طراحی استخر و سونا و جکوزی

طراحی استخر و سونا و جکوزی

تعین حداکثر ظرفیت استخرها بر حسب نوع شنا و نوع استخر

         برای تعیین ابعاد و اندازه های   استخر مهمترین عامل تعداد شناگران می باشد که میانگین تراکم آنها با توجه به سرانه های ارائه شده از جدول شماره (1-1) قابل محاسبه می‌باشد.

عمق آب	نوع شنا	نوع استخر
		سرپوشیده	سرباز
ناحیه کم عمق آب (کمتر از 7/1 متر عمق)	شنای تفریحی شنای آموزشی پیشرفته(تمرینات) شنای آموزشی ابتدایی	5/1 2 4	5/1 5/2 5/4
ناحیه عمیق (بیش از 7/1 متر عرض)	شنای تفریحی پیشرفته شیرجه	2 5/17	5/2 20
حداقل عرض حاشیه استخر		2	4

حداکثر ظرفیت استخرها بر حسب عمق  استخر[3]

  این میزان به سادگی توسط مساحت سطح استخر و تعداد استفلده کنندگانی که می توانند به صورت ایمن از امکانات این سطح استفاده کنند تعین می شود که با توجه به جدول شماره (1-2) سرانه آن مشخص شده است.

جدول 1-2- سرانه استخر به ازاء عمق استخر

استفاده کننده به ازای هر2/2 متر مربع	قسمت کم عمق آب (کمتر از یک متر)
استفاده کننده به ازای هر72/ متر مربع	آب راکد (m 1 -  1.5 عمق)
استفاده کننده به ازای هر 4 متر مربع	آب عمیق (بیش از m 1.5 عمق )
استفاده کننده به ازای هر 4 متر مربع	آب عمیق (بیش از m 2  عمق )

1-3-6-  اندازه و ساختمان معمول استخر[2]

اولین گام در طراحی استخر شنا، تعیین مساحت کل آن است که بر مبنای چگونگی استفاده و تعداد شناگرانی که در یک زمان در داخل استخر خواهند بود، پیش بینی می شود. بر حسب توصیه کمیته استخرهای شنای آمریکا، می بایدحداقل طول استخر ft 60 و عرض آن مضربی از 5 ، 6 یا ft 7 باشد.

عرض هر لاین شنا در استخرهای ورزشی باید حداقلft 7 منظور گردد. اما در استخرهای تفریحی، تنها تعداد شناگرانی که در یک زمان داخل استخر خواهند بود،عامل اصلی در تعیین مساحت استخر می باشد. معلوم شده است که برای زمانی که حداکثر تعداد شناگران داخل آب باشند، می باید به ازاء هر شناگر درون آب 25 فوت مربع سطح در نظر گرفته شود. در اینجا فرض بر این است که یک سوم افراد حاضر در استخر درون آب نیستند(منظور شناگرانی هستند که در محیط اطراف استخر بوده و هنوز به داخل آب نپریده اند ویا داخل آب بوده و از آن خارج شده اند، با این توضیح فرق بین افراد حاضر در استخر و«شناگران درون» آب مشخص می شود).

عمق استخر بستگی به چگونگی استفاده از آن دارد. عمق آب در قسمت کم عمق انتهایی  استخر باید حداقل 4 تا 5 فوت باشد و کف استخر با شیب ملایمی به تدریج به قسمت عمیق منتهی گردد. بهتر است عمق انتهای عمیق استخر جهت مناسب بودن برای شیرجه 9 فوت منظور شود. تا جائیکه پا به کف استخر می رسد و امکان راه رفتن وجود دارد، نمی باید عمق استخر به طور ناگهانی تغییر یابد، به طور تقریبی از عمق 4 فوت به 6 فوت. با معین شدن عمق استخر ومساحت سطح استخر، حجم داخل استخر مشخص می شود. جدول شماره (1-3) ابعاد استخرهای قانونی را که توسط کمیته استخرهای آمریکا توصیه شده اند ارائه می دهد. ظرفیت این استخرها براساس گردش مداوم و 24 ساعته آب و فرمول های زیر تعین شده اند:

