تهویه مطبوع در استخرهای شنا

محیط استخرهای سرپوشیده دقیقا همانند تمامی محیط های بسته ساختمان باید از نظر شرایط آسایش حرارتی سلامت و کیفیت هوای داخل در محدوده مطلوبی قرار داشته باشد. تامین کیفیت هوای داخل در استخرها بیش از آن که از دیدگاه تامین شرایط آسایش شناگران مهم باشد، از دیدگاه حفظ سلامت آنان دارای اهمیت است.

در استخرها، تنظیم شرایط هوای داخل به منظور افزایش طول عمر تجهیزات و محافظت از سازه ساختمان در برابر هوای مرطوب استخر نیز دارای اهمیت است.  به طوریکه در صورت عدم توجه به این مساله، بخار آب بر روی دیوارها، پنجره ها و سقف استخر تقطیر می شود و در دراز مدت به سازه ساختمان و تجهیزات موجود در آن آسیب می رساند.

علاوه بر آن، محیط گرم و مرطوب استخرهای سرپوشیده شرایط بسیار مناسبی را برای رشد قارچها و باکتریها فراهم می آورد و در صورت عدم توجه به وضعیت محیط داخل استخر ، سلامت شناگران به خطر می افتد.

تهویه هوای داخلی استخر

در بحث تهویه مطبوع استخرها درست مانند تمامی مکانهای محبوس، برای تامین شرایط مطلوب هوای داخل سالن چهار عامل دمای هوا ، رطوبت نسبی هوا ، جریان هوا و کیفیت هوای سالن باید در محدوده مطلوبی باشد.

در استخرها به دلیل محیط بسیار مرطوب ، تامین چهار عامل یاد شده باید با در نظر گرفتن رطوبت نسبی، دمای هوا، دمای آب استخر و کیفیت هوای داخل صورت پذیرد. از میان عوامل ذکر شده ، رطوبت نسبی بیش از سایر عوامل مشکل ساز و مهم است ، چراکه بالا بودن رطوبت نسبی هوا نه تنها شرایط آسایش و سلامت شناگران را از بین می برد، بلکه در دراز مدت صدمات جبران ناپذیری را به سازه ساختمان و تجیزات موجود در آن وارد می کند.

بنابراین هدف نهایی طراح باید تأمین شرایط زیر باشد:

1. شرایط آسایش شناگران و تامین محیطی سالم برای آنها
2. کنترل رطوبت نسبی
3. تامین کیفیت مطلوب هوای داخل
4. کنترل تقطیر بخار آب در داخل استخر

ویژگی سیستم های تهویه در استخرهای شنا چیست؟

به استثنای استخرهای قهرمانی با جایگاه مخصوص تماشاگران، در سایر استخرها به ندرت برای سرد کردن فضای داخل از سیستمای سرمایش هوا استفاده می شود، محدوده متداولی که انجمن ashrae برای دستیابی به شرایط آسایش حرارتی شناگران تعیین میگردد، در جدول (۱) ارایه شده است، ملاحظاتی که باید برای طراحی سیستم تهویه مطبوع استخرهای سرپوشیده مورد توجه قرار گیرد را می توان در موارد زیر خلاصه کرد.

1. کنترل رطوبت فضای داخل
2. گرمایش هوای استخر
3. تعیین نرخ تهویه مورد نیاز به منظور تامین کیفیت مناسب هوای داخل
4. چگونگی توزیع هوا در فضای داخل استخر
5. طراحی کانال و محل قرارگیری دریچه های توزیع هوا

جهت اجرای پروژه های تهویه مطبوع هوا در تهران با محصولات هواساز و چیلر شرکت فنی مهندسی آسا تهویه با ما از طریق شماره تلفن های درج شده در سایت تماس بگیرید.

کنترل رطوبت در استخرها

در تمامی استخرهای سرپوشیده، رطوبت نسبی به دو دلیل زیردر محدوده پنجاه تا شصت درصد نگه داشته و معمولا به زیر پنجاه درصد کاهش داده نمی شود.

1. در رطوبت نسبی کمتر از پنجاه درصد ، به دلیل تبخیر سریع آب از روی پوست ، شناگرانی که از آب خارج می شوند احساس سرمای ناخوشایندی می کنند.
2. صرف نظر از سایر عوامل ، در استخرها به دلیل تبخیر دایمی آب از کاسه استخر و شرایط بسیار مرطوب داخل ، کاهش رطوبت نسبی فضای داخل به زیر چهل درصد مستلزم صرف هزینه بسیار زیادی است. درحالیکه رطوبت نسبی بالای پنجاه درصد با صرف هزینه های منطقی و قابل قبول امکان پذیر است برای افرادی که در داخل استخر شنا می کنند ، رطوبت نسبی پنجاه تا شصت درصد بیشترین آسایش را به همراه خواد داشت.

