پمپ استخر و محاسبه انتخاب پمپ استخر
استخرها برای به گردش درآوردن آب در سیستم لوله کشی، معمولا از پمپ های گریز از مرکز یا سانتریفیوژ به همراه الکتروموتورهای کوپله مستقیم استفاده میشود. عملکرد پمپ استخر به گونه ای است که سیال را به واسطه نیروی گریز از مرکز در خط لوله به گردش درمی آورند. الکتروموتور مورد استفاده در پمپ تصفیه استخر متناسب با کاربرد موردنظر و ظرفیت پمپ استخر ممکن است تک فاز یا سه فاز باشد.
نکته دیگر آن که انتخاب پمپ ترجیحا از نوع هواگیری خودکار(یا از شیر تخلیه هوا خودکار استفاده شود) یا خودپرشو باشد. برای استخرهای بزرگ معمولا به جای یک پمپ بسیار بزرگ، از چند پمپ کوچکتر به صورت موازی استفاده میشود. بزرگترین مزیت این روش آن است که در صورت از کار افتادن یک پمپ ، می توان بخشی از نیاز استخر را با سایر پمپ های سالمی که هنوز در مدار هستند تامین کرد.
مهم ترین ویژگی پمپ استخر آن است که آبدهی آن با تغییر افت فشار سیستم لوله کشی (به واسطه کثیف شدن فیلترها و عواملی مانند آن) نباید دچار تغییر شدید شود. البته در استخرها متناسب با تجهیزات مورد استفاده ممکن است پمپ دیگری نیز وجود داشته باشد. برای مثال گاهی اوقات برای تزریق مواد شیمیایی در مدار فیلترها نیز معمولا از یک پمپ کوچک استفاده میشود که این پمپ معمولا از نوع سیلندر پیستونی است همچنین در قسمت گرمکن استخر، اگر از سیستم های خورشیدی مدار بسته استفاده شده باشد، برای به گردش دراوردن سیال در مدار خارجی، لازم است غیر از پمپ استخر اصلی، از یک پمپ مجزا نیز استفاده شود. مدار داخلی گرمکن های سنتی نیز چنین است. به طوری که برای به گردش دراوردن سیال واسطه و ارسال آن به مبدل حرارتی، باید محاسبات مربوطه انجام گرفته و پمپ استخر موردنیاز متناسب با شدت جریان و افت فشار سیستم لوله کشی انتخاب شود.
غالبا پمپ مورد استفاده از نوع آب بندی خودکار بوده و به طور خودکار روانکاری میشوند. با شروع کار پمپ ، سرعت چرخش محور آن به تدریج افزایش می یابد و در نهایت به چند هزار دور در دقیقه می رسد. گشتاور بسیار زیادی که در این سرعت بالا ایجاد می شود عامل بسیاری از ساییدگی ها و مشکلاتی است که در داخل پمپ استخر به وجود می آید. الکتروموتور محور پمپ تصفیه استخر را به گردش در می آورد، محور به پروانه پمپ تصفیه استخر متصل است و موجب گردش آن می شود. در نهایت با چرخش پروانه، آب در داخل پمپ جریان می یابد. از آنجا که برای به گردش درآوردن این پمپ از موتورهای الکتریکی استفاده می شود، استفاده از رله عيب اتصال زمین یا کلید حرارتی به منظور جلوگیری از برق گرفتگی افراد و بار حرارتی اضافی بر الکتروموتور ، الزامی است.