                                                     L*W\25   =  بار استحمامی استخر                       

   حجم آب مورد نیاز برای هر شناگر بر حسب گالن=T2 25/6Q 

            C*V\T*Q      = ظرفیت استحمامی استخر در روز

L = طول استخر

W = عرض استخر

Q = حجم آب مورد نیاز برای هر شناگر (گالن)

T = مدت زمان یک گردش کامل آب استخر (ساعت)

C = ساعات گردش آب استخر

V= حجم استخر (گالن)

جدول1-3 - ابعاد استخرهای شنای قانونی

W	L	Z	Y	X	D	C	B	A	ظرفیت شستشو برای هر فرد	بار شستشوی افراد	گنجایش استخر(گالن)
Feet
20	60	25	20	15	3.25	5	9	8	418	48	55,000
25	75	40	20	15	3.25	5	9	8	607	75	80,800
30	90	47	25	18	3.25	5	9.5	8	900	108	120,000
46	105	62	25	18	3.25	5	10	8	1170	147	155,600
40	120	70	30	20	3.25	5	10	8	1555	192	207,600
45	135	85	30	20	3.25	5	10	8	1905	243	254,000
50	150	100	30	20	3.25	5	10	8	2300	300	306,000
60	160	130	30	20	3.25	5	10	8	3170	432	422,400
93	210	160	30	20	3.25	5	10	8	4180	590	558,000

مثال:
بعنوان یک مثال طراحی ، فرض کنید در یک استخر تفریحی حداکثر 84 شناگر شنا کنند. در اینصورت:

فوت مربع سطح آب مورد نیاز 2100 = (فوت مربع بازاءهر شناگر) 25 * (شناگر) 84

لذا ابعاد استخر برای چنین سطحی بر حسب طرح می تواند بدین قرار باشد:30*70 یا 35*60 اگر این استخر دارای سکوی شیرجه نیز باشد، می توان شیب کف استخر را از عمق 4 فوتی در انتهای کم عمق به سمت نقطه ای به عمق 10 فوت در فاصله 15 فوتی از انتهای عمیق استخر فرض نمود. بنابراین عمق متوسط استخر را برای این شیب یکنواخت چنین خواهد بود:

7=(2)/(10+4)

مساحت استخر در انتهای کم عمق برای یک سطح استخر a= 70 ft * 30 ft خواهد شد:

S = (70 - 15 ) ft * 30 ft = 1650 ft2

سطح بدست آمده S = 1650 ft2 را اگر در عمق متوسط h=7 ft ضرب نماییم حجم v= 11550 ft3 بدست می آید.

در قسمت عمیق حجم استخر برابر است با :

v = 15 ft * 30 ft * 10 ft = 4500 ft3

بنابراین حجم کل استخر بر حسب گالن برابر خواهد بود با :

V total = (4500 ft3 + 11550 ft3 ) * 7.5 [gal/ft3] = 120375 gal

چنین استخری در صورتیکه سر پوشیده باشد باید با موزائیک یا کاشی سفید یا روشن خط کشی شود، و اگر در فضای باز باشد باید با سیمان سفید بطور کاملا صاف نازک کاری شود، تمامی گوشه های استخر می باید گرد باشند و سطح پیرامون استخر بگونه ای کاملا واضح بمنظور نشان دادن عمق آب در نقاط معین علامت گذاری شود، ترجیحا در نقاطی که عمق آب یک فوت افزایش می یابد. علامت گذاری خطوط شنا و غیره را می توان مواد تیره رنگ انجام داد ولی می باید در بخش اعظم استخر مواد روشن رنگ بکار روند تا هر گونه آلودگی و چربی به راحتی پیدا شود.

