UNIVERSITATEA POLITEHNICA BUCURESTIFACULTATEA DE ENERGETICA SPECIALIZAREA HIDROENERGETICA

INSTALAIA DE ALIMENTARE CU AP PENTRU UN BAZIN SPORTIV

ndrumtor tiinific Licenta anul IV Prof.dr.ing. Angela Neagoe Poenaru Eduard

Bucuresti 2014

EXIGENELE CALITATIVE ALE APEI N BAZINELE DE NOTExigenele calitative impuse apei din piscine sunt reglementate prin norme sanitare specifice i se refer la valorile parametrilor fizicochimici i bacteriologici, n funcie de destinaiile bazinelor; parametrii sunt: fizici:- temperatura: 23...24 C, pentru bazinele de not amplasate n aer liber; 25...28 C, pentru piscine acoperite;- turbiditatea: 1...5 Si normal i 10 Si maxim admisibil;- culoare: 2...5 grade culoare normal i 15 grade culoare maximum admisibil;- suspensii decantate: 0,5 mg/m3, la 2 h;

chimici:- concentraia ionilor de hidrogen, pH: 7,2.. .7,8 la dezinfecia cu clor; 7,5.. .8,2 la dezinfecia cu brom;- alcalinitatea (CaC03): 85...88 mg/l;- nitrii (NO3): max. 0,2 mg/l;- substan organic (KMnO): max. 2 mg/l fa de apa de alimentare;- clor rezidual: max. 0,5 mg/l;- trihalometan: 0...20 ug/l;- potenial REDOX: 700 mV;

parametrii bacteriologici (numrtoare la 37 C):- numr total de germeni: 300/cm3 la piscine n circuit deschis; 100/cm3 la piscine cu recirculare;- bacili coliformi: max. 50/cm3 la piscine n circuit deschis; max. 20/cm3 la piscine cu recirculare;- streptococi fecali, la 100 ml: max. 5;- Escherichia coli: absent;- stafilococi patogeni: absent.

Schimbarea integral a volumului de ap din bazine se face ori de cte ori coninutul total de cloruri depete concentraia de 200 mg/l.

Alimentarea cu ap a piscinelor private se poate realiza din:- reeaua public de distribuie, care ofer garanii calitative;- surse naturale locale (ape de suprafa, izvoare, pnza freatic etc.) caz n care apa trebuie tratat, dac este cazul, pentru a corespunde normelor igienico-sanitare.

n cazul considerat, alimentarea cu ap este asigurat att din reeaua public ct i din pnza de ap freatic, fapt ce impune necesitatea tratrii apei.

DIMENSIONAREA INSTALAIEI DE REMPROSPTARE

AdancimemSuprafatam2 Volumm3Timp de reciculareoreTemperatura apei[C]Temp. Interioara[C]Temp. Subsol ethnic[C]

Bazin inot2125025004282915

Bazin sarituri4.53751687.58282915

Calculul numrului de skimere

Pentru piscine sportive cu o suprafa mai mare de 150 m2 se prevede cate un skimer la 40 m2. Amplasarea acestora se face la distane de maximum 3 m de colul bazinului.Nr. Skimere = Abazin: 40 = 1250 : 40 = 31,4 ~ 32 skimere

Prize de aspiraiePentru asigurarea condiiilor de recirculare i de omogenizare a ntregului volum de ap, se va prevede n pereii laterali, prize de aspiraie imersate, circulare cu diametrul de 50 mm. Poziionarea acestora se face ntre skimere, la adncimea de circa 150 mm sub nivelul liber al apei. Dispozitivele sunt racordate la conductele de recirculare.Prin intermediul acestor prize, apa este preluat de la partea inferioar a bazinului, asigurnd golirea acestuia i favoriznd amestecul masei de ap prin micare descendent, precum i antrenarea i evacuarea impuritilor grosiere sedimentate. Cel puin 10 % din debitul de recirculare trebuie s fie preluat de la partea inferioar.Prizele de fund se echipeaz cu dispozitive antivortex i cu grtare de protecie. Interspaiile grtarelor se limiteaz la maximum 10 mm, iar viteza de acces a apei n priz, la maximum 0,5 m/s. Din considerente de securitate se recomand ca dimensionarea prizelor de fund s se fac pentru viteze de 0,2 m/s, prevzndu-se, n funcie de mrimea bazinului i debitul de recirculare, 2...4 puncte de preluare, amplasate de preferin jos, pe direcie transversal. Ariile suprafeelor dispozitivelor de preluare trebuie s fie egale cu 6... 10 ori aria seciunii transversale a conductei de racordare.