کنترل رطوبت فضای داخل استخرها تنها در صورتی امکان پذیر است که بار نهان ۴ یا بار رطوبت ۵ مجموعه به طور دقیق محاسبه شود. پس از محاسبه مقدار بار نهان ، برای دستیابی به شرایط پایدار و مطبوع در محیط داخل ، لازم است رطوبت تولید شده با همان سرعت از فضای داخل تخلیه شود. بنابراین اولین گام در طراحی سیستم تهویه مطبوع استخرها، محاسبه بار نهان مجموعه است.

محاسبه بار استخرها

محاسبه بار نهان استخرها نیز دقیقا مانند سایر ساختمانهاست به طورکلی ، در استخرها سه منبع برای تولید رطوبت وجود دارد.

بار نهان داخلی ناشی از تبخیر آب استخر

بار نهان ناشی از حضور شناگران

بار نهان هوای خارج که برای تهویه استخر مورد استفاده قرار می گیرد.

بار نهان داخلی در تهویه مطبوع استخر چگونه محاسبه میشود؟

بار نهان داخلی در استخرها در نتیجه تبخیر آب از کاسه استخر و محیط های مرطوب پیرامون آن ایجاد می شود. شرایط استخرها به گونه ای است که بار نهان داخلی بخش عمده ای از بار نهان کل را به خود اختصاص می دهد. میزان موثر بودن کنترل رطوبت بر وضعیت کلی استخرها تا حد زیادی به ارزیابی صحیح نرخ تبخیر آب در استخر بستگی خواهد داشت. برای محاسبه نرخ تبخیر آب در استخرها، عوامل زیر باید در نظر گرفته شود:

1. سطح آزاد آب استخر: هرچه سطح استخر بیشتر باشد ، نرخ تبخیر آب نیز به همان نسبت بیشتر است.
2. دمای آب استخر: با کاهش دمای هوای استخر نسبت به دمای آب ، نرخ تبخیر آب به میزان چشمگیری افزایش پیدا می کند به منظور کاهش نرخ تبخیر، دمای هوا باید به اندازه (۴°F-2) C-° (۱-۲) بالاتر از دمای آب باشد.
3. دمای هوای استخر: به منظور کاهش نرخ تبخیر آب استخر و جلوگیری از القای احساس سرما در بدن افراد حاضر در استخر، دمای هوا در استخرهای عمومی باید به اندازه۲ درجه سانتی گراد بالاتر از دمای آب نگه داشته شود. در این حالت نیز دمای هوا نباید از محدوده آسایش افراد تقریبا ۳۰ درجه سانتی گراد تجاوز کند.
4. رطوبت نسبی هوای داخل: محدوده مطلوب رطوبت نسبی برای اکثر استخرها بین پنجاه تا شصت درصد است. به عنوان یک قاعده کلی، رطوبت نسبی استخر باید به اندازه ای کاهش داده شود که از تقطیر بخار آب موجود در هوا بر روی درها و پنجره ها جلوگیری شود.
5. جریان هوای روی سطح آب: یکی از عواملی که نرخ تبخیر آب استخر را تحت تاثیر قرار می دهد، در استخرهای سرباز سرعت باد و در استخرهای سرپوشیده جریان هوایی است که از سطح آب استخر عبور می کند. با کاهش جریان هوایی که مستقیما از روی سطح آب عبور می کند، سرعت تبخیر آب نیز کاهش پیدا می کند.
6. میزان تلاطم آب و ضریب فعالیت شناگران: با افزایش میزان فعالیت شناگران در داخل استخر، تلاطم سطح آب و سرعت تبخیر آن بیشتر می شود.

از میان عوامل یاد شده ، پنج عامل اول کاملا مشخص و قابل تعیین هستند و این طراح است که باید پس از مشورت با کارفرما ، محدوده مورد نیاز برای هر یک را تعیین کند. این عوامل در واقع مبنای محاسبه نرخ تبخیر آب مبنا به شمار   می روند. منظور از نرخ تبخیر آب مبنا ، سرعت تبخیر آب استخر در مواقعی است که شناگران در آن حضور ندارند.

