یکی از اجزاهای حیاتی برای حفظ استخرهای شنا در شرایط ایده‌آل، مبدل حرارتی است که می‌تواند استخرها را با استفاده از آب بویلر، گرم کند. این دستگاه مقرون به صرفه، به راحتی قابل نگهداری است و گزینه‌ای عالی برای افزایش دمای آب استخر تا سطح مورد نظر و حفظ آن در دمای دلخواه به شما می‌رود. در این راهنما، شما را با مبدل حرارتی استخر و جکوزی بیشتر آشنا می‌کنیم و به بررسی مواردی نظیر نحوه‌ی محاسبه و نصب مبدل حرارتی می‌پردازیم.
فهرست مطالب
مبدل حرارتی استخر چیست؟
مبدل حرارتی استخر، عملیات گرمایش را از طریق انتقال انرژی گرمایی از سیکل آب گرم به سیکل آب استخر انجام می‌دهد؛ این در حالی است که دو سیال درگیر در این فرآیند، هرگز با یکدیگر تماس مستقیم پیدا نمی‌کنند.
برای گرمایش بیشتر استخرهای شنا، از دیگ بخار یا بویلر و سوختی نظیر گاز استفاده می‌شود. بطور کلی، کارآمدترین راه برای گرم کردن سیکل آب استخر، اتصال مستقیم آن به بویلر است. اما در این صورت، کلر و سایر مواد شیمیایی که برای گندزدایی آب استخر و نگهداری از آن مورد استفاده قرار می‌گیرند، به سرعت باعث بروز خوردگی شیمیایی در بویلر می‌شوند و به اجزای داخلی آن آسیب وارد می‌کنند؛ عاملی که منجر به خرابی زودهنگام بویلر می‌شود و هزینه‌ی بالایی را برای تعویض آن به کاربر تحمیل می‌کند.
این در حالی است که مبدل حرارتی، به عنوان نوعی “رابط” میان سیکل آب بویلر و سیکل آب استخر عمل می‌کند. به این ترتیب، نصب مبدل حرارتی برای گرمایش آب استخر باعث می‌شود که در برابر چنین آسیبی از بویلر محافظت شود و آب استخر هم در کوتاه‌ترین زمان ممکن به دمای آسایش برای شنا برسد.
کار مبدل حرارتی چیست؟
مبدل حرارتی با طراحی پوسته و لوله به دلیل کارایی و سهولت در نگهداری، به گزینه‌ای پرطرفدار برای گرمایش استخرهای شنا تبدیل شده‌اند. در داخل “پوسته‌ی” این مبدل‌ها که شامل مخزنی استوانه‌ای شکل است، دسته‌ای از لوله‌ها به نام “کویل” وجود دارد که آب استخر از آن عبور می‌کند.
همزمان، آب گرمی که از بویلر تامین شده است، در پوسته‌ی مبدل و به عبارت دیگر، در اطراف کویل جریان پیدا می‌کند. آب گرم بویلر با حرکت در جهت مخالف جریان آب استخر، گرمای خود را به آب استخر منتقل می‌کند و پس از آن، برای گرمایش مجدد به بویلر بازگردانده می‌شود. البته این سیستم ممکن است در مبدل‌های برخی برندها، برعکس باشد.
این فرآیند (عبور سیکل آب گرم بویلر و آب استخر در خلاف جهت یکدیگر) آنقدر در یک چرخه‌ی مداوم گرمایش ادامه پیدا می‌کند که آب استخر به دمای مورد نظر برسد. دمای ایده‌آل برای آب استخرهای شنا، معمولاً حدود 28 تا 30 درجه سانتی‌گراد است.
انواع مبدل حرارتی
مبدل حرارتی پوست و لوله (shell and tube heat exchanger) و مبدل حرارتی صفحه‌ای (plate heat exchanger)، متداول‌ترین انواع مبدل حرارتی به شمار می‌روند. متخصصان بسیاری از عرصه‌ها، از جمله صنعت استخر و جکوزی، مبدل‌های حرارتی پوسته و لوله را به مبدل‌های صفحه‌ای ترجیح می‌دهند. عمده دلیل این موضوع، کوچک بودن مسیر جریان در مبدل حرارتی صفحه‌ای است که توربولانس (تلاطم) قابل توجهی ایجاد می‌کند و منجر به افت فشار بالایی در واحد می‌شود.
مبدل حرارتی صفحه‌ای
مبدل‌حرارتی صفحه‌ای، شامل مجموعه‌ای از صفحات فلزی نازک هستند که معمولاً از استنلس استیل ساخته می‌شوند. این صفحات، به صورت فشره و موازی در داخل قابی فلزی به یکدیگر جوش می‌خورند و مسیرهای متناوبی را برای عبور جریان آب سرد و گرم ایجاد می‌کنند. علاوه بر این، واشرهایی پلاستیکی میان این صفحات فلزی قرار داده می‌شوند تا از آب‌بندی صد درصدی مبدل، اطمینان حاصل شود.
