پایگاه خبری تحلیلی صنعت و تاسیسات

برای گرم کردن آب استخر تا دمای مطلوب به طور کلی می توان از دو روش بهره جست:

1. گرم کردن آب استخر با استفاده از دیگ و مبدل حرارتی
2. گرم کردن آب استخر با استفاده از واحدهای پیش گرمکن

در ابتدا ذکر این نکته حائز اهمیت است که اساس فرایند گرم کردن آب استخر در هر دو شیوه یاد شده کاملا یکسان است. روش اول در کشور ما ایران رواج بیشتری دارد و روش دوم به ویژه برای استخرهای کوچکتر مورد استفاده قرار می گیرد.

در صورت استفاده از واحدهای یکپارچه پیش ساخته مراحل محاسبه و انتخاب سیستم کمی ساده تر خواهد بود و طراح صرفا بر مبنای ظرفیت گرمایی مورد نیاز، واحد گرمکن مناسب را از روی کاتالوگ شرکت سازنده انتخاب می کند. حال آنکه در صورت عدم استفاده از واحدهای گرمکن پیش ساخته انتخاب دیگ، مبدل، پمپ سیرکوله، طراحی سیستم لوله کشی و غیره باید متناسب با شرایط پروژه توسط طراح انجام پذیرد.

البته روش استفاده از دیگ و مبدل حرارتی مزیت دیگری نیز دارد که آن انعطاف پذیری قابل اطمینان بسیار بالای آن در مقایسه با واحد گرمکن پیش ساخته است. در صورت استفاده از دیگ و مبدل حرارتی به صورت واحدهای مجزا در صورت ایجاد مشکل در هر یک از این تجهیزات، می توان صرفا همان بخش از سیستم را بدون اختلال در عملکرد سایر قسمت ها تعمیر یا تعویض کرد. برای مثال در استخرهای بزرگ که از چند دیگ به صورت موازی برای تامین آب گرم مورد نیاز استفاده می شود.

اگر یکی از دیگ ها دچار مشکل شود تنها کافی است که دیگ معیوب را از مدار خارج کرده و ظرفیت گرمایی مورد نیاز را با استفاده از دیگ های باقی مانده تامین کرد. اما در صورت استفاده از گرمکن های پیش ساخته، بروز کوچکترین مشکل در هر یک از قسمت های گرمکن به منزله اختلال در عملکرد کل سیستم است.

روش های گرم کردن آب استخر

دیگ ها

دیگ ها وسیله تهیه سیال گرم در سیستم های گرمایش مرکزی آبی و بخاری است. دیگ ها را می توان از نظر عملکرد و یا جنس مصالح به گروه های مختلفی تقسیم بندی کرد.

انواع دیگ ها از لحاظ مصالح به دو گروه چدنی و فولادی تقسیم می شود.

دیگ چدنی:      

این دیگ ها شامل قطعاتی مجزا به نام پره هستند که با بوش های مخصوص به هم متصل می شوند. با اضافه یا کم نمودن این پره ها می توان ظرفیت گرمایی دیگ را افزایش یا کاهش داد. با کنار هم قرار گرفتن این پره ها، فضایی خالی در میان دیگ ایجاد می شود که محل احتراق و تشکیل شعله است.

دیگ های چدنی عمر نسبتا زیادی دارند ولی در برابر ضربه شکننده هستند. این دیگ ها همچنین به دلیل تحمل فشار کمتر نسبت به دیگ های فولادی در تاسیسات بزرگ کاربرد چندانی ندارند. بازه دیگ های چدنی با سوخت جامد تقریبا شصت درصد و با سوخت های مایع و گازی در حدود هشتادو پنج درصد است.

دیگ های فولادی:

این دیگ ها از نظر ساختار در دو گروه عمده دیگ های لوله آتش و دیگ های لوله آب  جای می گیرند. الیته می توان این دیگ ها از نظر ساختار در دو گروه عمودی و افقی نیز تقسیم بندی کرد. در هر صورت دیگ های فولادی صرفنظر از نوع دارای دو بخش اصلی پوسته و لوله هستند که هر دو از جنس فولاد است. بنا به نوع دیگ یکی از بخش های دیگ پوسته یا لوله هستند برای جریان آب یا سیال گرم شونده و جداره دیگر برای دود و گرمای ناشی از احتراق مورد استفاده قرار می گیرد.

