تلفات حرارتی استخر و شرایط محیطی مناسب آب استخر

محدوده متداول دمای آب استخرها
در استخرها بدن انسان در میان یک سیال به عنوان محیط واسطه برای انتقال حرارت قرار می گیرد.بنابراین در داخل استخر نیز برای آن که افراد احساس خوشایندی داشته باشند و در دراز مدت سلامت آن ها به خطر نیفتد،دمای آب باید در محدوده مناسبی قرار داشته باشد.مطالعات پزشکی حاکی از آن است که دمای ۲۸درجه سانتی گراد مناسب ترین دما برای استخرهای تفریحی از حیث حفظ سلامت بدن شناگران به شمار می رود.در دماهای کمتر از ۲۶ درجه سانتی گراد گرمای بدن به سرعت به محیط اطراف آب استخر منتقل می شود که برای شناگرانی که مدت زیاد ی در آب می مانند اصلا خوشایند نیست.
کنترل دمای آب
در استخرها برای کنترل دمای آب و هوای استخرها از دو ترموستات استفاده می شود.به طوری که برای کنترل دمای آب آن از یک ترموستت دیگر سفاده می شود .به ترموستات هایی که برای کنترل دمای آب مورد استفاده قرار می گیرند اصطلاحا آکوستات گفته می شود.این نوع ترموستات ها مجهز به حسگر مستغرق هستند و معمولا در دامنه دمایی ۳۸-۱۳۲ درجه سانتی گراد کاربرد دارند.برخی از آکوستات ها فارغ از کنترل دمای آب گرم از طریق روشن و خاموش نمودن دیگ عملیات دیگری مانند روشن و خاموش کردن پمپ،کنترل گردش آب در مناطق مختلف ،چرخه کارکرد مشعل،کنترل حد بالا و پایین سطح آب را نیز بر عهده دارند.
بهره ها و تلفات گرمایی استخرها
به دلیل حجم بالای آب استخر،تعیین سریع دمای آب بهیچ وجه ممکن نیست.استخرها نیز در واقع همانند یک منبع ذخیره انرژی با بهره ها و تلفات گرمایی مصوص به خود هستند.به عبارت دیگر جریان انرژی دائما در استخرها بر قرار است.مقدار انرژی گرمایی ذخیره شده در استخر بر مبنای دمای آب تعیین می شود.بهره های گرمایی ناشی از نور جذب شده خورشید و گرمای اضافه شده به آب به واسطه گرمکن ها از جمله عوامل افزیش دمای آب به شمار می روند.تلفات گرمایی استخرها نیز شامل انتقال حرارت از استخر به هوای اطراف و تلفات حرارتی از پوسته استخر است که موجب کاهش دمای آب می شود.

تلفات گرمایی استخرها عباتند از:
-تبخیر آب استخر
-انتقال حرارت رسانایی
-انتقال حرارت جابجایی
-انتقال حرارت تشعشعی
تلفات گرمایی در درجه اول در سطح آب و به واسطه تبخیر آب استخر ،انتقال حرارت رسانایی،انتقال حرارت جابجایی و انتقال حرارت تشعشعی رخ می دهد.به استثنای استخرهای رو زمینی و در موارد بسیار خاص که بسترهای آب زیر زمینی سرد در زیر پوسته استخر جریان دارند،اتلاف حرارت از پوسته استخر شامل جداره ها و کف معمولا در مقایسه با سایر تلفات حرارتی به قدری ناچیز اس که در محاسبات از آن صرفه نظر می شود.دلیل عدم عایق کاری پوسته استخر نیز همین مساله است.
تلفات تبخیری
تلفات تبخیری هنگامی رخ می دهد که آب از سطح استخر تبخیر شده و به صورت بخار آب به هوا می رود.تبخیر آب استخر علاوه بر کاهش دمای آب موجب اتلاف شدید آب و به هدر رفتن مواد شیمیایی مورد استفاده در آن نیز می شود .علت کاهش دمای آب تحت تاثیر تبخیر آن است که برای آن که آب تبدیل به بخار شود باید گرمایی معادل با گرمای نهان تبخیر خود را دریافت کند.لذا در هنگام تبخیر این مقدار گرما از آب سطح استخر گرفته می شود که نتیجه آنسرد شدن آب استخر است.