صافی و سبد پمپ استخر
پمپ استخر مجهز به یک صافی لایه ای است که برای جدا کردن برگها، خار و خاشاک، مو، پرز و سایر اجزای آلاینده بزرگ موجود در آب مورد استفاده قرار می گیرد. آب ورودی به پمپ از دریچه مکش، به محفظه صافی، موگیر یا پرزگیره وارد میشود. ساختار داخلی آن از شبکه های پلاستیکی تشکیل می شود که ضمن عبور آب از میان آنها، ذرات ریز و نخاله های معلق در آب از آن جدا میشود. سبد صافی عملکردی مشابه به سبد کفگیر دارد و ذرات معلق بزرگتر را به دام می اندازد.گاهی در پمپ استخر به منظور جلوگیری از نشتی، محفظه صافی به بدنه حلزونی یا واشر حلقوی پیچ می شود برای تمیز کردن سبد صافی نیز معمولا یک دریچه درنظر گرفته می شود. روکش صافی از جنس پلاستیک شفاف و قابل رویت است و می توان با یک نگاه وضعیت صافی از نظر پر یا خالی بودن را به راحتی بررسی کرد. محفظه صافی باید دایما تمیز شود، چرا که در صورت پر شدن صافی، آبدهی پمپ به میزان چشمگیری کاهش می یابد و در مواقعی دچار آسیب شدید به پمپ شود.
پروانه پمپ استخر
پروانه، عامل به گردش در آوردن آب است ( از این رو پمپ با پروانه استنلس استیل یا برنجی میتواند بهترین انتخاب باشد ) که در داخل حلزونی می چرخد و از یک قاب پیرامونی و چند تیغه، تشکیل می شود. آب از قسمت مرکزی یا چشمی پروانه وارد شده و به واسطه چرخش آن به سطوح خارجی پروانه پرتاب می شود. با ارسال آب به لبه پروانه، به دلیل افت فشار ایجاد شده بین لبه و مرکز آن، مقدار آب بیشتری به داخل پروانه وارد میشود. قدرت مکش پمپ به عواملی مانند نحوه طراحی پروانه، عمق پره ها، مشخصات فنی اجزای دیگر پمپ و قدرت موتوری بست دارد که پروانه پمپ استخر را به گردش در می آورد. توجه داشته باشید که در صورت تعویض پروانه اصلی پمپ با پروانه جدیدی که عمق پره های آن بیشتر است، توان الکتروموتور آن نیز باید به همان نسبت افزایش یابد.
مراحل انتخاب پمپ استخر
برای انتخاب پمپ ابتدا باید مقدار دبی یا شدت جریان مورد نیاز سیستم لوله کشی را بر مبنای حجم آب موجود در کاسه و نرخ تعویض آب مورد نیاز محاسبه کرد. تعداد دفعات تعویض آب برای استخرهای خصوصی 8 ساعت یک بار (استخر ویلا و منازل شخصی یا آپارتمانی) استخر های عمومی هر 6 ساعت یک بار ، عمومی کودکان هر 2 ساعت یک بار و جکوزی ها هر نیم ساعت یک بار می باشد.
پس از محاسبه دبی آب، نوبت به محاسبه فشار دینامیکی کل میرسد که مقدار آن معمولا برحسب فوت یا متر بیان می شود. فشار دینامیکی کل در واقع برایند فشار مکش، تلفات اصطکاکی و ارتفاعی است که آب پس از خروج از دهانه دهش پمپ به بالا پرتاب می شود . البته برای محاسبه مقدار دقیق فشار دینامیکی کل، باید از رابطه معروف Williams-Hazen استفاده شود که در آن تمام لوله ها و اتصالات موجود ، به علاوه افت فشار ناشی از فیلتر و گرمکن استخر محاسبه و سپس با هم جمع می شود . البته این رابطه تجربی است ، ولی برای محاسبات مهندسی از دقت کافی برخوردار است.
قاعده سرانگشتی که برای انتخاب پمپ استخرهای عمومی بزرگ درنظر گرفته میشود رعایت فشار دینامیکی کل 18.3m (60ft) است. در این مورد بدترین وضعیت مدار گردش آب استخر معیار قرار گرفته است . به این معنی که فرض بر آن بوده که فیلتر کاملا کثیف شده و نیاز به پسشویی دارند ، صافی پمپ کاملا پر و کثیف شده است و سیستم گردش آب به حداکثر افت فشار خود رسیده است. بنابراین استفاده از همین معیار سرانگشتی ساده تضمین کننده آن خواهد بود که شدت جریان مورد نیاز سیستم در تمامی شرایط تامین می شود.