اصول طراحی استخرها

پیشرفتهایی که در چند سال اخیر حاصل شده اند شیوه ها و مفاهیم طراحی استخرها را تغییر داده و ویژگی های جدیدی به آنها اضافه کرده اند. طرح های جدید با توجه به توصیه های مشاوران استخرسازی درباره چیدمان، استقرار و شکل استخر تهیه می شوند. مهندسان تاسیسات نیز باید مطابقت داشتن کلیه تجهیزات استخر را با مقتضیات جریان و فیلتراسیون آن مورد بررسی و تایید قرار دهند. البته ملاحظات دیگری چون ولتاژهای الکتریکی، نوع موتورها، نوع فیلترها و شیمی آب نیز وجود دارند.

اصول طراحی استخرها

پیشرفتهایی که در چند سال اخیر حاصل شده اند شیوه ها و مفاهیم طراحی استخرها را تغییر داده و ویژگی های جدیدی به آنها اضافه کرده اند. طرح های جدید با توجه به توصیه های مشاوران استخرسازی درباره چیدمان، استقرار و شکل استخر تهیه می شوند. مهندسان تاسیسات نیز باید مطابقت داشتن کلیه تجهیزات استخر را با مقتضیات جریان و فیلتراسیون آن مورد بررسی و تایید قرار دهند. البته ملاحظات دیگری چون ولتاژهای الکتریکی، نوع موتورها، نوع فیلترها و شیمی آب نیز وجود دارند.

سازندگان استخرها باید بخوبی با تجهیزات مورد استفاده در استخرها، رنگها و پرداختهای سطوح، شیمی آب، پمپاژ مکانیکی، فیلتراسیون، سیستمهای گرمایش و الکتریکی آشنایی داشته باشند. لازم است که بدانیم برای طراحی یک استخر باید تصمیمات مهمی اتخاذ شوند، تصمیماتی مانند تعیین مواد ساختاری استخر، استفاده از کاشی یا سیمان برای سطح نهایی، روشنایی استخر و تجهیزات جانبی استخر. انتخاب سیستمهای مکانیکی و الکتریکی که باید در موتورخانه استخر نصب شوند و طراحی سیستم لوله کشی وابسته شاید از کلیه این تصمیمها مهم تر باشد. تجهیزات مکانیکی و الکتریکی یک استخر قلب تپنده آن بوده و مسلما عوض کردن یک فیلتر یا پمپ یا شبکه لوله کشی پس از پایان کار ساخت استخر عملی و اقتصادی نخواهد بود. صاحبان استخر می توانند نمای ظاهری یا کاشی کاری استخر را با هزینه کم و بدون خسارت زیاد تغییر دهند. ولی عوض کردن پمپها، فیلترها و یا لوله کشی دشوار و حتی غیر ممکن خواهد بود چون این سیستمها در زیر استخر نصب می شوند. نوع سیستم و تجهیزات بکار رفته بر هزینه های عملکرد تاثیر گذارند، البته صاحبان استخرها معمولا تا قبل از دریافت اولین قبوض برق یا آب به این نکته توجه نمی کنند.

انواع استخرها
استخرهای شنای عمومی در چند نوع مختلف وجود دارند :
استخر کانالی عادی برای تمرینات ورزشی
فواره ای و آبشاری
استخرهای مسابقه
استخرهای کوچک برای بازی کودکان با اسباب بازی ها و آبفشان ها
استخرهای درمانی
استخرهای با آب موج دار
استخرهای کم عمق برای کودکان
آبشارها
گردابها
استخرهای با عمق صفر در ورودی
استخرهای خاص

