مقدمه
در سال های اخیر استقبال زیادی از استخرهای سرپوشیده در ایران صورت گرفته است. اما با توجه به مشکلات انرژی و لزوم صرفه جویی در این عرصه، نیاز به مطالعه و بررسی های کاربردی بیش از پیش احســـاس می شود. فاکتورهای زیادی توسط کشورهای مختلف دنیا مورد بررسی قرار گرفته است. روکش استخر، مدیریت انرژی و کار تجهیزات، رطوبت گیری و استخرهای خورشیدی چندی از روش های صرفه جویی مصرف انرژی به حساب می آیند. همچنین در تابستان، این استعداد برای استخرهای شنای روباز وجود دارد که ضمن استحصال گرمایش خورشیدی برای گرمایش آب، یک مکان تفریحی مناسب برای افراد و رهایی آنها از گرمای تابستان باشند. هزینه ی ساخت و تعمیر و نگهداری استخرهای روباز هزینه ی قابل توجهی به بودجه ی خانوار تحمیل کرده و باید با استفاده از شیوه های مختلف درصدد کاهش هزینه های جاری، تعمیر و نگهداری، مصرف کمتر آب و مواد گندزدا و همچنین گرم نگه داشتن طولانی مدت آب استخر بود. در ضمن به شرط داشتن امکانات گرمایشی مناسب می توان شرایط آب استخر را مدت زمان طولانی تری در حد قابل قبول نگه داشت که با این کار عملاً مدت زمان استفاده از آن را گسترش داده و همچنین با ایجاد شرایط گرمایشی مناسب، استفاده کنندگان لذت و بهره ی بیشتری خواهند برد و این دو امر موجبات بهره وری بیشتر از استخر را فراهم می آورد.
در این بین استفاده از گرمای خورشید برای گرم کردن آب استخر یک گزینه ی مناسب به حساب می آید که می توان با این انرژی پاک و رایگان علاوه بر گرم کردن استخر، در کاهش هزینه های استخر نیز اقدام فوق العاده چشم گیری انجام داد. در این فصل سعی شده است که راه های کاهش هزینه های استخر و مخصوصاً استفاده از انرژی خورشیدی برای گرم کردن آب استخر مورد بررسی قرار گیرد.
روکش استخر، جهت کاهش اتلافات حرارتی و نرخ تبخیر
گرمایش استخر بدون روکش همانند گرم کردن خانه ای بدون سقف است. بیشترین تلفات حرارتی استخر از سطح آب آن صورت می پذیرد (درحدود 95 درصد) که قسمت عمده ی آن بوسیله ی تبخیر سطحی و قسمت بسیار اندک آن به دلیل تشعشع می باشد. مقداری از انرژی در استخرهای روباز از طریق تشعشع به محیط انتقال می یابد اما درصد زیادی از انرژی به طریق تبخیر هدر می رود. شکل(3-1) درصد تلفات را در استخرهای روباز نشان می دهد.
شکل (3-1) تلفات حرارتی در استخرهای روباز
استخرهای سرپوشیده مشکل اتلاف حرارت به محیط را به دلیل هم دما بودن تقریبی آب استخر و دمای هوای روی استخر نخواهد داشت. اما اتلاف حرارت از طریق تبخیر کماکان درصد زیادی را به خودش اختصاص می دهد. در این استخرها جهت کنترل رطوبت فضای داخل مجبور به خارج کردن رطوبت و یا گرفتن آن خواهیم شد، که این موضوع خود باعث افزایش انرژی خواهد شد. شکل (3-2) اتلافات حرارتی را در استخرهای سرپوشیده نشان می دهد.
شکل(3-2) تلفات حرارتی در استخرهای سرپوشیده
نرخ تبخیر آب از سطح استخر به عواملی چون؛ دمای آب، دمای هوا، رطوبت و سرعت هوا بستگی دارد که در این بین استفاده از روکش استخر مؤثرترین شیوه ی جلوگیری از اتلافات حرارتی استخر بوده که دلیل آن کاهش تبخیر آب استخر در زمان عدم استفاده از آن و همچنین کاهش تلفات حرارتی تشعشعی از سطح آن می باشد. این روکش قادر است به میزان 30 تا 50 درصد تلفات آب را کاهش دهد. به ازای هر گالن آب با دمای F°80 که تبخیر می شود، در حدود Btu8000 انرژی از استخر به هدر می رود. با کاهش تلفات آب استخر علاوه بر صرفه جویی در مصرف انرژی و آب، در مصرف گندزدای آب نیز صرفه جویی قابل توجهی صورت می گیرد.