مقدار مقاومتی که پمپ برای به گردش درآوردن سیال باید بر آن غلبه کند به صورت فشار یا هد بیان میشود. سازندگان پمپها به همراه محصولات خود معمولا منحنی عملکرد پمپ را نیز عرضه می کنند. بنابراین با مشخص بودن افت فشار سیستم لوله کشی استخر و دبی موردنیاز آب، از روی منحنی عملکرد به سادگی می توان پمپ مناسبی که قابلیت تامین فشار و آبدهی مورد نظر را داشته باشد انتخاب کرد.
مثال (1)
مجموعه ای را در نظر بگیرید که فاصله تجهیزات آن از استخر 30ft (9m)است. طول لوله کشی استخر از سمت دهش پمپ تصفیه تا استخر 60ft لوله . 18m ) 1 ½ in لوله 40mm ) است. فرض کنید که بر مبنای جدول سازنده، هر 100ft طول لوله با 13.5 ft معادل است. افت فشار فیلتر و گرمکن بر مبنای اطلاعات سازنده به ترتیب برابر با 7ft (2.1m) و 15ft(4.6m) است. مقدار فشار دینامیکی کل را محاسبه کنید.
حل: با در نظر گرفتن 2ft به ازای هر 10ft (یا هر 3m با 60cm هد)، هد سمت مکش برابر با 6ft(1.8m) خواهد بود. هد سمت دهش پمپ نیز با دو برابر کردن طول سیستم لوله کشی 120ft(36m) به دست می آید. با مراجعه به جدول سازنده افت فشار معادل با 120ft لوله برابر با 1.2 × 13.5 = 16.2 ft (4.9m) خواهد بود.
هد موردنیاز برای فیلتر و گرمکن نیز از روی کاتالوگ بسازنده اعلام شده است. بنابراین خواهیم داشت:
mpH = 6.0ft + 16.2ft + 5.0ft + 7.0ft +15.0ft = 49.2f (14.9m)
در پایان، با محاسبه مقدار فشار دینامیکی کل و آگاهی از شدت جریان موردنیاز می توان از روی منحنی عملکرد پمپ، مدل مناسب را انتخاب کرد.
روش سوم: روش مقادیر اندازه گیری شده
در صورتی که سیستم لوله کشی استخر از قبل اجرا شده است، ساده ترین و دقیق ترین روش برای محاسبه فشار دینامیکی کل، اندازه گیری فشار مکش و دهش پمپ است. بدین منظور باید خلاسنج را به سمت مکش پمپ و فشارسنج را به سمت دهش آن متصل نمود. به طور سرانگشتی به خاطر داشته باشید که هر1 in.Hg معادل با 0.35m (1.13ft) و هر 1psi فشار معادل 0.7m (2.31 ft) هد است. بنابراین با تبدیل مقادیر فشار مکش و دهش اندازه گیری شده به هد معادل و جمع کردن آنها با یکدیگر می توان مقدار فشار دینامیکی کل سیستم را به دست آورد. با استفاده از این روش مقدار فشار دینامیکی کل با در نظر گرفتن تمامی عوامل جزئی از قبیل کثیف شدن فیلترها، رسوب گرفتگی گرمکن ها، افت ایجاد شده به واسط تک تک اجزای سیستم محاسبه می شود و بر مبنای آن می توان تعمیر و نگهداری اجزای مختلف سیستم را به میزان زیادی تسهیل نمود.