مبدل حرارتی پوسته و لوله
مبدل حرارتی پوسته و لوله از دو جزء اصلی تشکیل شده‌اند. بدنه خارجی (یا پوسته) و یک دسته لوله (یا کویل) که در مرکز مبدل قرار گرفته‌اند. سیالی با دمای پایین‌تر در داخل لوله جریان پیدا می‌کند. سیالی با دمای بالاتر نیز در داخل پوسته (پیرامون لوله‌ها) جریان می‌یابد و توسط صفحات بافل هدایت می‌شود. برای به حداکثر رساندن راندمان انتقال حرارت، سیالات سرد و گرم در خلاف جهت یکدیگر از مبدل حرارتی عبور می‌کنند.
مزایای مبدل حرارتی پوسته و لوله
نگهداری از مبدل حرارتی صفحه‌ای نسبت به مبدل حرارتی پوسته و لوله، کار و هزینه‌ی بیشتری می‌برد. به طور معمول، واشرهای لاستیکی مورد استفاده، خشک می‌شوند و معمولاً هر دو سال یکبار، نیاز به تعویض پیدا می‌کنند. تعویض این واشرها، کاری زمان‌بر و پرهزینه است که مبدل حرارتی را برای مدت طولانی‌تری از کار می‌اندازد. علاوه بر این، مقاومت بیشتر در برابر جریان آب در داخل مبدل حرارتی صفحه‌ای، منجر به افزایش احتمال تجمع رسوبات و در نتیجه، کاهش راندمان دستگاه می‌شود.
در مقابل، نگهداری از مبدل حرارتی پوسته و لوله بسیار آسان است. به ویژه در مبدل فلنچی، با باز کردن پوسته، لوله‌ها نمایان می‌شوند و می‌توانیم به راحتی آنها را برای اسیدشویی و سرویس دوره‌ای، خارج کنیم. راندمان انتقال حرارت در مبدل حرارتی پوسته و لوله با کیفیت، مانند محصولات مگاپول، بسیار بالا است. در عین حال، بدنه‌ی و اجزای این مبدل‌ها از متریال مقاوم در برابر فشار، حرارت و خوردگی ساخته شده‌اند که دوام و طول عمر بالای دستگاه را تضمین می‌کند.
مزایای گرمایش استخر با مبدل حرارتی
استفاده از مبدل حرارتی، روشی مقرون‌به‌صرفه برای گرمایش آب استخر و جکوزی است که مزایای بسیاری دارد؛ از جمله:
مصرف بهینه‌ی انرژی: مبدل‌های حرارتی نسبت به گرمکن‌های سنتی استخری، کم‌مصرف‌تر هستند. آنها برق مصرف نمی‌کنند و در نتیجه، در سکوت کامل کار می‌کنند.
نصب آسان: مبدل‌های حرارتی را می‌توان به راحتی در خط لوله‌ی استخر نصب کرد؛ بدون آنکه نیازی به تغییر عمده در استخر یا محوطه اطراف آن وجود داشته باشد.
تعمیر و نگهداری کم: مبدل‌های حرارتی استخر و جکوزی، به نگهداری کمتری نیاز دارند و کمتر در معرض خوردگی هستند.
تنوع: به منظور رفع نیازهای خاص استخر شما، امکان تولید مبدل‌های حرارتی در اندازه‌ها و ظرفیت‌‌ها متنوع و با استفاده از انواع متریال، به صورت سفارشی وجود دارد.
ماندگاری طولانی: مبدل‌های حرارتی، از دوام و طول عمر بالایی برخوردارند و در صورت نگهداری مناسب می‌توانند تا سال‌ها، آب گرم استخر شما را تامین کنند.
حس خوب شنا در آب گرم: مبدل‌های حرارتی می‌توانند دمای آب را در سطح مورد نظر شما حفظ نمایند و بدون توجه به آب و هوای بیرون، تجربه شنا در دمای آسایش را تضمین کنند.
محاسبه‌ی مبدل حرارتی
انتخاب مبدل حرارتی مناسب برای اطمینان از گرم شدن سریع استخر تا دمای مطلوب، از اهمیت بالایی برخوردار است. پارامترهای اصلی که باید در هنگام محاسبه مبدل حرارتی استخر مورد توجه قرار گیرد، عبارتند از:
حجم آب استخر: مبدل‌های حرارتی بر اساس ظرفیت اندازه‌گیری می‌شوند. بنابراین، مبدلی که برای گرم کردن یک استخر 80 مترمکعبی طراحی شده است، برای استخری با حجم 180 مترمکعب، بی‌فایده است.
منبع گرما: معمولاً یکی از این دو گزینه به عنوان منبع گرما انتخاب می‌شود: بویلر یا انرژی تجدیدپذیر. اگر انتخاب شما، انرژی تجدیدپذیر است، مدلی از مبدل حرارتی را انتخاب کنید که مخصوص آب گرم تامین شده توسط پنل‌های خورشیدی باشد.