تلفات رسانایی و جابجایی
ارتباط تنگاتنگی با نرخ تبخیر آب استخر دارند.تلفات رسانایی و جابجایی هنگامی رخ می دهد که انرژی گرمایی از سطح استخربه هوای سرد پیرامون می شود.به عنوان یک قاعده کلی تلفات رسانایی و جابجایی در استخرهای سرباز با افزایش سرعت بادو در استخرهای سرپوشیده با افزایش جریان هواروی سطح اب افزایش می یابد.کاهش دمای محیط و افزایش دمای آب نیز از جمله عواملی هستند که منجر به افزایش تلفات رسانایی و جابجایی می شوند.در باره اتلاف گرما به واسطه انتقال حرارت رسانایی به زمین نیزباید گفت زمین به طور ذاتی یک عایق حرارتی محسوب می شود.بنابراین تلفات گرمایی رسانایی برای استخرهای زمینی معمولا کمتر از ده درصد از مقدار کل تلفات گرمایی استخر را در بر می گیرد.بنابراین به استثنای موارد خاص که جریان های آب زیر سطحی سرد در منطقه وجود دارد،زمین بیش از آنکه یک منبع اتلاف گرما باشد به صورت یک عایق حرارتی عمل می کند که از اتلاف گرما از طریق پوسته استخر نیز جلوگیری به عمل می آورد.
تلفات تشعشعی
تلفات گرمایی تشعشعی هنگامی رخ می دهد که انرژی گرمایی آب مستقیما به واسطه انتقال حرارت تشعشعی به محیط اطراف منتقل شود .به طور کلی قابلیت تشعشع یا ضریب صدور تممی مواد عددی بین صفر و یک است.ضریب صدور در واقع معیاری از قابلیت تشعشع یک ماده به شمار می رود.هرچه مقدار ضریب صدور یک ماده به عدد یک نزدیکتر باشد به معنی آن است که ماده تابنده بهتری است و قابلیت بیشتری برای انتقال حرارت تشعشعی دارد.
جسم سیاه در واقع یک تابنده ایده آل است که ضریب صدور آن برابر یک است و بنابراین بیشترین قابلیت تشعشع را دارد .منظور از جسمی نیست که لزوما رنگ سیاه داشته باشد بلکه این اصطلاح تنها برای اشاره به تابنده ایده آل با ضریب صدور یک به کار می رود.از جمله عواملی که بر مقدار ضریب صدور تاثیر گذار است می توان به جنس ماده و میزان صیقلی بودن سطح اشاره کرد.به طور تقریبی تلفات گرمایی تشعشعی تقریبا سی درصد از تلفات گرمایی آب استخر را به خود اختصاص می دهد.در استخرهای سر باز تلفات تشعشعی به ویژه در روزهایی که آسمان صاف است بیشتر می شود.کاهش رطوبت نسبی و افزایش دمای آب استخر نیز بر افزایش تلفات تشعشعی تاثیر گذار است.
بهره های گرمایی استخرهااستخرهای سربازو استخرهای سرپوشیده ای که در معرض تابش خورشید هستند همواره بخشی از انرژی تشعشعی خورشید را به خود جذب می کنند.مقدار نور خورشید جذب شده توسط استخر بر مبنای مقدار نور رسیده به کاسه استخر ضرب در بخشی از نور که واقعا جذب می شود تعیین می شود.
عواملی مانند موقعیت جغرافیایی،دوره زمانی و مقدار سایه اندازی بر روی استخر بر مقدار انرژی تشعشعی جذب شده توسط آب تاثیر گذار هستند .بخشی از نور خورشید که توسط آب یا پوسته استخر جذب نمی شود،به اطراف منعکس می شود.
محاسبه ظرفیت گرمایی مورد نیاز
دمای مطلوب برای آب استخرهای شنا به طور متوسط ۲۷ درجه سانتی گراد است.بسیاری از سازندگان گرمکن ها و دیگ ها مدل های مخصوصی را نیز به منظور گرمایش آب استخر به بازار عرضه می کنند.گرمکن استخرها معمولا پیش از تجهیزات تصفیه آب نصب می شود.محاسبه شرفیت گرمکن ها باید با در نظر گرفتن ملاحظات زیر انجام گیرد:
-انتقال حرارت رسانایی از طریق جداره و کف استخر
-انتقال حرارت جابجایی در سطح استخر
-انتقال حرارت تشعشعی از سطح استخر
-نرخ تبخیر آب از سطح استخر
روشهای صرفه جویی در مصرف انرژی
تجربه نشان داده است که در صورت استفاده از یک گرمکن بزرگ و یک گرمکن کوچک در استخرها می توان مصرف انرژی مجموعه را به میزان قابل توجهی کاهش داد.به این صورت که از گرمکن بزرگ برای گرم کردن سریع آب استخرتا دمای مورد نظر و از گرمکن کوچکتر برای جبران تلفات گرمایی در دوره کارکرد طولانی سیستم بهره گرفت.
روکش های استخرها
بنابر تحقیقات صورت گرفته نزدیک به شصت تا هفتاد درصد از تلفات حرارتی استخرها از سطح آب صورت می گیرد.بنابراین استفاده از تمهیداتی برای محدود کردن این تلفات گرمایی می توان تا حد زیادی تلفات گرمایی استخر و هزینه های آن را کاهش داد.به کارگیری روکش ها در مواقعی که استخر استفاده نمی شود ،یکی از متداولترین و بهترین گزینه هابرای کاهش تلفات گرمایی استخر به شمار می روند.بنابراین در صورت استفاده از روکش با اندازه مناسب تلفات انرژی به واسطه تبخیر آب و تلفات تشعشعی و هدایتی به میزان زیادی کاهش می یابد.تلفات گرمایی تشعشعی یکی دیگر از تلفات عمده انرژی گرمایی در استخرها به شمار می روند.در استخرهای سرباز صاف بودن آسمان در طول روز و شب منجر به افزایش تلفات تشعشعی استخر می شود.در مناطق مرطوب بخش عمده ای از انرژی تشعشعی به واسطه بخار آب موجود در هوا جذب شده و مجددا به استخر باز می گردد.تقریبا یک سوم از انرژی گرمایی خورشید از طریق انتقا ل حرارت تشعشعی مجددا به استخر باز می گردد که سطح سهم آب استخر در این بازگشت انرژی بسیار زیاد است.بنابراین با استفاده از روکش استخر،تلفات گرمایی یاد شده به حد اقل می رسد که نتیجه آن کاهش پنجاه تا هفتاد درصد در تلفات انرژی است.مزیت استفاده از روکش های استخر را می توان در صرفه جویی در مصرف انرژی ،افزایش ضریب ایمنی در مواقعی که استخر مورد استفاده قرار نمی گیرد ،کاهش تبخیر آب ،کاهش مصرف مواد ضدعفونی کننده به واسطه جلوگیری از تبخیر آنها و جلوگیری از ورود آلاینده های خارجی به استخر خلاصه می شود.