مثال طراحی موتورخانه استخر

نکته: دبى فیلتراسیون با تقسیم حجم استخر بر حسب گالن  بر ۸ ساعت گردش آب به دست مى آید.

   مثال۱.

استخرى در ابعاد ۵,۲۱ در ۵۲ متر به صورت سر باز در شهر تهران قرارگرفته است. براى این استخر فضایى به ابعاد ۵۱*۷ متر موتورخانه درنظر گرفته شده است، فاصله موتورخانه تا استخر در شکل نشان داده شدهاست، اجزا و جانمایى این موتور خانه را در حالت سرباز و کار در فصول گرم بررسى نمایید.

این استخر داراى یک جکوزى و یک سوناى بخار در کنار حوضچه آبسرد و سوناى خشک قرار دارد که در محاسبات بار ها آورده نشده اند ودر آنها به صورت جداگانه به آن ها رسیدگى شده است. همچنین بارهاىحرارتى، ظرفیت بویلر و ابعاد آن، ظرفیت فیلترهاى شنى، پمپ و سیستم سیرکولاسیون، محاسبات لوله کشى مورد نیاز براى این استخر محاسبهشود:

آب استخر در دماى ۶۲ درجه سانتى گراد مى باشد. سرعت باد ۵,۳ mphیا ۸۰۳ ft/min و رطوبت نسبى ۰۶% است.

• استخر تنها در فصول گرم کار کند.

براى استفاده از معادله اشرى کلیه دماها را به کلوین تبدیل مى کنیم:

T_۱ = 26 ◦c 299 یا K T_air = 21 ◦c یا ۲۹۴ K

جواب۱: ابتدا داده هاى ورودى مساله را وارد مى کنیم، براى حالتى که استخر در فصل گرم کار کند دماى حداقل هوا را ۱۲ درجه سانتى گراد در نظر مى گیریم.

   محاسبه _۱Q

_۱Q را از دو طریق بدست مى آوریم ابتدا طبق دو فرمول ارائه شده توسط اشرى:

(۱)           W=(95+0.425 )(p_w– p_a)/Y (2)             W=(69+0.35v)(p_w-p_a)/Yطبق فرمول اشرى ما نیاز به دو فشار داریم که فشار اول را با داشتندماى آب استخر از جدول اشباع مى خوانیم (جدول ۱). فشار بخار اشباعدر جدول ترمودینامیکى براى دماى ۶۲ درجه سانتى گراد با میان یابىبرابر با  ۵۳۰,۰ bar یا in.Hg 55330,1 مى باشد.

حال باید نقطه شبنم را بیابیم تا فشار را در نقطه شبنم را پیدا کنیم (شکل۱)، با دماى هواى ۱۲ درجه سانتى گراد و رطوبت ۰۶% وارد جدولسایکرومتریک شده نقطه شبنم ۳۱ درجه سانتى گراد را مى خوانیم.

جدول ۱. فصل پنجم، مشخصات فیزیکى آب اشباع

با نقطه شبنم ۳۱ درجه سانتى گراد، فشار بخار اشباع در نقطه شبنم، ۵۱۰,۰ bar یا in.Hg  ۳۴۴,۰ مى باشد.

طبق معادله ۱ اشرى:                                                                 ^۲W= (95+0.425*308)(1.0335 – 0.443) = 133.4   Btu/h.ftاگر بخواهیم تبخیر را برحسب ^۲lb/h.ft محاسبه کنیم با استفاده از جدول ۲ گرماى نهان تبخیر را در دماى آب استخر پیدا کرده W را بر آن تقسیممى کنیم.

جدول ۲. فصل پنجم، گرماى نهان در دماهاى مختلف

W=133.4 /1049= 0.12     lb/h.ft^۲

:براى استفاده از معادله ۲ اشرى نیز بدین صورت عمل مى کنیم

با دماى ۶۲ درجه سانتى گراد مثل بالا فشار  ۵۳۰,۰ bar یا ۵۳۳۰,۱ in.Hgسپس بادماى هواى ۱۲ درجه سانتى گراد و رطوبت نسبى۶۰_٪ واردجدول سایکرومتریک شده نقطه شبنم ۳۱ درجه را مى یابیم.