به شرط اینکه استخر از نوع روباز باشد، می توان از پرتو آفتاب نیز برای گرمایش استفاده کرد و در حدود 75 تا 85 درصد از پرتو تابیده شده به سطح استخر، صرف گرم کردن آب آن خواهد شد. روکش حبابی که تحت عنوان روکش خورشیدی نیز شناخته می شود، ارزان ترین روکش استخر است که تا کنون ساخته شده و به بازار عرضه شده است.
این نوع از روکش ها از نظر ظاهری شبیه محافظ های حباب دار نگه دارنده ی مواد می باشند. با این تفاوت که در آنها از شبکه ی پلاستیکی و یا UV سراسری استفاده شده است. همچنین برای کاربرد وسیع تر روکش های وینیلی آنها را از مواد بسیار محکم ساخته و از یک روکش سه لایه استفاده می کنند که در بالا و پایین آن، روکش وینیلی و در بین این دو، لایه ای نازک از یک ماده ی عایق انعطاف پذیر قرار می گیرد. شکل (3-3) شماتیک این سه نوع روکش را نشان می دهد. و در شکل (3-4) یک نمونه از روکش های خورشیدی را نشان می دهد.
شکل(3-3) شماتیک سه نوع متداول از روکشهای استخر
شکل(3-4) روکش خورشیدی
استفاده از یک روکش شفاف میزان جذب انرژی خورشیدی را به میزان 5 تا 15 درصد و روکش کدر این مقدار را به 20 تا 40 درصد کاهش می دهد. یکی از تولیدات جدید که جهت استفاده و ذخیره انرژی خورشیدی به بازار عرضه شده است (Solar Liquid Blanket) است. در این روش با محبوس کردن مایع جاذب انرژی خورشید (مانند آب و...) در یک پوشش مخصوص در طول روز انرژی را ذخیره و در طول شب از آن استفاده می کنند. (Solar fish) نمونه ای شبیه به ماهی است و به صورت شناور روی آب قرار می گیرد و هم نرخ تبخیر را کاهش می دهد و هم انرژی را ذخیره می کند. طبق توصیه یکی از کارخانجات سازنده این نوع از روکش ها، برای هر 21 فوت مربع از سطح استخر روی زمین حدود یک ماهی لازم است و دو ماهی نیز برای مساحت 32 فوت مربع از سطح استخر داخل زمین لازم می باشد. اشکال(3-5) و (3-6) نمونه ای از روکش های مایع خورشیدی می باشند.
شکل(3-5)
شکل(3-6)
البته این نکته را نیز نباید از یاد برد که روکش های یاد شده عموماً در طول شب مورد استفاده قرار می دهند تا از اتلافات حرارتی سطح استخر در غیاب خورشید جلوگیری شود. علاوه بر این، روکش های یاد شده باعث می شوند آب استخر در مدت زمان طولانی تری شفافیت و کیفیت مطلوب خود را حفظ کرده و همچنین به مواد ضدعفونی کننده و گندزذای کمتری احتیاج پیدا کند.
طول عمر روکش های یاد شده عموما بین 3 تا 5 سال است. با این وجود در هنگام خرید این روکش ها باید به نکاتی توجه داشت، از جمله اینکه از طرف سازندگان آن دارای ضمانت حداقل دوساله بوده و بعلاوه گسترش و جمع کردن آن به همراه بسته بندی و نگه داری آن در انبار به راحتی امکان پذیر باشد. شکل (3-7) جمع کننده روکش استخر به صورت دستی را نشان می دهد.
شکل (3-7) جمع کننده روکش استخر به صورت دستی
البته برخی سیستم های مکانیکی وجود دارند که قابلیت باز و جمع کردن روکش بر روی استخر را با موتورهای الکتریکی و یا دسته محورهای دستی دارا هستند. نکته ی مهم دیگر اینکه در نصب، استفاده و همچنین جمع کردن آنها، کارخانه ی سازنده توصیه نامه هایی به خریداران ارائه می دهد که باید از آنها پیروی کرد، هرچند در عمل مشاهده می شود که چنین کاری توسط خریداران صورت نگرفته و با صدمات وارده به روکش مواجه می شوند که عمده ترین آنها پاره شدن زود هنگام این روکش ها می باشد.