نوع استفاده از استخر
اگر استخری برای برآوردن شرایط چندگانه طراحی شود، پمپ ها و فیلترهای آن نیز باید به همان ترتیب قادر به تامین شرایط مختلف کاری باشند. دبیرستانها و دانشگاهها عموما دارای استخرهایی چند گانه (کانالی، کم عمق، ...) برای مصارف مختلف هستند و ویژگی هایی نیز به آنها می افزایند تا برای کاربردهای دیگری چون باشگاه ورزشی در ساعات غیر اداری قابل استفاده باشند. استخرهایی که برای شیرجه در نظر گرفته می شوند و یا استخرهایی که برای غواصی و فیلم برداری در زیر آب طراحی می شوند، جملگی باید شرایط دمایی و وضوح خاصی را برآورده سازند. استفاده ترکیبی از استخرهای کم عمق، کانالی و استخرهای مسابقه موجب می شود تا مشکلاتی برای فیلتراسیون و تامین دما به منظور برآورده ساختن شرایط وضوح مناسب ایجاد شود. استخرهای کم عمق معمولا باید گرم تر از استخرهای عادی باشند چون کودکان از آنها استفاده می کنند و به همین دلیل نرخ تغییر آب آنها نیز بالاتر در نظر گرفته می شود. اگر در مجموعه ای کلیه این مفتضیات لازم باشد می توان استخر ها را جدا از هم ساخت و یا باصرف هزینه های اضافی، سیستمهایی با نرخ جریان و قدرت فیلتراسیون بالاتر تهیه و نصب نمود. یکی دیگر از پارامترهای بسیار مهم در استخرها، دمای آب است. در یک استخر نمی توان به سادگی و با تنظیم یک ترموستات، دمای تمام آب موجود در آن را مثلا به اندازه 10 یا 15 درجه افزایش داد. تغییر دادن دمای آب یک استخر به اندازه یک یا دو درجه شاید در برخی موارد تا یک روز کامل نیز طول بکشد.

اکثر سیستمهای شهری در نقاط مختلف جهان، کدها و مقررات ویژه ای برای پوشش دادن استخرهای عمومی دارند. استخرهای شنای خصوصی معمولا با کدهای لوله کشی خاصی کنترل می شوند که هدف آنها جلوگیری از بروز اختلاط آبها می باشد. استخرهای عمومی باید حتما با مقررات بهداشتی محلی و منطقه ای همخوانی داشته باشند و نیز استانداردهای بین المللی NSF و مقررات محلی درباره جلوگیری از جریان معکوس را رعایت نمایند. تجهیزات معمولی که در استخرهای شنای عمومی بکار برده می شند عبارتند از : سرلوله توری دار، لوله کشی ها، مخزن ریزش، پمپها، فیلترها، شیرها، تغذیه کننده های شیمیایی و جتهای تخلیه در استخر.

پمپ های استخر باید از مدلهایی انتخاب شوند که در برابر موادی چون کلر، اسیدها و اکسیژن که معمولا در آب استخرها وجود دارند، مقاومت نمایند. محور و پره های این پمپ ها غالبا از جنس فولاد ضدزنگ یا برنج ساخته می شوند تا در برابر طبیعت خشن آب استخر مقاومت داشته باشند.

تخلیه اصلی
زمانی که تخلیه اصلی به مکش پمپ متصل می گردد باید حداقل دو یا چند لوله تخلیه برای جلوگیری از مکش بیش از حد پمپ درنظر گرفته شوند، چون اگر مسئله مکش پمپ حل نگردد شاید موجب غرق شدن شناگران نیز بشود. تخلیه استخرها دارای دریچه هایی هستند که سطح آنها حداقل چهار برابر اندازه لوله خروجی است.

انتخاب اندازه گرمکن آب استخر
گرمکن های آب استخر معولا در شاخه ای فرعی از خط اصلی آب تغذیه در چرخش استخر نصب شده و حباب ترموستات آنها بر خط لوله برگشت آب استخر قرار داده می شود. گرمکنهای آب استخر باید بر اساس سیستمهای باز طراحی شده و قادر به کار کرد در شرایط چگالشی و کیفیت شیمیایی بد آب باشند. گرمکنهای با لوله مسی فین دار به دلیل مقاومت در برابر خوردگی و چگالش، انتخابهای مناسبی هستند. نصب رگولاتورهای جریان برای هریک از گرمکنها ضروری است تا نرخ جریان را کنترل کرده و از فرسودگی گرمکن در برابر سرعتهای بالای جریان آب جلوگیری نمایند. محاسبه ظرفیت مناسب برای آبگرمکن باید بر اساس تغییر حجم استخر و اتلاف حرارتی موجود از سطح آب آن صورت گیرد. گرمکن استخر باید برای پوشش دادن تلفات حرارتی استخر به سطح و زمین و تامین حرارت مورد نیاز برای گرم کردن آب استخر در دوره زمانی خاص انتخاب شود. گرمکنهای استخر معمولا برای رساندن دمای آب استخر به حد مطلوب شرایط آغاز بکار (Start Up) نیاز به یک یا دو روز زمان دارند. این مسئله باید کاملا برای صاحبان استخرها توضیح داده شود. اگر مدت زمان گرم شدن آب کوتاه باشد پس ناگزیر باید از گرمکن های بزرگ تر و حتی از انواعی با مشعلهای چند مرحله ای استفاده شود.