دمای آب بویلر: البته، بیشتر استخرها توسط بویلر گرم می‌شوند. معمولاً دمای ایده‌آل بویلر برای گرم کردن استخر بین 80 تا 85 درجه سانتی‌گراد است. دمای برخی از بویلرها کمتر است و به حدود 60 درجه سانتی‌گراد می‌رسد. بنابراین، اگر دمای آب بویلر، 82 درجه‌ی سانتی‌گراد باشد، معمولاً یک مبدل حرارتی 110 کیلووات می‌تواند استخر 180 متر مکعبی شما را گرم کند. اما اگر دمای آب بویلر تنها 60 درجه سانتی‌گراد باشد، گرمای موجود برای انتقال، بیش از 40٪ کاهش می‌یابد و بنابراین، یک مبدل حرارتی بزرگتر مورد نیاز است.
دبی آب: دبی آب، پارامتری بسیار مهم برای انتقال انرژی حرارتی به استخر توسط مبدل حرارتی است. اگر دبی آب گرم خیلی پایین باشد، انرژی موجود به مبدل حرارتی نمی‌رسد. با این حال، دبی آب استخر هم به همان اندازه مهم است. وقتی دبی آب استخر بسیار پایین است، آب برای طولانی مدت در مبدل حرارتی باقی می‌ماند. بنابراین، حجم بسیار کمتری از آب تا دمای کمی بالاتر، گرم می‌شود. با این حال، با دبی بالاتر، زمان صرف شده برای گردش آب استخر کاهش می‌یابد و حتی افزایش جزئی در دمای آب استخر از طریق مبدل حرارتی (مثلاً 1/5 درجه سانتی‌گراد) تأثیر بیشتری بر راندمان گرمایش خواهد داشت.
نصب مبدل حرارتی
محل نصب مبدل حرارتی در خط لوله‌ی استخر و جکوزی، بعد از فیلتر و قبل از تجهیزات گندزدایی (مانند کلرزن خطی) است. مبدل حرارتی باید همواره بر اساس دستورالعمل سازنده نصب شود. کارآمدترین راه برای نصب مبدل حرارتی این است که counter flow ایجاد شود (به عبارت دیگر، اگر سیال A در جهت راست به چپ جریان داشته باشد، جهت جریان سیال B، باید از چپ به راست باشد). از این رو، ورودی آب گرم بویلر باید در خلاف جهت ورودی آب استخر باشد. با توجه به بالا بودن دمای آب عبوری، توصیه می‌شود در ورودی و خروجی سیکل آب مبدل‌های حرارتی، از مهره ماسوره UPVC یک سر مغزی فلزی استفاده شود.
نکته: در صورت بالا بودن حجم آب استخر، می‌توانیم از مجموعه‌ی چند مبدل که به صورت کلکتور نصب شده‌اند، برای پاسخ‌گویی به نیاز استخر استفاده کنیم.
قیمت مبدل حرارتی استخر
برند ایرانی مگاپول، مبدل‌های حرارتی استخر و جکوزی را در دو سری مبدل حرارتی فلنچی MPH (سری Pro) و مبدل حرارتی جوشی MWH (سری اکونومی) عرضه می‌کند. این مبدل‌های حرارتی در توان‌های 60 تا 200 کیلووات، موجود هستند و برای استخرها و جکوزی‌های خصوصی و عمومی و استخرهای آب‌درمانی، کاربرد دارند. برای دریافت لیست قیمت مبدل‌های حرارتی استخر و جکوزی مگاپول، اینجا کلیک کنید.
گرمایش جکوزی با مبدل حرارتی
برخی از جکوزی‌ها با هیتر برقی یکپارچه عرضه می‌شوند که بسته به ظرفیت وان آب گرم، معمولاً حدود سه کیلو وات خروجی دارد. این نوع هیتر، معمولا دمای آب را حدود 1 تا 2 درجه سانتی‌گراد در ساعت افزایش می‌دهد. بنابراین معمولاً تا 24 ساعت طول می‌کشد تا جکوزی به دمای مورد نظر (38 تا 40 درجه‌ی سانتی‌گراد) برسد! برای غلبه بر این مشکل، برخی از کاربران، جکوزی خود را با آب از پیش گرم شده (25 درجه سانتی‌گراد) از بویلری در مجاورت جکوزی پر می‌کنند. اما با این وجود هم برای رسیدن به دمای ایده‌آل، بسته به عملکرد هیتر برقی، باید 6 تا 10 ساعت صبر کنید.
این زمان گرمایش طولانی، سطح بالایی از نارضایتی را برای بسیاری از مالکان ایجاد کرده است، زیرا می‌خواهند که جکوزی‌های آنها بسیار سریع‌تر از آنچه که سیستم گرمایش استاندارد اجازه می‌دهد، آماده شود. در نتیجه، بسیاری از کاربران جکوزی، به ویژه آنهایی که در بخش تجاری هستند، به نوع جدیدی از سیستم گرمایشی (شامل یک بویلر خارجی متصل به مبدل حرارتی مگاپول) روی آورده‌اند. مزایای این به‌روزرسانی، شامل کاهش قابل توجه زمان گرم شدن (معمولاً 3 تا 4 ساعت با استفاده از آب با دمای محیط یا کمتر از این با استفاده از آب از پیش گرم شده) و کاهش قابل توجه هزینه‌های انرژی در مقایسه با هیتر برقی است.