طراحی استخر 5 (سونا و حوضچه آبسرد)

در این آموزش به تعیین ظرفیت و طراحی سونا اشاره شده است. براساس یک قاعده کلی به ازای هرنفر باید فضایی به طول 60 سانتی متر بر روی سکوها در نظر گرفته شود. علاوه بر این به منظور ایجاد امکان دراز کشیدن کاربران، می توان طول سکو به ازای هر نفر را 1.8 متر در نظر گرفت.

ظرفیت و طراحی سونا

تخمین بار حرارتی کوره ها یا مشعل ها در سونای خشک به دو عامل اثرگذار وابسته است.

1. تلفات حرارتی ناشی از انتقال حرارت از جداره های اتاق Q₁
2. تلفات حرارتی ناشی از نفوذیا تهویه هوا Q₂

تلفات حرارتی ناشی از انتقال حرارت از جداره های اتاق Q₁

با محاسبه مساحت دیواره ها و استفاده از رابطه زیر میتوان تلفات حرارتی جداره ها را محاسبه کرد.

تلفات حرارتی ناشی از نفوذ یا تهویه هوا Q₂

در سونای خشک تعداد دفعات تعویض هوای ناشی از باز و بسته شدن درب سونا، 10 بار در ساعت در نظر گرفته شده و با استفاده از رابطه زیر تلفات حرارتی محاسبه می شود.

0.0749: جرم مخصوص هوا در شرایط استاندارد که در شرایط غیر استاندارد یعنی ارتفاع و دمای هوای خارج در محل مورد نظر، باید در ضریب تصحیح چگالی هوا ضرب شود.

0.241: گرمای ویژه هوا در فشار ثابت BTU/lb.°F

قدرت حرارتی کوره برابر است با

QT=Q1+Q2

محاسبات سریع در طراحی سونا

به جز روش فوق و در صورت استفاده از محاسبات سریع تجربی جهت برآورد بار حرارتی مشعل کوره، می توان به ازای هر متر مربع از فضای سونا 1500 1200 – Btu / hr بار حرارتی در نظر گرفت. استفاده از کوره به منظور گرمایش سونای خشک خطرات و نواقصی در بر دارد که برخی از آنها عبارتند از:

• اجبار در ایجاد شومینه مخصوص
• کم بودن سطح حرارتی کوره و انتقال انرژی به روش تابش که سبب تلفات سوخت خواهد شد.
• خطر انفجار کوره بر اثر تنشهای حرارتی ناشی از پاشش مایع
• اجبار در اشتراک حداقل یکی از دیوارهای جانبی با موتورخانه و یا محیطی جهت نصب مشعل و دودکش
• عدم تزریق هوای تازه به محیط کاربری

به منظور رفع نقایص یاد شده می توان از کوره هوای گرم مرکزی استفاده کرد. این وسیله در فاصله دور از محوطه سونا، هوای برگشت محیط را تا درجه حرارت مورد نیاز گرم کرده و آن را توسط دمنده مخصوص به سمت سونا هدایت می نماید. در این روش، منبع حرارت می تواند به طور مستقیم (سوخت فسیلی – مشعل) و یا به صورت غیرمستقیم (کویل بخارو الکتریسیته) باشد.

از محسنات این روش می توان به موارد ذیل اشاره کرد:

• امکان استفاده از مشعل های دمنده مجهز به کنترل تهویه محفظه احتراق و پایین آمدن خطر انفجار کوره
• کاهش چشمگیر امکان نشت گازهای سوخته به داخل هوای ارسالی، به دلیل بالا بودن فشار استاتیک دمنده روی سطوح انتقال حرارت کوره
• عدم تابش کوره و در نتیجه یکنواختی درجه حرارت در محیط سونا
• ایجاد سطح حرارتی زیاد و سرعت هوا روی این سطوح در جهت افزایش راندمان آن
• پایین ماندن درجه حرارت پوسته کوره و طولانی شدن عمر آن

طراحی سونا بخار (مرطوب)

تاریخچه استفاده از سونای بخار به یونان و سپس به روم باستان باز می گردد. در کشورهای مختلف و در گذر تاریخ، شکل های مختلفی از سونای بخار و با نام های متعدد، دیده میشود. در خاورمیانه نیز اتاق های گنبدی شکل با عنوان حمام بخار وجود داشته که در این منطقه با عنوان Hammam شناخته شده است. البته این حمام ها در واقع همان گرمابه های سنتی ایرانی بوده که هنوز چند نمونه از آنها مانند حمام گنجعلی خان یا حمام وکیل به جا مانده است.