اصلی ترین عیب دیگ های فولادی در مقایسه با دیگ های چدنی، مقاومت کم آن ها در مقابل خوردگی است. اما به دلیل تحمل فشارهای بالا و برخورداری از ظرفیت بالای تولید آب گرم، آب داغ یا بخار در بسیاری از تاسیسات گرمایشی بزرگ از این نوع دیگ ها استفاده می شود.

دیگ های فولادی لوله_ آتش نوعی از دیگ های فولادی هستند که در آن ها آتش و گرمای حاصل از احتراق از میان لوله های مستغرق در آب عبور می کند. این نوع دیگ ها دارای یک کوره اصلی و تعدادی لوله موازی هستند. شعله در کوره اصلی تولید می شود و دود و گرمای ناشی از آن از طریق لوله های فولادی به سمت دهانه خروجی دیگ و دود کش هدایت می شود.

تبادل حرارت در فضای پوسته و بین سطح خارجی لوله گرم و آب داخل پوسته صورت می گیرد. خروج دود و گازهای گرم از لوله های دیگ ممکن است در یک، دو یا سه مرحله انجام گیرد که به ترتیب به آن دیگ یک پاس، دو و سه پاس گفته می شود. در دیگ سه پاس شعله و دود یک بار مسیر اصلی کوره را طی نموده و پس از برخورد با تیغه تغییر مسیر داده و به موازات کوره اصلی از دودکش خارج می شود.

روش های گرم کردن آب استخر

دیگ سه پاس لوله آتش

دیگ های فولادی لوله_آب نوعی دیگر از دیگ های فولادی هستند که در آن ها آب از داخل لوله ها عبور می کند و گازهای گرم ناشی از احتراق در اطراف لوله ها حرکت می کنند. این نوع دیگ ها دارای دو مخزن اصلی هستند که لوله هایی  به موازات هم آن ها را به یکدیگر متصل می کنند.

آب مخزن زیرین به هنگام عبور از لوله های مرتبط در تماس غیر مستقیم با شعله و گازهای گرم به بخار تبدیل شده و در مخزن خروجی جمع آوری می شود. آب گرم بخار نشده نیز بار دیگر از مخزن جع آوری بخار به مخزن پایین سرازیر می شود. گردش آب از مخزن بالا به مخزن پایین و تماس با گرمای ناشی از احتراق به طور پیوسته موجبات تولید بخار را فراهم می آورد. این نوع دیگ ها اغلب در مراکز صنعتی به کار می روند و برای تهیه بخار فوق گرم ۵۵۰ C و فشارهای بالا ۱۶۰ بار مناسب هستند.

دیگ واتر تیوب

دیگ های فولادی آب گرم

این دیگ ها ساختاری مشابه با دیگ های فولاددی لوله آتش دارند و در سیستم های گرمایش مرکزی به منظور تولید آبگرم در فشار جو و دمایی کمتر و دمایی کمتر از دمای نقطه آب جوش مورد استفاده قرار می گیرد. دمای مناسب آب خروجی از دیگ در سیستم آبگرم باز ۷۵C است.

دیگ های فولادی آبداغ

این دیگ های ساختاری مشابه با دیگ های فولادی لوله آتش داشته و در سیستم های گرمایشی مرکزی به منظور تولید آب داغ تحت فشار بالاتر از جو مورد استفاده قرار می گیرند. دمای متداول آب خروجی از دیگ در سیستم های تحت فشار بسته آب داغ تقریبا ۱۳۰C است.

دیگ های فولادی بخار

این دیگ ها ممکن است از نوع لوله آتش یا لوله آب باشند. دیگ های فولادی که برای تولید های بخار به کار می روند نسبت به دیگ های فولادی که برای تولید آبگرم یا آبداغ به کار می روند تجهیزات جانبی بیشتری دارند. پمپ های تغذیه آب، کنترل کننده های جریان و فشار بخار از این جمله به شمار می روند.

• گرمکن های گازسوز
• گرمکن های با سوخت مایع
• گرمکن های الکتریکی
• گرمکن های خورشیدی

از این میان گرمکن های خورشیدی به دلیل زمان طولانی تر مورد نیاز برای گرم کردن آب استخر ، معمولا در کاربردهای دایمی مناسب تر هستند. طراحی اکثر گرمکن های استخر به گونه ای است که دمای آب خروجی از آن ها به اندازه ۵-۱۰C بالاتر از دمای آب ورودی به آن خواهد بود. بنابراین در این گرمکن ها، کنترل دمای آب به جای تنظیم مستقیمدما بر مبنای تنظیم جریان صورت می گیرد.