- استفاده از بادشکن جهت کاهش تأثیر باد بر نرخ تبخیر از سطح استخر
در کنار روکش می توان به استفاده از بادشکن (حصار) اشاره داشت که دور تا دور استخر نصب شده و موجبات کاهش تبخیر سطحی، آسایش بیشتر استفاده کنندگان، خصوصی تر شدن استخر و مصون ماندن از دید دیگران را موجب می شود. وزش بادی با سرعت mph 7 بر روی سطح استخر موجب می شود تا میزان تلفات حرارتی از سطح استخر تا سه برابر افزایش پیدا کند. جنس بادشکن می تواند از فنس، با پوشش گیاهان خزنده باشد که زیبایی دلپذیری به محوطه ی استخر خواهد داد. نکته ی مهم اینکه بلندی و نزدیکی این حصار به استخر باید به حدی باشد تا به حد مطلوبی از وزش باد بر روی سطح آب استخر جلوگیری کرده و همچنین در استفاده از گرمای خورشیدی خللی وارد نیاورد.
3-3- پمپ های سیرکولاسیون و سیستم فیلتراسیون استخرها
با توجه به مطالعه ای که در مرکز بهینه سازی انرژی دانشگاه آتلانتیک فلوریدا انجام پذیرفته، صاحبان استخر بواسطه ی استفاده از پمپ های کوچکتر و پر بازده تری که در مدت زمان کمتری نیز کار می کنند، قادر خواهند بود صرفه جویی شایانی در مصرف انرژی انجام بدهند. در این مطالعه 120 استخر مورد بررسی قرار گرفته و برخی از صاحبان استخر مدعی شده اند که با رعایت دو روش پیشنهادی، به میزان 15% در هزینه ی پمپاژ استخر صرفه جویی به عمل آمده است.
3-3-1 برآورد اندازه ی صحیح پمپ
عموماً مالکین استخر زمانی که پمپ بسیار فرسوده شده و یا اینکه دیگر قابل تعمیر نباشد اقدام به تعویض آن و نصب یک پمپ بزرگتر می کنند و این کار را با این تفکر انجام می دهند که پمپ بزرگتر لزوماً بهتر نیز می باشد. اما باید گفت که پمپ جدید میزان هزینه های پمپاژ و تعمیر و نگهداری را به میزان قابل توجهی افزایش می دهد. برای تعیین اندازه ی صحیح پمپ، باید از نمودارهای ارائه شده توسط سازنده ی پمپ استفاده نمود که در آن مشخصات هیدرولیکی پمپ با دو عامل مهم مشخصات طول لوله کشی (هد) و جریان آب (دبی) همسنج شده است. مطالعه ی فلوریدا نشان می دهد که عموماً پمپ هایی با قدرت 5/7 اسب و کمتر برای استخر منازل مناسب بوده و با کاهش مقاومت هیدرولیکی سیستم گردش آب امکان دسترسی به این مهم فراهم می شود که به این جهت می توان از سه روش زیر بهره جست:
- جایگزینی فیلتر بزرگ تر (با دبی اسمی حداکثر 50 درصد بیشتر از دبی جریان طراحی استخر).
- افزایش قطر لوله و یا کاهش طول لوله کشی.
- تعویض زانویی های 90 درجه با زانویی های 45 درجه و با استفاده از لوله های انعطاف پذیر.
استفاده از سه روش یاد شده می تواند حداکثر به میزان 40 درصد مصرف برق پمپ را کاهش بدهد.
3-3-2 گردش آب
روش دیگر کاهش مصرف برق پمپ کوتاه کردن مدت زمان کاری پمپ می باشد. اغلب اوقات پمپ های استخر بیش از مدت زمان مورد نیاز کار می کنند. گردش آب استخر باعث مطلوب ماندن و همچنین ثبات خواص شیمیایی آب استخر می شود. در طی مدت زمانی که آب استخر به گردش در می آید مواد گندزدا به آن اضافه شده و باعث می شود که ترکیب شیمیایی استخر با حداقل گردش روزانه ثابت باقی بماند. در ثانی در طی گردش، آب استخر از داخل فیلتر عبور می کند که به سبب جذب مواد زائد، باعث می شود تا حد مجاز آلایندگی ناشی از مواد حل شده ی زائد در آب رعایت شود. برای نیل به این هدف به هیچ عنوان لزومی مبنی بر چندین بار گردش کامل آب در طول یک روز وجود نداشته و در صورت انجام چنین کاری در واقع آب نسبتاً تمیز چندین بار به گردش در آمده است. گردش کامل آب استخر بین 6 تا 12 ساعت به طول می انجامد اما با استفاده از تمهیداتی که در ادامه توضیح داده می شود، می توان مدت زمان فوق را طولانی تر کرد.