مثال (2)
یک استخر عمومی که حجم آب موجود در آن 18,000 gal (68,000 L) است را در نظر بگیرید. برای آنکه آب این استخر هر شش ساعت یک بار تعویض شود، باید حجم آب استخر را بر عدد شش تقسیم کنیم :
18,000gal / 6hur = 3000gph (11,333L/hr) 3000 gph
3000 gph / 60mm = 50gpm (188L/min)
بنابراین ، برای اینکه نرخ تعویض آب این استخر هر شش ساعت یکبار باشد، دبی مورد نیاز پمپ استخر در فشار دینامیکی کل باید 50GPM(188L/min) باشد. در نهایت ، با محاسبه مقدار فشار دینامیکی کل و آگاهی از مقدار آبدهی پمپ ، از روی منحنی عملکرد سازنده می توان مدل پمپ مناسبی که قابلیت تامین هد و دبی مورد نظر را دارد را تعیین کرد. توجه داشته باشید که بر روی منحنی عملکرد پمپ ، اگر نقطه عملکرد مورد نظر بین دو مدل از پمپ قرار گرفت، باید آن پمپ استخر که ظرفیت بیشتری دارد را انتخاب کنید.
به استثنای چنین مواردی از بزرگ انتخاب کردن پمپ جدا خودداری کنید. توجه داشته باشید که وظیفه شما انتخاب کوچکترین پمپ است که برای کاربرد مورد نظر مناسب باشد. بزرگ انتخاب کردن پمپ علاوه بر مصرف بیش از حد انرژی، با افزایش شدت جریان آب عبوری از سیستم لوله کشی ممکن است موجب آسیب دیدن تجهیزات مختلف نیز بشود. از طرفی، کوچک انتخاب کردن پمپ نیز مشکلات متعددی از قبیل عدم تامین تعداد دفعات تعویض آب در ساعت، عدم پاکسازی آب در بستر فیلترها و غیره را به همراه خواهد داشت.
هنگامی که شناگران در داخل استخر حضور دارند، آب استخر تحت تاثیر بار آنها به سرعت کدر می شود. یکی از روش های بهبود کیفیت آب، به گردش در آوردن آن در حین استفاده شناگران از استخر است. البته در چنین مواقعی توجه داشته باشید که اگر دریچه تخلیه اصلی استخر در قسمت کم عمق و محل بازی کودکان قرار داشته باشد ممکن است مکش حاصل از آن به کودکان آسیب برساند. همچنین ممکن است دست یا موی سر افراد به واسطه این مکش کشیده شده و برای افراد مشکل ایجاد کند.
نکاتی پیرامون انتخاب پمپ استخر
نکته ای که باید در هنگام انتخاب پمپ استخر در نظر گرفته شود آن است که ظرفیت پمپ استخر باید کمی بیشتر از مقدار محاسبه شده بر مبنای آبدهی و فشار دینامیکی کل در نظر گرفته شود. البته توجه داشته باشید که بزرگ انتخاب کردن پمپ استخر همیشه هم یک مزیت به شمار نمی رود. چرا که اگر اندازه پمپ تصفیه استخر بیش از حد معمول باشد، علاوه بر اتلاف انرژی، احتمال آسیب دیدن بستر فیلترها به واسطه شدت جریان اضافی در داخل خطوط لوله بسیار زیاد خواهد بود. از طرفی باید به این نکته توجه شود که پمپ استخر باید قابلیت تامین دبی موردنیاز را داشته باشد. بنابراین به منظور دستیابی به بهترین عملکرد، ضمن صرفه جویی در مصرف انرژی، اندازه پمپ تصفیه استخر باید بر مبنای آن چیزی که موردنیاز است انتخاب شود.
علت این که ظرفیت پمپ استخر باید کمی بیشتر از مقدار محاسبه شده بر مبنای آبدهی و فشار دینامیکی کل در نظر گرفته شود آن است که مقدار فشار دینامیکی کل سیستم تحت تاثیر عواملی مختلفی مانند کثیف شدن فیلترها، رسوب گرفتگی مبدل حرارتی و عواملی مانند آن دایما در حال تغییر است. نکته قابل توجه آن است که آبی که در سیستم لوله کشی استخر جریان دارد، نه تنها پس از عبور از اجزای مختلف سیستم دچار افت فشار می شود، بلکه به واسطه جریان خود و برخورد مولکولهای آن با یکدیگر نیز افت فشار ایجاد می کند. جریان آب در داخل سیستم لوله کشی موجب خوردگی لوله های مسی، خوردگی در مبدل های حرارتی، از بین رفتن بستر میانی فیلترها و آسیب دیدن سایر اجزای سیستم می شود. به همین دلیل، بر مبنای الزامات تعیین شده در اکثر کدهای ساختمانی، سرعت جریان آب در داخل لوله های مسی نباید از 2.5m/s (8ft/s) تجاوز کند. این رقم برای لوله های PVC برابر با 3m/s (10fps) است.