این چنین است که با ثابت نگه داشتن جریان آب ورودی به مبدل، دمای آب گرم خروجی از آن نیز ثابت می ماند. در دماهای بیش از ۴۶C ، مواد معدنی و ذرات معلق موجود در آب بر جداره داخلی مبدل رسوب می کنند. ضمن آنکه شدت جریان آب عبوری از این واحدها در لوله های (۱ ½”)  و ۲” به ترتیب نباید از ۱۰۰gpm و ۱۲۵ gpm بیشتر باشد. در جریان های بالاتر از محدوده یاد شده باید از یک مسیر کنار گذر استفاده شود.

انواع گرمکن های استخر

گرمکن های گازسوز

یکی از انواع گرمکن های مورد استفاده در استخرها، گرمکن های گازسوز هستند که در آن ها از گاز طبیعی یا پروپان به عنوان سوخت استفاده می شود. ساختار کلی گرمکن های گاز سوز گرمکن های به گونه ایست که آب از یک دریچه به مبدل حرارتی وارد می شود. به طور کلی مبدل های حرارتی دو مدار گردش سیال دارند که در یکی از آن ها آب حاصل از تجهیزات مولد و در دیگری آب گرم تجهیزات تبادل حرارت در گردش است. این مبدل از نوع پوسته _ لوله و گاهی از نوع مبدل های حرارتی صفحه ای است.

اکثر مبدل های حرارتی امروزه از نوع چهارپاس هستند. به این معنی که در آن ها آب پیش از خروج از مبدل حرارتی، چهار بار طول لوله مبدل را طی می کند و در هر پاس بین آن ۳٫۴-۵C افزایش می یابد.  این دسته از مبدل های حرارتی معمولا به طور خودکار تمیز می شوند مگر در مواردی که مقدار کلسیم موجود در آب زیاد باشد، نیازی به تمیز کردن ندارند. البته در مواقعی که توازن شیمیایی آب برقرار نباشد احتمال بروز مشکلاتی مانند رسوب گرفتگی یا خوردگی مبدل حرارتی استخر بسیار زیاد است که نتیجه آن کاهش شدید بازده گرمکن خواهد بود. به همین دلیل است که گرمکن استخرها معمولا باید به صورت سالانه مورد بازدید و سرویس قرار گیرد.

به این ترتیب آب ورودی به  گرمکن پس از ورود به مبدل در داخل آن توزیع می شود و از طریق کلکتور پشتی مجددا به مدار مبدل باز گردانده می شود.

به این ترتیب گرمای تولید شده به واسطه مشعل گرمکن از طریق مبدل حرارتی به آب استخر منتقل می شود. در نهایت با ورود مجدد آب به کلکتور مقابل، آب گرمکن از دریچه خروجی تخلیه می شود.

با خروج آب گرم تولید شده از مبدل ممکن است با آب سرد استخر مخلوط شده و سپس به استخر ارسال شود.

مس یکی از عناصری است که ضریب انتقال حرارت بسیار بالایی دارد. به همین جهت است که مبدل های حرارتی از لوله های مسی ساخته می شود.

برای افزایش سطح انتقال حرارت مبدل، لوله های مسی آن به صورت پره دار و به همراه تیغه های فلزی ساخته می شوند. بدین ترتیب گرمای ایجاد شده در گرمکن به واسطه احتراق سوخت به لوله های مسی و سپس آب جاری در آن ها منتقل می شود.

در کنار کلکتور گرمکن های گازسوز، یک شیر با بارگذاری فنری تعبیه می شود که نسبت به فشار سیال حساسیت بالایی دارد.

این شیر برای مخلوط کردن آب سرد ورودی به گرمکن و آب سرد خروجی از آن در نظر گرفته می شود. با این روش می توان از گرم شدن بیش از حد آب خروجی جلوگیری کرد. یکی دیگر از اجزای گرمکن های گازسوژ، سینی مشعل است. سینی مشعل را به صورت یک مجموعه یکپارچه و مجزا از گرمکن جدا کرد. گرمکن های استخری متناسب با اندازه واحد مجهز به تعداد کافی مشعل هستند. مشعلی که در ابتدا قرار دارد مجهز به شمعکی است که روی آن قرار می گیرد. جریان گاز ورودی به مشعل ها از طریق شیر گاز گرمکن انجام می گیرد که خود این شیر توسط مدار کنترل تنظیم می شود.

گرمکن های گاز سوز در مقایسه با گرمکن های سوخت مایع آلایندگی کمتری را به همراه دارند. البته از دیدگاه زیست محیطی، تاثیر گازهای گلخانه ای تولید شده توسط این گرمکن ها همچنان پابرجاست.