Duze de injecieSunt dispozitive fixe sau orientabile prin intermediul crora se reinjecteaz apa n bazin. n funcie de micarea apei n bazin, aceste duze pot fi orientate n sus, spre skimere sau rigole, ori n jos, ctre prizele de fund. Poziionarea acestor dispozitive se face n pereii bazinului, la minimum 30 cm sub nivelul liber al apei, pe unul sau dou niveluri, n funcie de adncime, sau pe radierul bazinului.Pentru bazinele cu suprafa mai mare de 150 m2 ori cu o lungime mai mare de 20 m sau lime peste 10 m, amplasarea duzelor de injecie peri-metral, se va face la intervale de 5,0 m. Recircularea apei n bazine se poate face i prin inermediul unor dispozitive speciale, de tip ornamental, integrate n mod corespunztor.

Dispozitive (echipamente) pentru splarea bazinelor de notn perioadele de neutilizare, materiile n suspensie sedimenteaz pe fundul bazinului. Pentru a evita reantrenarea lor n ap, este necesar ca ntre dou utilizri succesive s se procedeze la splarea bazinului i ndeprtarea depunerilor, folosind aspiratoare speciale, care funcioneaz cu ap din piscin. n lungul pereilor se prevd prize speciale la care se braneaz racordurile elastice ale aspiratoarelor. Aceste prize sunt legate printr-o conduct perimetral la aspiraia unei pompe fixe echipat cu pre-filtru. n mod obinuit grupul de pompare pentru splare trebuie s fie distinct de cel utilizat pentru recircularea apei.Pentru splarea bazinelor se mai pot folosi agregate mobile de tip monobloc, echipate cu pomp i prefiltru la care se braneaz direct racordurile flexibile ale aspiratorului, sau aspiratoare de piscin cu pompe submersibile, care refuleaz apa n afara bazinului printr-o conduct autoflotant ori o recircul n bazin dup o prealabil filtrare printr-un cartu filtrant integrat n aspirator.

Debitul de recirculare a apei se determin n funcie de nivelul de solicitare a bazinului de not, exprimat prin:- frecvena maxim instantanee de ocupare, reprezentnd numrul maxim de utilizatori ce se pot gsi simultan n bazin (piscin);- frecvena maxim zilnic, reprezentnd numrul total de persoane care frecventeaz piscina zilnic.Pentru bazinele de not destinate competiiilor sportive, debitul de recirculare este:

n care:- F este suprafaa oglinzii de ap [m2];- fs - suprafaa specific normat [m2h/pers.], avnd valori recomandate n tabel;- It - ncrcarea specific a instalaiei de tratare a apei [pers./m3]; se recomand It = 0,5 pers./m3.

Bazin pentru sarituriQr=qr*F = 0.5 * 375 = 187.5 mc/hBazin de inotQr=F/fs*b = 1250/3.5*0.5 = 714.28mc/h

Debitul de calcul pentru dimensionarea conductelor de preluare a apei de la dispozitivele de evacuare gravitaional (jgheaburi, deversoare, rigole, skimere) se determin cu relaia:Q=n*Qr+Qv+Qi [m3/h] unde:- Qr este debitul total de ap recirculat [m3/h];- n - fraciunea preluat prin dispozitivele de suprafa = 0,7- Qv - debitul evacuat prin disiparea valurilor [m3/h];- Qi - debitul de ap dislocat de utilizatori [m3/h]

Debitul de ap evacuat prin valuri se calculeaz cu relaia: Qv=F*h*z [m3/h] n care:- F este suprafaa oglinzii de ap [m2];- h = 0,045 m - nlimea medie a valului;- z = 1,0 h-1 - pentru peretele vertical al bazinului

Debitul de ap dizlocat de nottori se determin cu relaia: Qi=N*vs [m3/h] n care:- N reprezint numrul nottorilor existeni n bazin timp de 1 or [pers./h];- vs = 0,075 m3/pers. - volumul specific dizlocat.

Bazin sarituriQ = n*Qr+Qv+Vin=70%Qv=F*h*z = 375*0.045*1 = 16.87m3/hVi=N*v = 30*0.075 = 2.25m3/hQ=0.7*187.5+16.87+2.25 = 150.37m3/h

Bazin inotQ = n*Qr+Qv+Vin=70%Qv=F*h*z = 1250*0.045*1 = 56.25m3/hVi=N*v = 50*0.075 = 3.75m3/hQ=0.7*714.28+56.25+3.75 = 559.99 m3/h

DIMENSIONARE REZERVOR TAMPON

Racordarea reelei de colectare la instalaia de tratare se face prin intermediul unui rezervor tampon al crui volum trebuie s fie de circa 10% din tebitul total de recirculare i se calculeaz cu formula:

Vt = 0.005*Q+1/16*Qad [m3]Q = debit evacuare pe la partea superioaraQad = debit de adaos pentru improspatarea apei*0.05mc/utilizator*3 m3/mp oglinda de apaBazin sarituriF = 375mp Qad = 1125mcVt = 0.005*150.37+1/16*1125 = 71.06 m3Bazin inotF = 1250mp Qad = 3750 m3Vt = 0.005*559.99 +1/16*3750 = 237.17 m3

CALCULUL INSTALAIEI DE TRATARE A APEI

Principiul de funcionare a instalaiei de tratareApa poluat este evacuat din bazin printr-o conduct, o parte fiind eliminat la canalizare, iar restul (cea mai mare parte) recirculat n instalaia de tratare, fiind trecut mai nti printr-un prefiltru numit i filtru de pr sau filtru grosier.Apa prefiltrat, amestecat cu ap proaspt ntr-un rezervor de acumulare pentru completarea debitului necesar n instalaie, este preluat cu o pomp i refulat ntr-un filtru nchis sub presiune prevzut cu un aparat pentru reglarea vitezei de filtrare. Pentru flocularea suspensiilor coloidale i deci creterea eficienei procesului de filtrare, se introduce n ap, nainte de intrarea n filtru, o substan coagulant. Apa filtrat este parial (sau total) nclzit ntr-un schimbtor de cldur folosind agent termic primar ap cald din sistemul de nclzire sau ap fierbinte. Cnd sunt condiiile climatice favorabile, apa poate fi nclzit ntr-un schimbtor de cldur racordat la un circuit solar. Pompa din circuitul solar este acionat automat n funcie de temperaturile apei din acest circuit, respectiv a apei din circuitul bazinului de not. Dup nclzire i nainte de intrarea apei n bazin, se introduce n ap o cantitate determinat de clor, cu o pomp dozatoare. Pentru corectarea pH-ului apei se introduce un reactiv chimic, de asemenea, cu o pomp dozatoare. Procesul de tratare chimic a apei este controlat cu un sistem de pH-metru i redox-metru, racordate la un tablou central de comand a pompelor dozatoare.Circulaia apei n bazin i ntre acesta i instalaiile de tratare prezint o importan deosebit pentru alimentarea local cu ap tratat n funcie de caracteristicile constructive i funcionale ale bazinului.Soluionarea adecvat a sistemului de circulaie asigur, n egal msur, difuzia uniform a dezinfectantului n ntreaga mas de ap, precum i preluarea rapid i eficient a poluanilor, evitnd formarea zonelor stagnante favorabile proliferrii germenilor patogeni.

1 - bazin de not; 2 - prefiltru (filtru de pr); 3 - rezervor de acumulare (de compensare a debitului); 4 - pomp; 5 - filtru sub presiune; 6 - rezervor cu coagulant pentru flocularea suspensiilor; 7 - rezervor cu soluia de clor; 8 - rezervor cu reactiv chimic pentru corectarea pH-ului apei; 9 - pomp dozatoare; 10 - schimbtor de cldur cu agent termic ap cald sau fierbinte; 11 - panou solar; 12 - pomp n circuit solar; 13 - schimbtor de cldur cu agent termic solar; 14 - conduct pentru introducerea apei n bazin; 15 - conduct pentru evacuarea apei din bazinul de not; 16 - conduct pentru ap recirculat; 17 - robinet cu ventil acionat de motor electric pentru evacuarea apei la canalizare; 18 - conduct pentru ap proaspt (de adaos); 19 - nivostat; 20 - aparat pentru reglarea automat a nivelului n rezervorul de compensare a debitului; 21 - robinet cu ventil acionat de motor electric la comanda nivostatului (la nivel minim); 22 - hup (semnalizarea acustic) la nivel maxim da alarm; 23 - aparat pentru reglarea vitezei de filtrare a apei; 24 - termostat; 25 - robinet cu 3 ci acionat de motor electric; 26 - termostat solar; 27 - aparat pentru acionarea automat a pompei din circuitul solar; 28 - aparat pentru acionarea automat a pompelor dozatoare; 29 - traductor de debit, pH i bucl de msurare redox; 30 - robinet cu ventil de reinere.