پمپ ها
پمپها بر اساس نوع استخر و نرخ تغییر آب (Turnover Rate) در آنها انتخاب می شوند. نرخ تغییر در اینجا به زمان مورد نیاز پمپ برای تامین حجم آبی برابر با آب موجود در استخرها از طریق سیستم فیلتراسیون اطلاق می گردد. نرخهای توصیه شده تغییر بر اساس نوع استخر متفاوت می باشند. برای محاسبه حجم استخر بهتر است ابتدا شکل فیزیکی آن را مورد بررسی قرار داده و به بخشهای کوچک تقسیم بندی نماییم تا محاسبه حجم ساده تر شود. پس از تعیین حجم استخر باید نرخ تغییر را برای نوع استخر بدست آوریم. ادارات بهداشت در برخی از مناطق، نرخهای تغییر حداقلی را برای مدارس عمومی اعلام می کنند. معهذا چند نرخ تغییر معمول در جدول زیر آورده شده اند :

نرخهای تغییر معمول استخرها
استخر مسابقه 6 ساعت
استخر شیرجه روی 8 ساعت
استخرهای کم عمق برای کودکان 2 ساعت
استخرهای ویژه 2 تا 6 ساعت

چال جریان شستشوی معکوس
نرخ جریان شستشوی معکوس در اکثر موارد از ظرفیت لوله های تخلیه موجود فراتر می رود. در این صورت با تعبیه یک چال مخصوص می توان حجم جریان شستشوی معکوس را دریافت کرده و سپس با نرخ کمتری به تخلیه ها تحویل داد.

نرخ جریان پمپها و سیستم فیلتراسیون بر اساس ارقام نرخ تغییر به دست می آیند. بدین ترتیب که حجم محاسبه شده استخر را بر تعداد ساعات مورد نیاز برای تغییر آب آن تقسیم کرده و عدد حاصله را بر تعداد دقایق موجود در یک ساعت تقسیم می نماییم.
مثال : فرض کنید که استخری داریم که حجم آب موجود در آن دویست هزار گالن بوده و باید هر شش ساعت یک بار آب آن را عوض نمود. از تقسیم عدد دویست هزار بر شش به رقم 33333 گالن بر شصت به عدد 555 گالن در دقیقه (gpm) خواهیم رسید. بنابراین پمپها و فیلترهایی که برای این استخر انتخاب می شوند باید حداقل قادر به تامین رقم فوق یا با گرد کردن آن gpm 600 باشند.
اما از سوی دیگر اگر قرار بود آب استخر ظرف مدت دو ساعت عوض شود، نرخ جریان مورد نیاز به gpm 1666 افزایش می یافت و تامین چنین نرخ جریانی موجب افزایش هزینه های پمپاژ می شد. بنابراین بهتر است که استخرهای مختلف یک مجموعه را بر اساس حداقل نرخ تغییر توصیه شده توسط ادارات و مقامات بهداشتی جداسازی کنیم.