در جدول۱ (اشباع) فشار در نقطه شبنم (bar  ۰,۰۱۵ (P_a یا ۳۴۴,۰ in.Hg خوانده مى شود،طبق معادله ۲ اشرى:

و همانطور که ملاحظه کردید نسبت دو مقدار بدست آمده از اشرى       %۸۷ =   ۱۰۴/۱۳۳۷/۴          مى شود.

حال با تقریب خوبى مى توان از جدول زیر (همان جدول ۱ فصل ۲) جهت تلفات حرارتى از سطح استفاده کنیم.

از آنجایى که اختلاف دماى آب استخر و هوا ۰۱ درجه فارنهایت است (درروش مشابه اما بسیار ساده تر) با توجه به جدول ۱ از فصل ۲، اتلافحرارتى از سطح را ۱۰۵ ^۲Btu/h.ft  مى خوانیم، این عدد را در مساحتاستخر ^۲ft ضرب کرده تا _۱Q به دست آید.

۱۰۵ Btu/h.ft^۲*(۱۲.۵*۲۵)*۱۰.76ft^۲ =۳۵۳,۰۶۲      Btu/h

۷۶.۰۱ تبدیل واحد متر مربع به فوت مربع مى باشد.

براى محاسبه آب جبرانى همانطور که پیشتر ذکر شد به ازاى هر ۰۰۱ نفر ۰۰۰,۰۳ Kcal/h اتلاف داریم بنابراین باید تعداد نفرات در استخر رابدانیم، براى این منظور همانگونه که به ازاى هر نفر ۵۲ ^۲ft یا ۲۳,۲  مترمربع سطح مورد نیاز است بنابراین داریم:

تعداد نفرات = 12.۵۲.۳۲ m*25m  m2                   = 134

که این تعداد دو سوم نفرات حاضر در استخر است بنابراین کل تعدادبرابر است با:

۱۳۴*۳/۲= 201  نفرات تلفات آب جبرانى =  ۲۰۱*۳۰,۰۰۰/۱۰۰=۶۰,۳۰۰ kcal/h

^Q_{۱ tot}= 353,۰۶۲+۲۳۹,۰۰۰= 592,۰۰۰ Btu/h

محاسبه _۲Q

با استفاده از فرمول زیر براى زمانى که مدت پیش راه اندازى ۴۲ ساعتباشد مقدار _۲Q قابل محاسبه است. اگر این زمان را ۸۴ ساعت در نظربگیریم این مقدار به Btu/h 073,184 تقلیل میابد و اگر ۲۷ ساعت درنظر بگیریم _۳Btu/h ،Q 319,۰۲۳ مى شود.

Btu/h 962,739 =  ۸.۳۳ =  ۸.۳۳*(مدتf-T iزمان (T* پیش راه حجم اندازىاستخر (گالن)= Q2

محاسبه _۳Q

اگر هر نفر ۰۵ لیتر آب براى دوش گرفتن نیاز داشته باشد گرماى لازمجهت استحمام:

Q_۳=mcΔθ

تعداد نفرات = 12.۵۲.۳۲ m*25m  m2                   =۱۳۴

که این تعداد دو سوم نفرات حاضر در استخر است بنابراین کل تعدادبرابر است با:

کل نفرات     ۱۳۴*۳/۲= 201

باید در نظر داشت که میزان مصرف باید در ضریب تقاضا ۵,۰ ضربگردد.

و m همانρv است و ^۳ρ = 1 kg/m بنابراین:

Q_۳=۲۰۱*۵۰* (۴۰-۱۵) * ۰.۵= 125,۶۲۵  Kcal/h

• ۱۰۲ تعداد شناگران مى باشد.
• ۰۵ لیتر مصرف آب هر شناگر در دوش ها است.
• ۰۴ درجه حرارت مناسب آب گرم مى باشد.
• ۵۱ درجه حرارت ورودى آب شهر در فصول گرم است.
• ۵,۰ ضریب تقاضا مى باشد.

چون استخر سرباز است پس _۴Q (بار گرمایشى سالن سرپوشیده) صفراست.