تذکر: حتا در صورت استفاده از لوله های PVC در سیستم لوله کشی استخر باز هم سرعت آب در داخل لوله ها را بیش از 2.5m/s (8fts) درنظر نگیرید. چرا که علیرغم آن که جنس لوله های رابط PVC است، جنس لوله های گرمکن و مبدل حرارتی همچنان مسی است و الزامات شدت جریان باید بر مبنای آن رعایت شود.
برای مثال در کد ساختمانی لس آنجلس تصریح شده است که هد پمپ استخر مورد استفاده در استخر تحت هیچ شرایطی نباید از 18m (60ft)کمتر در نظر گرفته شود. بدین معنی که صرفنظر از تمامی محاسبات انجام شده برای فشار دینامیکی کل، اگر مقدار آن از 18m (60ft)کمتر باشد، حداقل هد پمپ استخر باید 18m(60ft) درنظر گرفته شود. یکی دیگر از عواملی که بر محاسبات تاثیر می گذارد، ارتفاع از سطح دریاست. در ارتفاع بیش از 1000m(3300ft) از سطح دریا، دمای کارکرد الکتروموتور متصل به پمپ استخر، از حد معمول فراتر می رود. بنابراین در چنین مواردی ممکن است لازم باشد موتور یک اندازه بزرگتر انتخاب شود.
روش محاسبه الکتروموتور در پمپ استخر
با داشتن اطلاعات کافی درباره مشخصات عملکردی پمپ استخر ، توان الکتروموتور مورد نیاز برای راه اندازی آن از روی منحنی عملکرد پمپ استخر یا جداول مرتبط قابل تعیین خواهد بود. اما در مواردی که این اطلاعات به هر دلیل در دسترس نباشد. برای محاسبه توان الکتروموتوری که باید برای پمپ استخر انتخاب شود می توان از روابط زیر استفاده کرد.
در سیستم واحدهای نگلیسی، توان ورودی به پمپ استخر از طریق موتور را میتوان با استفاده از رابطه (1) محاسبه کرد:
(1)
که در رابطه فوق:
P =توان موتور(hp) =Q دبی پمپ استخر (gpm) =H ارتفاع دهش پمپ استخر (ft)
=Υ وزن مخصوص که برای آب برابر با یک درنظر گرفته میشود
Eeff=بازده موتور-پمپ استخر( معمولا بین 0.50 تا 0.70 )
3960 = تبدیل واحد به gpm/hp.ft
با لحاظ نمودن وزن مخصوص یک برای آب، رابطه (1) به صورت زیر ساده میشود:
(2)
و اما در سیستم واحد های متریک برای محاسبه توان موتور پمپ استخر بر حسب وات میتوان از رابطه زیر استفاده کرد:
(3)
که در رابطه فوق:
P =توان موتور(W) =Q دبی پمپ استخر (m3/h) =H فشار دهش پمپ استخر (m)
=Υ وزن مخصوص سیال (N/m3) ؛ وزن مخصوص آب برابر با 9810 N/m3 است
Eeff=بازده موتور-پمپ استخر( معمولا بین 0.50 تا 0.70 )
در سیستم واحدهای متریک می توان با استفاده از رابطه (4) نیز توان الکتروموتور پمپ استخر را محاسبه کرد که این رابطه در واقع همان شکل تبدیل یافته رابطه (3) است. لازم به ذکر است که این رابطه تنها در صورتی قابل استفاده است که سیال مورد استفاده آب باشد:
(4)
جهت مشاوره انتخاب پمپ استخر با شماره ذیل تماس حاصل فرمایید :
09126126185