اما ششمین عامل ، ضریب تلاطم آب است که برای ارزیابی مقدار اختلاط ، تلاطم و پاشش آب به خارج استخر در هنگام حضور شناگران در نظر گرفته و تاثیر آن با استفاده از ضریب فعالیت شناگران در معادلات لحاظ می شود. در حین استفاده شناگران از استخر ، بخشی از آب استخر به خارج می پاشد یا با خارج شدن شناگران از آن ، بخشی از آب به خارج از حوضچه استخر می ریزد که موجب مرطوب شدن سطوح جانبی استخر نیز می شود. این آب در پیرامون کاسه استخر انباشته شده و به نوعی موجب افزایش سطح آب استخر و افزایش سرعت تبخیر می شود. بنابراین سیستم تهویه باید قادر به دفع این رطوبت اضافی نیز باشد. از این جهت ، در هنگام انتخاب سیستم تهویه و انجام محاسبات مربوطه این سطح اضافی نیز باید در نظر گرفته شود نرخ تبخیر آب در استخرها را می توان با استفاده از رابطه تجربی زیر به دست آورد. این معادله تنها برای استخرهای با میزان فعالیت متعارف صادق است و در آن تاثیر پاشش آب استخر به خارج و سطح تماس آب با هوای آزاد در نظر گرفته شده است. در استخرهایی که شرایط آنها با شرایط یاد شده متفاوت است مقدار آب تبخیر شده نیز با مقدار محاسبه شده توسط این رابطه متفاوت خواهد بود.

که در رابطه فوق:

 = wp kg/sنرخ تبخیر آب استخر

 = A m2سطح آزاد استخر که با هوای خارج در تماس است

 = V m/sسرعت هوای عبوری از روی سطح آب

 = Y kJ/kg گرمای نهان مورد نیاز برای تبخیر آب در دمای سطح استخر

 = Pa kPaفشار اشباع در دمای نقطه شبنم اتاق

 = Pw kPaفشار بخار اشباع در دمای آب سطح استخر

واحد مربوط به ضرایب ثابت  ۰.۰۸۹ و  ۰.۰۷۸۲  به ترتیب  W/m2.Pa   و  W.s/m3.Pa  است.

در استاندارد ASHRAE 2007 ضریب تلاطم (ضریب فعالیت شناگران) در استخرهای مختلف بر مبنای نتایج به دست آمده از آزمایشهای مختلف، منتشر شده است که مقادیر این ضرایب در جدول (۲) ارایه شده است. با تاثیر ضریب  فعالیت (Fa) در معادله (۱) می توان آن را اصلاح نمود و با استفاده از رابطه به دست آمده نرخ تقریبی تبخیر آب را بر مبنای نوع کاربری استخر تخمین زد.

درصورتیکه مقدار گرمای نهان مورد نیاز برای تبخیر آب در دمای سطح استخر (Y) تقریبا ۱۰۳۲ Btu/lb 2400kJ/kg و سرعت هوای عبوری از روی سطح آب (V)  بینfpm0.05−۰.۱۵m/s−۱۰   ۳۰باشد معادله (۱) به صورت رابطه (۲) در خواهد آمد. اختلاف فشار آب استخر و بخار آب موجود در هوا که از آن به اختلاف فشار بخار یاد می شود نیز بر نرخ تبخیر آب استخر تاثیر می گذارد. مقادیر فشار بخار را نیز می توان از جداول ترمودینامیکی بدست آورد.

که در این رابطه:

= wp kg/s نرخ تبخیر آب استخر

= A m2 سطح آزاد استخر که با هوای خارج در تماس است

= Pa kPa فشار اشباع در دمای نقطه شبنم اتاق

= Pw kPa فشار بخار اشباع در دمای آب سطح استخر

 = Faضریب فعالیت (بدون واحد)

به طور تقریبی، نرخ تبخیر آب در استخرها گاهی به دو تا سه برابر نرخ تبخیر در شرایط مبنا افزایش می یابد.

افزایش دمای آب موجب افزایش نرخ تبخیر آب استخر می شود.

کاهش دمای هوا موجب افزایش نرخ تبخیر آب استخر می شود.

کاهش رطوبت نسبی هوا موجب افزایش نرخ تبخیر آب استخر می شود.

افزایش فعالیت شناگران (افزایش تلاطم آب) موجب افزایش نرخ تبخیر آب استخر می شود.

آنالیزر می تواند جزیی از ساختار ژنراتور باشد یا به صورت جداگانه به آن متصل شود. در داخل آنالیزر که شبیه به یک ستون تقطیر است، سطوحی به صورت طبقاتی وجود دارد که آب روی آن ها جمع شده و آمونیاک در اثر گرمای ناشی از ژنراتور از آن جدا شده و به سمت بالا و دهانه خروجی حرکت می کند. رکتیفایر نیز عملکردی مانند پیش سردکن دارد که باقیمانده بخار آب همراه با آمونیاک را از آن جدا نموده و به ژنراتور باز می گرداند.

دمای ۴۰ تا ۵۰ درجه سانتی گراد برای جداسازی آب از آمونیاک در این مرحله مناسب است. این گرما توسط ژنراتور تأمین می شود و همین موضوع، موجب کاهش ضریب بهره سیستم های آمونیاکی نسبت به سیستم های لیتیمی می شود. البته علیرغم صرف انرژی، رکتیفایر به طور کامل و صد درصد موفق به تفکیک بخارآب از آمونیاک نمی شود و همواره احتمال وجود مقداری بخارآب در ورودی کندانسور وجود دارد.