مجموع بار هاى حرارتى:

اگر تعداد بویلر ها را ۲ تا در نظر بگیریم و  ظرفیت هر بویلر  بنا بر دانایىاین موضوع که راندمان بویلرهاى فایر تیوب شرکت پاکمن برابر با ۵۸ الى ۶۸ درصد مى باشد، برابر مى شود با:

۲,۰۴۹,۷۳۹*۰.۷۵/۰.۸۵=۱,۸۰۸,۵۹۳     Btu/h

• ۲,۰۴۹,۷۳۹ کل حرارت اتلافى
• ۷۵.۰ ضریب بویلر هاى رزرو
• ۸۵.۰ راندمان بویلر هاى پاکمن

براى این استخر ۲ دستگاه دیگ آبگرم  ۰۰۰,۰۰۵ کیلوکالرى بر ساعت مدل ۰۵–PHWB شرکت پاکمن نیاز است.

زیرا بنا بر توضیحات داده شده در قسمت انتخاب بویلر،براى هر بویلر ظرفیتى بالغ بر ۵۷ درصد کل بار حرارتىاستخر را برآورد مى کنیم تا بتوان یکى از بویلر ها را بهصورت رزرو استفاده کرد. در ضمن در محاسبات راندمانهم در نظر گرفته شده است.

   حجم مخزن کویل دارحجم مخزن کویل دار به صورت زیر محاسبه مى گردد:

چون مصرف هر نفر را ۰۵ لیتر فرض میکنیم و حاصل را در ضریبتقاضاى ۴,۰ ضرب مى کنیم و همچنین ضریب ذخیره منبع کویل دارمعادل ۲,۱ ضرب مى کنیم.

50lit*201*1.2*0.4= 4,824  lit

• ۰۵ مصرف دوش هر شناگر در ساعت
• ۱۰۲ تعداد شناگران
• ۲,۱ ضریب ذخیره منبع کویل دار
• ۴,۰ ضریب تقاضا

براى این استخر ۳ دستگاه منبع کویل دار نیاز است که ظرفیت هر کدامlitr 0061 باید باشد، ولى با توجه به ابعاد موجود ۳ مخزن ۰۰۵۱ لیترىبا مشخصات زیر انتخاب مى کنیم:

   ظرفیت مبدل حرارتى استخر

ظرفیت مبدل حرارتى مناسب براى این استخر با داده هاى زیر قابلمحاسبه است:

 Q_۱ (kcal/h)= ṁ_boiler C∆θ

=۰۰۰,۹۴۱ ṁ *(۷۰-۶۰)   ṁ=۱۴,۹۰۰   lit/h    ۶۵ gpm Q_۱ (kcal/h)= ṁ_pool*C∆θ

۱۴۹,۰۰۰ = 525,۰۰۰(Tout – ۲۶.۷) T_out =۲۷

این محاسبات با در نظر گرفتن برابرى انتقال حرارت از بویلر به آباستخر و بالعکس است.

   فیلتر شنى مورد نیاز

براى سیرکولاسیون آب این استخر، ۳ فیلترشنى در نظر گرفته مى شود ویکى از آن ها را به عنوان رزرو قرار مى دهیم. همچنین براى سیرکولاسیونآب جکوزى نیز ۱ فیلتر شنى در نظر مى گیریم. این فیلتر معمولا کوچکترینظرفیت فیلترهاى ساختى توسط شرکت هاى سازنده مى باشد. که در اینقسمت به محاسبات آن نمى پردازیم.  با توجه به دبى بدست آمده ازمحاسبات حجم استخر فیلتر شنى مناسب را بدست مى آوریم:

تعداد فیلتر شنى بهتر است زوج باشد و یک فیلتر به عنوان رزرو در نظرگرفته شود. ۰۹۶۸۳۱ گالن حجم استخر است که با در نظر گرفتن ۶ ساعت براى فیلتراسیون، ۵۱۱۳۲ گالن در ساعت حجم سیرکولاسیوناستخر مورد نظر است.

ساعات فیلتراسیون/حجم استخر= حجم سیرکولاسیون استخر(گالن)

۱۳۸۶۹۰/۶ = 23115 gph

با تقسیم این عدد بر ۶۰، مقدار دبى را بر حسب gpm بدست مى آوریمکه برابر با ۶۸۳.