در هر صورت، صرف نظر از آداب و رسوم جوامع مختلف، سونای بخار نقش برجسته ای در بهداشت، سلامت و حتی آداب و رسوم بسیاری از جوامع داشته است. سونای بخار امروزی اتاقکی است با دیواره هایی از سنگ، سرامیک و یا سایر مواد ضدآب که چند دریچه برای تزریق و ورود بخار به آن تعبیه شده و به منظور جلوگیری از نفوذ بخار به خارج از محوطه سونا، دیواره های آن به وسیله موانع بخار عایق شده است. در واقع مهم ترین مشخصه اتاق سونا، مقاومت بالای آن در برابر نفوذ بخار به خارج از آن است. محدوده دمای هوا در سونای بخار  40 تا 50 درجه سانتی گراد و میزان رطوبت نسبی تقریبا ٪100 می باشد.

مصالح مورد استفاده در طراحی سونا

• سنگ مرغوب
• لایه مانع بخار
• عایق پشم شیشه
• دیوار بتنی یا آجری
• نمای خارج به تناسب محیط

معماری و ابعاد در طراحی سونا

در سونای بخار به منظور جلوگیری از تقطیر بخار بر روی سطوح داخلی و ریختن قطرات آب روی بدن کاربران، بهتر است سقف به صورت شیب دار ساخته شود، که معمولا شیب سقف به ازای هر  30 سانتی متر حدود 5 سانتی متر در نظر گرفته می شود.

همچنین به دلیل آب بندی فضای داخل در برابر رطوبت، لازم است درب ورود و خروج کاملا ایزوله بوده و امکان خروج بخار از طریق شیارها و درزها وجود نداشته باشد. ضمن آن که ارتفاع این در نباید بیش از  1.2 متر باشد. معمولا در سونای بخار همچون سونای خشک از دو یا سه ردیف سکو برای نشستن کاربران استفاده می شود که ابعاد آن مطابق آنچه که در بخش قبلی ذکر شد خواهد بود. در تعیین ظرفیت سونای بخار برای هر نفر  1 متر مربع فضا در نظر گرفته می شود و بر خلاف سونای خشک، تعبیه کف شوی الزامی است. همچنین دهانه خروج بخار باید به اندازه  45 سانتی متر بالاتر از کف باشد.

روش های گرمایش و رطوبت زایی در طراحی سونای بخار:

الف: تزریق مستقیم بخار(روش ترکیبی رایج): در این روش جهت بالا بردن رطوبت نسبی و دما از تزریق مستقیم بخاربه محیط کمک گرفته می شود و واضح است که تنها روی یکی از این دو عامل می توان کنترل داشت.

معایب این روش به شرح زیر است:

• عدم کنترل صحیح رطوبت و دما به طور مستقل
• تفاوت درجه حرارت محل خروج بخار با سایر نقاط و احتمال سوختگی در صورت بی احتیاطی
• سوزش مخاط ریه بر اثر تنفس بخار اشباع
• سوزش پوست بر اثر حرکت و جابه جایی هوای داغ محیط
• انتقال حرارت شدید از محیط سونا به دیواره های اطراف براثر تقطیر زیاد بخار روی سطوح داخلی و بالا بودن درجه حرارت دیوارها
• شوک حرارتی بر دستگاه به دلیل مصرف مداوم آب تغذیه حاوی اکسیژن و گازکربنیک
• تشکیل رسوب بر روی جداره داخلی لوله های دستگاه در کوتاه مدت، در صورت عدم استفاده از سختی گیر

ب: روش تفکیک گرمایش و رطوبت زنی: در این روش فرآیند گرمایش بر یک سیستم مستقل تحمیل شده و فرآیند رطوبت زنی به شاخه دیگری واگذار می گردد. در عمل گرمایش می توان از کویل، مبدل و پانل رادیاتور بخار استفاده نمود که بالطبع درجه حرارت نیز با آن قابل کنترل می باشد.