اکثر مواد زائد آب استخر بر روی سطح آب شناور شده و یا اینکه ته نشین می شوند، که با استفاده از یک کفاب روب و یا لجن کش می توان مواد فوق را از آب استخر زدوده و در واقع کار پالایش و در پیرو آن مدت زمان کارکرد پمپ را کاهش داد. در این صورت، پس از مدت زمان حدود یک ساعت، اگر پمپ به کار خود ادامه دهد در واقع اکثر توان آن بواسطه ی گردش آب نسبتاً تمیز به هدر رفته و در کیفیت آب بهبود بسیار کمی مشاهده می شود. علاوه بر موارد بیان شده، گردش طولانی تر لزوماً به معنی کاهش رشد جلبک نبوده و با استفاده از مواد گندزدا و شیمیایی مناسب و برس کشیدن منظم بر کف و دیواره های استخر می توان با رشد جلبک مقابله کرد که این دو روش کارا تر نیز می باشند.
روش های فوق به طور میانگین، در هزینه ی برق مصرفی پمپ به میزان 60 درصد صرفه جویی به عمل آورده و به شرط استفاده از پمپ کوچکتر این رقم به 75 درصد خواهد رسید.
آخرین روش که بسیار جالب نیز می باشد، استفاده از یک زمان سنج دقیق برای کنترل چرخه ی کاری پمپ بوده که در این روش پمپ در طی روز در بازه های زمانی کوتاه مدت چندین بار روشن شده و در نتیجه سیستم گردش آب فعال می شود. به عنوان مثال اگر در طول شبانه روز، پمپ به طور مستمر به مدت 3 ساعت کار کند، در طی 21 ساعت باقی مانده به سبب عدم کارکرد سیستم پالایش، آب کیفیت خود را از دست داده و هرچه به پایان زمان فوق نزدیکتر می شویم، کیفیت آب نیز نامناسب تر خواهد شد اما با استفاده از روش زمانی، به سبب اینکه سیستم پالایش در چند نوبت کوتاه مدت فعال می شود، آب استخر شفافیت و کیفیت مطلوب خود را حفظ خواهد کرد. در این راستا بهتر است از پمپ های دو سرعته و یا دور متغییر استفاده شود. از این پمپ ها می توان بر اساس نیاز واقعی سیرکولاسیون در طول مدت استفاده از استخرها استفاده کرد. یعنی تنها در مواقع لزوم پمپ ها با حداکثر توان وارد مدار شوند، با این کار مصرف برق کاهش می یابد. به طوری که با نصف شدن دور پمپ ها (rpm) چیزی در حدود یک پنجم تا یک هشتم از قدرتشان کاسته خواهد شد. (Tightwatt) یک نمونه از سیستم های کنترل هوشمند سالیانه، کارکرد پمپ در استخرهای شنا می باشد. با استفاده از این نوع سیستم پمپ ها و سیستم تصفیه استخر تنها در مواقعی که لازم است کار خواهند کرد. شکل (3-8) نمودار کارکرد پمپ را درمدت یک سال نشان می دهد.
شکل(3-8) نمودار کارکرد پمپ با استفاده از سیستم کنترل هوشمند سالیانه در مدت یک سال
چند توصیه ی مهم:
صاحبان استخرها با به کار بردن راه کارهای زیر می توانند صرفه جویی مالی شایانی حاصل کنند:
- استفاده از کوچکترین پمپ و بزرگترین فیلتر مناسب و قابل قبول برای استخر.
- به حداقل رساندن مقاومت هیدرولیکی سیستم گردش آب در هر کجا که مقدور باشد.
- گردش آب استخر با استفاده از پمپ در کوتاه ترین مدت زمان قابل قبول (کمتر از3 ساعت).
- نصب سیستم زمان سنج (تایمر).
- فیلترها را تنها در مواقع ضروری و پیشنهادی از سوی کارخانه بک واش کنید.
- بهتر است 30 دقیقه بعد از خاموش کردن مدار گردش آب، عمل بک واش را انجام داده. با این کار به دبی آب کمتری جهت انجام بک واش فیلترها احتیاج است.
- انجام بازرسی های منظم از ترموستات ها.
- آشغال داخل موگیر پمپ و اسکیمر را مرتب خالی کنید.
در کنار تمام مطالب بیان شده باید گفت تمامی استخرها یکسان نبوده و عواملی همچون نیاز حرارتی و تصفیه ی آب استخر، وضعیت اقلیمی محل، اندازه و کیفیت سیستم گردش آب همگی در میزان صرفه جویی مالی به عمل آمده نقش کلیدی برعهده خواهند داشت.