۲۳۱۱۵/۶=۳۶۸  gpm

با در دست داشتن میزان دبى و دانایى به این موضوع که تعداد فیلتر ها ۲ عدد مى باشد، با تقسیم ۶۸۳ بر ۲ که عددى برابر با ۳۹۱ gpm را بهما مى دهد، به سراغ کاتالوگ فیلتر هاى شنى شرکت پاکمن رفته و با درنظر گرفتن سرعت فیلتراسیون  ^۲gpm/ft7 ، میزان قطر فیلتر را بدستمى آوریم که برابر است با ۰۷-PSF

۳۸۶/۲= 193 gpm

۲  ۱/۲»                                              –

–

   پمپ سیرکولاسیون استخر                                                                جدول ۴ فصل پنجم . کاتالوگ پمپیران

براى انتخاب پمپ مورد نیاز براى این سستمباید در نظر داشت که بزرگترین طول لولهکشى را براى هر کدام از انواع پمپ ها بدستآورد:

با دانستن متراژ لوله کشى به ازاء ۰۵ مترلوله کشى براى فیلتر شماره ۱ و ۰۴ متر لولهکشى براى فیلتر شنى شماره ۲، باید ۰۵ متررا مبنا قرار داد و ۵,۱ برابر آن یعنى ۵۷ متر رابدست آورد.

حال این ۵۷ متر را در ۳ درصد افت فشار لولهکشى ضرب مى کنیم و  ۵,۲ متر افت را برآوردمى کنیم و با دانستن این موضوع که افت فشاردر فیلتر هاى شنى ۵۱ متر است در مجموع ۵,۷۱ متر هد پمپ انتخابى مى باشد.

تعداد پمپ هاى مورد استفاده به ازاى هر کداماز فیلترها ۲ عدد است که یکى از آن ها رزرومى باشد. و یا مى توان ۲ پمپ را موازى بستو پمپ سوم را رزرو دو پمپ دیگر به صورتموازى آنها استفاده کرد.

با در نظر گرفتن دبى gpm391 یا  m^۳/h34 براى این پمپ و ۵,۷۱ متر هد آن سراغ نمودارپمپ ساز مربوطه رفته و پمپ مورد نظر راانتخاب مى کنیم.

مدل پمپ۰۵۲-۵۶  براى شرکت پمپ ایرانرا انتخاب مى کنیم.

   دبى پمپ بویلر                                                                محاسبات جکوزى

حجم جکوزى بر اساس تعداد افرادى که از این جکوزى استفاده خواهندکرد، محاسبه مى شود.

ظرفیت بویلر Btu/h 395,808,1 را تبدیل به Kcal/h کرده که مى شود۷۵۷,۵۵۴ ، تقسیم بر ۰۰۵۲ کرده. با همان هد ۵,۷۱ متر وارد کاتالوگمى شویم.

۴۵۵,۷۵۷/۲۵۰۰=۱۸۲ gpm

با دبى بالا و هد ۵,۷۱ متر وارد کاتالوگ شده، پمپ مدل ۰۵۲-۵۶ رامى خوانیم.

تعداد افراد حاضر در جکوزى را ۶ نفر فرض مى کنیم و به ازاى هر نفر ۲ متر مربع مساحت در نظر مى گیریم. پس داریم:

۲*۶=۱۲ m^۲

=۲۱ Πr^۲

که در نتیجه شعاع جکوزى برابر با ۲ متر بدست مى آید.

با تقسیم حجم جکوزى بر مدت زمان گردش کامل که حدود سى دقیقهاست دبى فیلتراسیون را بدست مى آوریم. شعاع جکوزى ۲ متر است وارتفاع آن ۰۸ سانتى متر و لبه جلویى آن ۰۴ سانتى متر مى باشد.  بنابراینداریم:

شماتیک جکوزى

حجم جکوزى =Π*۲^۲*0.۴+ Π*۱^۲*0.۸ =۷.۵ m^۳

دبى تصفیه جکوزى Q=1982/30=66 (gpm)

با در دست داشتن دبى تصفیه توان محاسبه ظرفیت فیلتر شنى و پمپجکوزى  وجود دارد. از روى این دبى فیلتر شنى با قطر cm001 بدستمى آید که مدل ۰۴-PSF شرکت پاکمن است.