رطوبت زنی به وسیله دو روش قابل اجرا است؛ یکی از طریق تزریق مستقیم بخار به میزان مورد نیاز و کنترل این عامل به وسیله هیومیدستات و دیگری پاشش آب در محل بر روی سنگ های از پیش گرم شده توسط سیستم گرمایش که اعمال این روش به دلیل سنتی بودن آن به سلیقه کاربر بستگی دارد. در روش تزریق بخار می توان از بخار ایجاد شده توسط دیگ و یا تجهیزات مولد بخار استفاده کرد.

میزان کاهش مصرف بخار در روش تفکیکی، کاملا چشمگیر بوده و به یک دهم مصرف در روش مستقیم خواهد رسید. لازم به ذکر است که جهت گرمایش محیط از طریق کویل، رادیاتور پانل و یا مبدل بخار باید از بخار میان فشار استفاده کرد تا اختلاف دمای لازم جهت انتقال حرارت حاصل آید.

در هر صورت معمولا در بیشتر موارد، از بخار تولید شده در دیگ یا دستگاه مولد بخار جهت رطوبت زایی در سونا استفاده می شود، که جهت کاهش مقدار رسوبات در لوله می توان از یک سیستم سختی گیر در ورودی دستگاه، استفاده کرد. در این حالت به ازای هر نفر لازم است 2 کیلوگرم بر ساعت بخار تولید شود که به این ترتیب با در نظر گرفتن تعداد نفرات می توان بار حرارتی مورد نیاز دستگاه را محاسبه کرد. (انرژی حرارتی هر 1kg/hr بخار تقریبا معادل2258btuh/hr می باشد.)

علاوه بر این در کاتالوگ برخی شرکت های سازنده دستگاه مولد بخار، ظرفیت دستگاه در شرایط استاندارد محیطی، بر حسب حجم اتاق سونا ارایه شده است، که از این اطلاعات می توان جهت انتخاب سیستم مورد نظر استفاده نمود.

حوضچه آب سرد

 معمولا در نزدیکی مجموعه سونا تعبیه شده و دمای آب آن همان دمای آب شهر °F 60 در نظر گرفته می شود. عمق این حوضچه ها در حدود 1.5-1.9m می باشد. در برخی موارد سیستم سیرکولاسیون و تصفیه، جهت تصفیه آب این حوضچه طراحی نمیشود و تنها با تعبیه یک دریچه تخلیه کفی، آب آن به صورت هفتگی یا روزانه تخلیه شده و به فاضلاب منتقل می شود.

 اما به منظور صرفه جویی در مصرف آب، بهتر است برای این حوضچه همچون سایر انواع استخر، سیستم سیرکولاسیون و تصفیه در نظر گرفته شود. در این حالت پس از محاسبه حجم آب حوضچه و در نظر گرفتن تعداد دفعات تعویض آب، می توان دبی سیرکولاسیون را محاسبه کرد. تعداد دفعات تعویض آب در این نوع استخرها 3 تا 5 بار در ساعت می باشد.

سیستم گردش آب حوضچه آب سرد، مشابه استخرها می باشد. در این حالت آب موجود در حوضچه از طریق دریچه تخلیه کفی و به وسیله پمپ سیرکولاتور از استخر خارج شده و پس از عبور از فیلترو موگیر، دوباره از طریق دریچه ورودی تعبیه شده در جداره وارد آن می شود. نحوه تعیین قطر دریچه ورودی و خروجی در حوضچه آب سرد، مشابه استخرها است. علاوه بر موارد فوق به طور معمول فیلترهای شنی در نظر گرفته شده برای حوضچه آب سرد به قطر80cm  و ارتفاع 120cm می باشد.

منبع: ماهنامه صنعت لوله – شماره71

این مطلب ادامه دارد …

آموزش محاسبات استخر جکوزی با مثال نمونه