3-4- گرم کردن پربازده استخر
همواره به هنگام تهیه ی سیستم های گرمایشی جدید سعی بر این است که از میان مدل های مختلف این سیستم ها، پربازده ترین آنها انتخاب شود. برخی از سازندگان پمپ های حرارتی از مبدل های حرارتی برای گرم کردن آب استخر بهره برده و برخی دیگر به طور مستقیم اقدام به ساخت پمپ های حرارتی خاص گرمایش آب استخر کرده اند که در هر دو مورد با مشکل هزینه ی سرمایه گذاری اولیه ی بالا مواجه شده اند. شکل(3-9) شماتیک یک دستگاه پمپ حراراتی را نشان می دهد.
شکل (3-9) شماتیک پمپ گرمایی از نوع سیکل تبرید تراکمی
البته پمپ های گرمایی با منبع حرارتی زمین و یا آبی نیز می توان مورد استفاده قرار داد. انتخاب هر یک به شرایط اقلیمی محل و قیمت انرژی در آن کشور یا منطقه برمی گردد. اما چیزی که مشخص است به دلیل بالا بودن ضریب کارایی (COP) در این نوع از سیستم ها پتانسیل صرفه جویی نیز وجود دارد.
در کنار این موارد، راحت ترین راه صرفه جویی این است که ترموستات سیستم گرمایش آب استخر را در پایین ترین حد قابل قبول (در حدود C° 26) به شرط عدم اخلال در احساس آسایش شناگران قرار گیرد. به ازای کاهش یک درجه از دمای آب استخر، به میزان 5 تا 10 درصد در کل انرژی گرمایشی آب استخر صرفه جویی خواهد شد. به بیان دیگر با پایین آوردن درجه ی ترموستات و همچنین با استفاده از روکش استخر، کمک قابل توجهی در جهت عدم اتلاف حرارتی سطح و باقی ماندن گرمای آب استخر انجام خواهد شد.
3-5- استخر خورشیدی
در زمانی که اقدامات لازم برای ابقاء بیشتر گرمای استخر صورت پذیرفته باشد، اما با این وجود هنوز در صورت حساب مالی گرمایشی استخر تغییر قابل ملاحظه ای مشاهده نشود، استفاده از گرمکن خورشیدی برای گرم کردن آب استخر گزینه ای مناسب و یک سرمایه گذاری مطمئن به حساب می آید.
سیستم های گرمکن خورشیدی استخر از نقطه نظر مالی یکی از پربازده ترین سیستم های خورشیدی به حساب می آیند. این سیستم ها نسبتاً ساده بوده و همچون سایر سیستم های گرمایشی استخر شامل لوله کشی، فیلتر، صافی و پمپ هستند که در این سیستم کلکتورهای خورشیدی نیز به آن اضافه می شوند. در این سیستم ها آب خروجی از فیلتر به جای اینکه مستقیماً به داخل برگردانده شود از داخل کلکتور خورشیدی عبور کرده، توسط پرتوهای خورشید گرم شده و سپس به استخر وارد می شود. شکل (3-10)
شکل(3-10) گرمایش استخر به کمک کلکتورهای خورشیدی
در صورت افزودن آبگرمکن خورشیدی به سیستم استخر، احتیاج است که از پمپی بزرگ تر در مقایسه با سیستم های معمولی استفاده شده و یا اینکه از پمپی جداگانه که کار آن صرفاً به گردش درآوردن آب در داخل کلکتور است بهره برد. اضافه کردن هرنوع سیستم گرمایشی کمکی به سیستم اولیه ی آبگرمکن خورشیدی استخر موجب می شود دیگر نتوان از پمپ کوچکی که در بخش های قبل توضیح داده شد استفاده کرد، اما با این وجود این استعداد وجود دارد که با کاهش مدت زمان کارکرد پمپ، هزینه های مربوط به پمپ را کاهش داد. در سیستم های گرمکن خورشیدی استخر، پمپ ها نقش کلیدی بر عهده دارند، پس باید به طور مرتب بازرسی شده و تعمیر و نگهداری آن به نحو مطلوبی صورت پذیرد.
بر خلاف سیستم های آبگرمکن خورشیدی خانگی که در آن مقدار مشخص و نسبتاً کمی آب مورد گرمایش قرار گرفته و دمایش به F° 140 (C°60) می رسد، سیستم های آبگرمکن خورشیدی استخرها باید چند صد گالن آب را گرم کرده و به F°80 (C°26) برسانند. این کار به دلیل گردش نسبتاً سریعی که در داخل کلکتور انجام می پذیرد، صورت می گیرد و مقدار بیشتری از پرتو تابیده شده به کلکتور استحصال می شود.
