اين آبروها را ميتوان به سيستم لولهكشى كفابرو يا مستقيماً به شبكه فاضلاب يا سيستم لوله كشى فاضلابساختمان متصل نمود.

  چاهك هاى فاضلابر

براى استخرهايى كه در زيرزمين بنا مى شوند، جهت ممانعت از ايجادفشار معكوس در فيلتر به هنگام پسشوئى، بهتر است كه يك پمپچاهكى در يك حوضچه نصب گردد به طورى كه موتور آن بالاىحوضچه قرار گيرد. اين پمپها بايد به صورت زوج نصب شوند چرا كه درصورت خرابى پمپ، فاضلاب از حوضچه سرريز نموده و صدمه ديدنساير تجهيزات را موجب ميگردد. جنس پمپ بستگى به محل نصبآن و مقتضيات اقتصادى دارد. به لحاظ اينكه آب حاصل از پسشويىحاوى سنگريزه و ساير اجرام خورنده است، اولين توجه به ياتاقانهاى