بار نهان ناشی از حضور شناگران

اولین نکته ای که در زمینه بار نهان شناگران باید مد نظر قرار گیرد آن است که در محاسبات تهویه مطبوع، شناگران معمولا به عنوان افراد حاضر در یک ساختمان در نظر گرفته نمی شوند، چراکه آنها اکثرا در داخل آب هستند. در محاسبات نیز بار نهان شناگران و تاثیر تلاطم آب در ضریب فعالیت لحاظ می شود. در استخرهایی با جایگاه تماشاگران ، گاهی نزدیک به چند هزار نفر برای دیدن مسابقات در سالن حاضر می شوند که این تعداد جمعیت نیز بار نهان قابل توجهی را به مجموعه اضافه می کند.

در استخرهای قهرمانی شرایط کمی با استخرهای دیگر متفاوت است. به طوریکه در هر یک از خطوط شنا تنها یک شناگر حضور دارد. هرچند که ممکن است میزان تلاطم آب ایجاد شده توسط شناگران و رقبای آنها بسیار زیاد باشد، ولی باز هم مقدار کلی تلاطم ایجاد شده بسیار کمتر از دیگر استخرهاست. در این نوع استخرها ، بخش عمده بار نهان بیش از آن که با شناگران و تلاطم آب در ارتباط باشد، از حضور تماشاگران در جایگاه ناشی می شود.

بنابراین در استخرهای قهرمانی مقدار ضریب فعالیت به میزان زیادی کاهش می یابد. در جدول (۳) مقدار متوسط بار نهان ناشی از حضور تماشاگران در استخرها ارایه شده است.

بسیاری از استخرهای قهرمانی، کاربردی دوگانه دارند. به این معنی که شرایط مذکور تنها در روزهای مسابقه بر آنها حاکم است و در مواقع دیگر مانند یک استخر عمومی استفاده می شوند. بنابراین توصیه می شود ، طراحی سیستم تهویه مطبوع و محاسبات مربوطه بر مبنای هر دو وضعیت انجام گیرد و سیستم تهویه مطبوع انتخاب شده قابلیت کارکرد در دو وضعیت را داشته باشد.

برای ارزیابی بار نهان در استخرهای قهرمانی و محاسبه نرخ تبخیر آب به طور متوسط باید از ضریب فعالیت ۰.۶۵ استفاده کرد.

البته تعداد تماشاگران نیز باید در محاسبات لحاظ شود. در برخی از کدها و استانداردها تصریح شده است که به ازای هر یک از تماشاگرن باید  (۱۵ cfm) 25.5 m3/hr هوای خارج در نظر گرفته شود.

بار نهان هوای خارج

استفاده از هوای خارج برای تامین کیفیت مطلوب در فضای داخل استخر امری اجتناب ناپذیر است. اما مسأله ای که وجود دارد آن است که تاثیر تهویه هوای خارج بر شرایط داخل استخرها با تغییرات فصلی آب و هوا دچار تغییر می شود. استفاده از هوای خارج در روزهای گرم تابستان موجب افزایش رطوبت محیط و در روزهای سرد زمستان موجب کاهش رطوبت محیط می شود. بنابراین به منظور دستیابی به شرایط مطلوب در تمامی فصول سال لازم است محاسبات بر مبنای شرایط طراحی در فصل تابستان انجام شود.

طبق استاندارد ASHRAE 62-1999: به ازای هر متر مربع از سطح کاسه استخر و مکانهای مرطوب بایدm3/hr 9.1 به ازای هر فوت مربع   cfm 0.5هوای خارج در نظر گرفته شود، به ازای هر یک از تماشاگران استخر باید m3/hr 15 cfm 25.5 هوای خارج در نظر گرفته شود، در اکثر مواقع ، محاسبات بر مبنای هر دو معیار یاد شده انجام می شود و در نهایت مقدار بزرگتر مورد استفاده قرارمی گیرد.

خرید سیستم های تهویه مطبوع ویژه استخرها

در برخی از کدها توصیه شده است که تنها(۵-۶ft-1.5)1.8m  از پیرامون کاسه استخر در محاسبات یاد شده در نظر گرفته شود، چراکه هدف اصلی از به کارگیری هوای خارج در استخرها، رقیقسازی گازها و بخارات شیمیایی متصاعد شده از آب استخر است. به عبارت دیگر، قسمت خشک فضای داخل استخر تاثیر چندانی بر کیفیت هوای داخل فضای استخر ندارد،جهت کسب اطلاعات بیشتر در خصوص خرید محصولات هواساز، فن کویل و چیلر با ما در ارتباط باشید.