به عنوان یک مقایسه می توان گفت سیستم آبگرمکن خورشیدی استخر دارای راندمان بالاتری است. انرژی خورشیدی صرفاً در مورد گرمایش استخرهای خانگی کاربرد نداشته، بلکه در استخرهای بزرگ تجاری و عمومی نیز به کار می رود. در مرکز شنای بین المللی سانتاکلارای کالیفرنیا از گرمای انرژی خورشید برای گرمایش سه استخر بهره برده می شود. یک استخر 50 متری مسابقه، یک استخر 25 یاردی با 17 فوت عمق و یک استخر آموزشی. نزدیک به 2/1 میلیون گالن آب توسط 13000 فوت مربع کلکتور تخت گرم می شود. از زمانی که پروژه ی یاد شده در فوریه ی سال 1979 تکمیل شد، از انرژی خورشیدی برای تأمین 60 درصد انرژی حرارتی مورد نیاز بهره برده می شود. همچنین در المپیک 1996 آتلانتا از استخرهایی استفاده شد که به طور 100 درصد از پرتو خورشید برای تأمین گرمایش استفاده می کردند.
نکته ی جالب اینکه از کلکتورهای خورشیدی می توان برای خنک کردن آب استخر در شرایط آب و هوایی بسیار گرم و یا پیک حرارت در فصل تابستان استفاده کرد که این کار با گردش آب در داخل کلکتور در طول شب انجام می پذیرد. در واقع کلکتورها به واسطه ی تشعشع، حرارت را به هوای نسبتاً سرد محیط اطراف تحویل می دهند.
3-5-1- کلکتورهای استخر خورشیدی
از آنجایی که کلکتورهای آبگرمکن خورشیدی استخر در طول ماه های گرم سال که چگالی تابش خورشید و درجه حرارت هوا بالاست، کار می کنند، به اندود شیشه ای و عایق کاری احتیاجی نداشته و همین عاملی می شود تا در مقایسه با آبگرمکن های خورشیدی منازل ارزان تر بوده و از طراحی راحت تری نیز برخوردار باشند.
مساحت کلکتورهای خورشیدی استخر به عوامل زیر بستگی دارد:
- - ابعد استخر
- - تعداد فصل های بهره وری از استخر
- - دمای میانگین آن منطقه
- - موقعیت سایت کلکتورها
- - زاویه و جهت کلکتور
- - راندمان کلکتور
- - استفاده از روکش استخر
یک پیمانکار و یا طراح با استفاده از جداول محاسباتی و یا نرم افزارهای کامپیوتری می تواند محاسبات دقیقی را انجام دهد. ولی به طور معمول مساحت کلکتورها را بسته به شرایط آب و هوایی محل می توان 50 الی 100 درصد مساحت خود استخر گرفت. در مناطق سردسیر و یا با روزهای خورشیدی کم نزدیک به 100 درصد پیشنهاد می شود. در شرایط اقلیمی با تابش نسبتاً مناسب نور خورشید، از حرارت مازاد کلکتورها می توان در طولانی کردن فصل شنا استفاده کرد و مدت فوق به جای اینکه صرفاً به فصل تابستان اختصاص داشته باشد، به اواسط بهار تا اواسط پاییز گسترش داد.
کلکتورها را می توان در پشت بام و یا هر مکان نزدیک دیگر به استخر، به شرط اینکه به طور مطلوبی رو به آفتاب باشد، نصب نمود. سمت و سوی بهینه ی کلکتورها به سمت جنوب می باشد و اگر مساحت سطح مقطع کلکتورها در حدود 75 درصد مساحت سطح استخر باشد، می توان از سمت مغرب نیز استفاده نمود. جهت دادن کلکتورها به سمت مشرق به دلیل مدت زمان اندک تابش آفتاب و بی رمقی پرتو صبحگاهی مطلوب نمی باشد. در نهایت می توان گفت جانمایی و میزان زاویه ی کلکتور در کارآیی و بازدهی آنها بسیار مهم است. برای گرمایش در فصل تابستان میزان شیب کلکتورها باید برابر با عرض جغرافیایی محل استخر منهای 10 تا 15 درجه باشد. در صورتی که مکان مناسب برای نصب کلکتورها وجود نداشته باشد، به عنوان مثال پشت بام دارای شیب بسیار تند بوده و یا اینکه کاملاً صاف باشد، با افزایش مساحت کلکتور می توان میزان حرارت و گرمای لازم جهت گرمایش آب استخر را به دست آورد. در جدول (3-1) درصد مساحت کلکتورهای خورشیدی در جهت های متفاوت توصیه شده است.
دو نمونه کلکتور خورشیدی موجود است.