فیلترها
معمولا سه نوع فیلتر در استخرهای عمومی بکار برده می شوند. فیلترهای شنی نرخ بالا یا (HRS : High Rate Sand) فیلترهای دیاتومی زمینی یا (DE : Diatomaceous Earth) و فیلترهای کارتریجی.
فیلترهای شنی : فیلترهای شنی نرخ بالا معمولا به ازای هر فوت مربع سطح فیلتر ظرفیتی بین 12 تا 20 گالن/دقیقه دارند و قادرند ذراتی تا حد 10 میکرون را جدا کنند. فیلترهای شنی از لحاظ هزینه های عملکردی مشابه فیلترهای DE بوده و در استخرهایی که کیفیت وضوح آب خیلی مطرح نباشد، بهترین گزینه خواهند بود. فیلترهای شنی موجب کدر شدن تقریبی آب استخر می شوند لذا در استخرهایی که دارای مناطق خاص برای مشاهده زیر آب هستند مناسب نخواهند بود.
فیلترهای DE : فیلترهای DE ظرفیتی معادل 5/1 تا 2 گالن بر دقیقه به ازای هر فوت مربع سطح فیلتر دارند و قادرند ذراتی تا اندازه یک میکرون را جداسازی نمایند. فیلترهای DE در استخرهای مسابقه و یا استخرهایی که وضوح بالای آب در آنها اهمیت دارد نصب می شوند.
(دیاتومی زمینی : سنگهای رسوبی روشن و متخلخلی که به آسانی به پودر تبدیل شده و از پوسته بیرونی صدفهای دیواره سیلیکایی سلولها، دیاتومها یا جلبکهای خاصی تشکیل شده اند. این ماده در کاربردهای فیلتراسیون صنعتی، پرکننده یا طولانی کننده عمر در کاغذ، رنگ، آجر، کاشی، سرامیک، کفپوشهای لینولئومی، لاستیک، صابون، مواد شوینده و سایر محصولات، عایق برای دیگها و کوره ها و سایر تجهیزات دما بالا، عایق صدا و حامل مواد علف کش یا قارچ کش مورد استفاده قرار می گیرد. قدیمی ترین و معروفترین کاربرد این ماده بعنوان المان سایشی بسیار ضعیف برای خمیر دندان یا پولیشهای فلزات می باشد. منابع عظیمی از این ماده در ایالتهای کالیفرنیا، نوادا، واشنگتن و اورگون کشور امریکا و کشورهای دانمارک، فرانسه، روسیه و الجزایر یافت شده ست.)

فیلترهای کارتریجی : ظرفیت فیلترهای کارتریجی معمولا حدود 75/0 گالن بر دقیقه برای هر فوت مربع از سطح فیلتر می باشد. این فیلترها برای جداسازی ذراتی به اندازه یک میکرون و کوچک تر طراحی می شوند و معمولا در استخرهای گردابی نصب می شوند، چون سطح این فیلترها بزرگ است و قیمت تمام شده و هزینه های عملکرد آنها برای استخرهای بزرگ توجیه ناپذیر است.

شیمی آب استخرها
آب استخرها حاوی مقدار زیادی باکتریهای طبیعی است. این باکتریها از جریان هوا و یا بدن شناگران وارد آب می شوند. بنابراین مواد شیمیایی مختلفی برای ضدعفونی کردن آب استخرها و نیز تسهیل در اموری چون فیلتراسیون، کنترل رشد جلبکها، تمیزی آب و کنترل PH به آنها اضافه می گردد.
مواد شیمیایی معمول در استخرها عبارتند از گاز کلر، هیپوکلریت سدیم، هیپوکلریت کلسیم برای ضد عفونی کردن. مواد مرکبی چون سیانوراتها برای کنترل PH به آب استخر اضافه می شوند. سولفات آلومینیوم نیز گاهی اوقات برای بالا بردن راندمان سیستم فیلتراسیون بکار برده می شود. مواد ضد جلبک برای کنترل رشد جلبکها و اسیدهای سولفوریک و موریاتیک برای کنترل مقدار PH مورد استفاده قرار می گیرند. بسیاری از مواد شیمیایی دیگر که برای کنترل کیفیت آب استخرها بکار برده می شوند در اینجا معرفی نشده اند