براى محاسبه پمپ جکوزى، از آنجا که دبى پمپ تصفیه جکوزى بسیارپایین است باید از پمپ هاى خطى استفاده کرد. براى جکوزى بدستآوردن هد، مشابه فیلتر شنى است و با در نظر گرفتن ۰۵ متر طول لولهکشى و استفاده از فیلتر شنى، ۵,۷۱ متر افت فشار بدست مى آید.   دبى پمپ جت جکوزى

در یک جکوزى به ازاى هر نفر ۲ نازل جت جکوزى در نظر مى گیرند واین جکوزى ۶ نفره است بنابراین ما ۲۱ خروجى نیاز داریم.

از آنجایى که به ازاء هر کدام از جت ها دبى در حدود ۵۱ gpm را انتخابمى کنیم و براى کلیه مسیر ۰۱ متر هم افت فشار در نظر مى گیرند وفشار مورد نیاز براى این جت ها در حدود ۰۴ تا ۰۵ متر در نظر گرفتهمى شود.

gpm 081=51*21 = دبى کل جت ها

با دبى ۰۴ متر مکعب بر ساعت و هد ۰۵ وارد کاتالوگ پمپ شده و مدلپمپ ۰۰۲-۰۵ را با دور ۰۰۹۲ مى خوانیم.

جدول ۵ فصل پنجم . جدول همپوشانى پمپ

موتورخانه طراحى شده:

2. فیلترهاى شنى
3. ایستگاه پمپاژ
4. منابع کویلدار
5. دیگ بخار ایستاده
6. مبدل هاى حرارتى
7. سختى گیر

مسیر اتصالات و لوله کشى در شکل منظور نشده است.

  عرصه هاى قدم زنى و گردش استخرعرصههاى قدمزنى و گردش در کناره استخر باید به سمت استخرشیببندى شود. بعضى از مقررات، ساخت لبهاى به بلندى ۲ اینچ را ازبین استخر و عرصه قدمزنى توصیه مینمایند، اما به لحاظ خطر لغزشىکه این لبه براى شناگران ایجاد میکند، براى استخرهاى سرپوشیده نبایدتوصیه شود. در استخر روباز، این لبه بلند شستشوى بهتر عرصه قدمزنىرا ممکن مى سازد و چنانچه ساخته شود باید بلندى آن بیش از ۲ اینچو پهنایش حداقل یک فوت باشد. به عبارت دیگر، یک عرصه پلهاىگرداگرد استخر ایجاد میشود. عرصه قدمزنى باید با کاشى غیر لغزنده یابتن ساخته شود و نباید پهنایش از ۴ فوت کمتر باشد، گرچه پهناى ۸ تا ۰۱ فوت مرجح است. روى عرصه باید آبروهایى براى دفع آب جارىبر سطح، تعبیه گردند. مطلوب این است که براى هر ۰۰۱ فوت مربع ازمساحت کف، یک آبرو منظور گردد. این آبروها را میتوان به سیستم لولهکشى کفابرو یا مستقیماً به شبکه فاضلاب یا سیستم لوله کشى فاضلابساختمان متصل نمود.

  چاهک هاى فاضلابر

براى استخرهایى که در زیرزمین بنا مى شوند، جهت ممانعت از ایجادفشار معکوس در فیلتر به هنگام پسشوئى، بهتر است که یک پمپچاهکى در یک حوضچه نصب گردد به طورى که موتور آن بالاىحوضچه قرار گیرد. این پمپها باید به صورت زوج نصب شوند چرا که درصورت خرابى پمپ، فاضلاب از حوضچه سرریز نموده و صدمه دیدنسایر تجهیزات را موجب میگردد. جنس پمپ بستگى به محل نصبآن و مقتضیات اقتصادى دارد. به لحاظ اینکه آب حاصل از پسشویىحاوى سنگریزه و سایر اجرام خورنده است، اولین توجه به یاتاقانهاى