-کلکتورهای خورشیدی دما بالا (Glazed Solar Collectors)
-کلکتور خورشیدی دما پایین (Unglazed Solar Collectors)
کلکتورهای دما بالا عموماً از لوله های مسی تشکیل شده اند که بر روی یک صفحه ی تخت آلومینیمی قرار می گیرند. عیب عمده ی این سیستم ها این است که استعداد خورندگی و صدمات ناشی از انجماد آنها بالا بوده و این امکان وجود دارد که لوله های مسی با کلر موجود در آب استخر به شرط اینکه مقدار ph از 2/7 بیشتر باشد، واکنش بدهد. همچنین مقدار زیاد یون های مس موجود درآب استخر که به صورت ذرات تیره رنگ غیر محلول هستند، می توانند بر روی کف و دیواره های استخر نشسته و باعث تغییر رنگ آنها شوند، که صرفاً به واسطه ی خشک کردن، سابیدن و یا دوباره رنگ کردن بدنه ی استخر از بین می رود. اگر میزان ph بیشتر از 2/7 باشد، مشکلات ذکر شده خود را کمتر نشان می دهند.
میزان مســاحت کلکـتورهای خورشـــیدی به عوامل گوناگونی وابسته اسـت در ایــن کلکتورها یک پوشش شیشه ای شفاف جهت به دام انداختن حرارت و جلوگیری از اتلاف حرارت مورد استفاده قرار می گیرد، دمای کار آنها بالا است و در مقابل باد و هوای سرد دارای اتلافات کمتری نسبت به کلکتورهای دما پایین دارند. این نمونه از کلکتورها جهت مصارف آب گرم بهداشتی مناسب هستند و در صورت استفاده در استخرها باید از یک مبدل نیز بهره جست. قیمت آنها حدود 3 برابر نمونه دما پایین است. شکل(3-11) نمونه ای از کلکتور دما پایین را نشان می هد.
شکل (3-11)کلکتور دما بالا (Glazed Solar Collector)
کلکتورهای دما پایین جهت گرمایش آب استخر معمول تر است. این کلکتورها در انواع مختلفی موجود هستند. عموماً کلکتورهای فوق را از جنس پلاستیک نسبتاً سنگین و یا پلاستیک های UV می سازند که علاوه بر به حداقل رساندن انبساط پانل ها، در مقایسه با کلکتورهای فلزی ارزان تر و سبک تر نیز می باشند. آنها معمولاً دارای لوله هایی به قطر 6 میلیمتر می باشند که از پایین و بالا به صورت طولی قرار می گیرند. لوله های اصلی که وظیفه تقسیم آب به داخل لوله های فوق را به عهده دارند، دارای قطری در حدود 32 الی 50 میلیمتر هستند. پهنای این کلکتورها معمولاً 2/1 متر است و طول آنها بر اساس چند استاندارد 3، 4/2 و 7/3 می باشد. آنها توسط مفصل های لاستیکی و گیره های ضد زنگ به یکدیگر متصل می شوند.
فاکتورهای مؤثر بر راندمان کلکتورها
- - دمای هوا : کلکتورهای خورشیدی در هوای گرم دارای کارایی بیشتری هستند زیرا در آب و هوای سرد اتلافات به محیط افزایش یافته و راندمان کاهش می یابد.
- - نرخ جریان : بسیاری از سازندگان توصیه می کنند نرخ جریان مطلوب در هر یک از کلکتورها بایستی در حدود10 الی 15 لیتر بر دقیقه (3 الی 4 gpm) باشد.
- - شدت وزش باد بر روی کلکتورها : با بالا رفتن سرعت باد اتلافات حرارتی از طریق جابجایی افزایش خواهد یافت.
- - سایه بر روی کلکتورها : ایجاد سایه بر اثر درختان و یا ساختمان های مجاور باعث کاهش راندمان خواهد شد.
علاوه بر تمامی مواردی که تا کنون بیان شد، یکی از مزایای جنبی کلکتورهای نصب شده بر سقف این است کـه بـه سبب جذب گرمای خورشیدی و همیشه گرم بودن آنها، موجبات پایین آمدن بار برودتی منزلی که کلکتورها بر روی آن نصب شده اند، فراهم می شود که در نتیجه با صرفه جویی مالی و انرژی همراه می باشد.
3-5-2- لوله های جاذب انرژی خورشیدی
در سال های اخیر تکنولوژی نانو کامپوزیت ها بازار گرمی پیدا کرده اند به طوری که با ورود این تکنولوژی به صنعت افقهای جدیدی را ایجاد کرده است. کارخانه (Solar-RIPP) با بهره گیری از فرایند فوق توانسته است لوله هایی را تولید کند که توانایی بسیار بالایی جهت جذب انرژی خورشید دارد. در این روش به جای استفاده از کلکتورها که دارای قیمت زیاد و شرایط نصب به خصوصی هستند، می توان با اجرای لوله کشی مداری بر روی هر مکانی که آفتاب گیراست ( مانند، جداره های خود استخر، روی زمین و روی سقف ) از انرژی خورشید استفاده کرد. 32 متر مربع از این لوله ها، حرارتی معادل 9600 کیلو وات را برای یک استخر معمولی به ابعاد 48 و حجم آبی در حدود 50 متر مکعب می تواند تأمین کند. آب استخر پس از عبور از فیلترها به داخل این لوله ها جریان می یابد و با جذب حرارت از لوله ها مجدد به استخر بر می گردد. شکل(3-12)
شکل(3-12) لوله های جاذب انرژی خورشید در استخرهای شنا
6- تهویه و رطوبت گیری
با وجودی که استخرها باید آسایش مطلوبی را برای انسان فراهم کنند، این مطلوب، برای افراد مختلف متفاوت است. آسایش یک شناگر به میزان تحرک او و دمای آب بستگی دارد. دمای محیط خارج از آب، جریان هوا، میزان تبخیر سطحی و نورگیری فاکتورهای مهمی هستند. اما تأثیر آنها بر شناگر و فردی که فقط تماشاچی است یکسان نمی باشد. تبخیر آب از سطح استخر آب گرم، موجب افزایش رطوبت هوای اطراف آن می شود که بر آسایش فرد مؤثر است و مشکلاتی برای ساختمان ایجاد می کند. رطوبت را می توان به شیوه های گوناگون کاهش داد اما این امر، امکانات خاصی را می طلبد. برای دستیابی به شرایط مطلوب در محیط استخرهای سرپوشیده، باید قراردادهایی را مد نظر گرفت. راه حل بهینه، تنها در شرایطی حاصل می شود که حالات منتخب با بالاترین استانداردها هم خوانی داشته باشد.
3-6-1- بهینه سازی کنترل رطوبت در استخرهای سرپوشیده
جهت رفع مشکل رطوبت در استخرهای سرپوشیده به طور معمول از فن های پروانه ای که نزدیک سقف نصب می شوند استفاده می کنند. این فن ها در تمام 24 ساعت شبانه روز باید در حال کار باشند. کار مداوم آنها به دو دلیل است. اول کنترل درصد رطوبت در محیط جهت ایجاد شرایط آسایش برای شناگران و دوم جلوگیری از تخریب مصالح به کار رفته در استخر. همانطور که قبلاٌ گفته شد با استفاده از روکش می توان نرخ تبخیر را در زمان های بسته بودن استخر کاهش داد و به همین دلیل دیگر نیاز نیست در طول شب و یا زمان هایی که از استخر استفاده نمی شود فن ها را روشن نگه داشت، با این کار در مصرف برق می توان صرفه جویی کرد. اما در مواقعی که استخر در حال استفاده است دیگر نمی توان از روکش استفاده کرد و در نتیجه بر اثر تبخیر آب مجدد باید فن ها را روشن کرد. این امر علاوه بر مصرف برق هوای مطبوع و گرم شده ی داخل محوطه ی استخر را به بیرون هدایت می کند. بدین ترتیب ما یکبار هوا را گرم می کنیم و از طرفی بخشی از آن را به طورمستقیم هدر می دهیم. در این راستا برخی از تولید کنندگان تجهیزات رطوبت گیر، دستگاهی مخصوص، جهت گرفتن رطوبت در استخرهای سرپوشیده ابداع کرده اند که با کمک این دستگاه، رطوبت را در داخل خود استخر گرفته و تأثیری بر شرایط دمایی هوای استخر نخواهد گذاشت. برخی از تولید کنندگان صنعت تاسیسات دستگاه های تبرید (swimming pool dehumidifiers ) پر بازده ای را جهت کنترل رطوبت استخرها به بازار عرضه کرده است. این دستگاه ها علاوه بر گرفتن رطوبت، حجم هوایی در حدود cfm 500 را جهت برطرف کردن بخار پنجره ها نیز تأمین می کند. دستگاه فوق حدود 190 آب را کندانس می کند و تنها 12 آمپر ( KW64/2) برق مصرف می کند. شکل(3-13) نحوه ی استقرار این دستگاه ها را نمایش می دهد.
شکل (3-13) چگونگی نصب و قرارگیری دستگاه رطوبت گیردر استخرهای سرپوشیده