Durata recomandat a ciclului de filtrare a ntregului volum de ap din bazin este de 6...8 h. innd seama de reducerea n timp a capacitii de filtrare, ca urmare a proceselor de colmatare, debitul de dimensionare a filtrelor QF se majoreaz cu 10...20 %Qf=Qr [m3/h]

unde:- Qr este debitul recirculat [m3/h]- Vb - volumul de ap din bazin [m3/h]- T- durata ciclului de filtrare [h] Bazin sarituriQfiltru = 1.15*1687.5/8 = 242.5 [mc/h]Bazin notQfiltru = 1.15*2500/4 = 718.75[mc/h]Calculul hidraulic pentru alegerea filtrelor const n determinar suprafeei totale de filtrare Sf [m2], necesar, cu relaia:

n care: - Qf este debitul de ap care traverseaz filtrele [m3/s]; - wf - viteza medie de filtrare a apei [m/s], ale crei valori depind de tipul filtrului respectiv.Bazin sarituriAfiltru = 242.5/50 = 4.85 mpBazin notAfiltru = 718.75/50 = 14.37 mp

DIMENSIONARE DEVERSOR

a) Calculul lamei deversateQdev = 2/3**Ld*2g1/2*h3/2 =m*Ld*2g1/2*h3/2 - coeficient de debit = 0.62-0.64Ld lungime deversor = 3-5 [m]g acceleratie gravitationala = 9.81 [m/s2]h inaltimea lamei deversate [m]m coeficient de debit = 0.3 0.55m = m0 ***K coeficient de innecare = 1 coeficient de contractie laterala = 1K coeficient de oblicitate deversor = 1mo= m = 2/3* = 0.415Bazin notQdev = 31.249 mc/hBazin sarituriQdev = 16.406 mc/hb) Calculul volumului jgheabuluiVj = m*R2/3*I1/2R - raza hidraulica = A/PA aria sectiuniiP perimetru udatr = b/2 = 0.15 mh = 0.7 r = 0.55 mA = *r2/4+h*0.3 = 0.785*0.152*+0.55*0.3 = 0.182 m2P = *r+2*0.3+2*0.55 = 2.171 mR = 0.0838 mI panta hidraulica 2Vj = 0.00355 m3 = 3.5 l

DIMENSIONAREA SCHIMBTORULUI DE CLDUR

1. Necesarul de caldura ala apei de ados

Qad = p*Qrec*cp**(bazin-ar)p = 70% cp = 4,019 J/kgK = 996.26 kg/mcbazin = 29Car = 10C

Bazin sarituriQad = 0.7*187.5*4.019*996.26*19 = 9984897.54 J/h = 2773.58 J/s = 2.77 KW

Bazin notQad = 0.7*714.28*4.019*996.26*19 = 10.56 KW

2. Necesarul de caldura al apei datorat pierderilor prin conductie

Qcond = A*K*(bazin - me)A suprafata totala a peretilor si radierului bazinului in contact cu apaK coeficient global de transfer termicme temperatura medie exterioara in contact cu bazinul

K = 1/(1/1+d/+1/2)1 = 1100 kcal/mpK *1.164 = 1280.4 W/mpK (interior)2 = 1.5 kcal/mpK *1.164 = 1.746 W/mpK (exterior ST)2 = 1kcal/mpK *1.164 = 1.164 W/mpK(exterior pamant)K = 0.476 W/mpK

Bazin sarituriQcond = A*K*(bazin me) = 735*0.476*14 = 4898, 04 KW

Bazin notQcond = A*K*( bazin me) = 1550*0.476*14 = 10329,2 KW

3. Necesarul de caldura al apei datorat pierderilor prin evaporareQev = Gvap*r [kcal/h]bazin = 29C r = 2.435*106 J/kg = 2.435*106 *238.8*10-6 = 581.47 kcal/kg

Gvap = c*S*(ps-pv)*760/B [kg/h]c = 0.229+0.0574*vv = viteze vantului la suprafata oglinzii = 0.3 0.6c = 0.229+0.0574*0.4 = 0.0458

ps presiunea de saturatie a vaporilor la temperatura apei din bazin 1 mbar = 0.75006 mmHgps = 37.78 mbar = 28.33 mmHgpv presiunea partiala a vaporilor de apa din aer = 60% pv = 18mbar = 13.5 mmHBazin sarituri Qev = Gvap*rGvap = c*S*(ps-pv)*760/BB = 750mmHgGvap = 0.0458*375*(28.33 13.5)*760/750 = 258.1 kg/hQev = 258.1*581.47 = 150077.4 kcal/h = 0.0485 KWBazin notQev = Gvap*rGvap = c*S*(ps-pv)*760/BGvap = 0.0458*1250*(28.33 13.5)*760/750 = 860.33 kg/hQev = 860.33*581.47 = 0.161 KW

4. Necesarul de caldura al apei datorat pierderilor prin radiatie

Qrad = qr*SS = suprafata oglinzii de apaqr = cantitatea specifica de caldura cedata prin radiatieqr = r **S*(1-r)*(1-2) [kcal/m2h]r coeficient de transfer prin radiatie = 8.5*1.164 = 9.89 W/m2K = 0.25 coeficient care se determina in functie de inaltimea plafonuluir = 0.15 coeficient care de determina in functie de temperatura radianta

Bazin sarituriqr = 9.89*0.25*375*(1-0.15)*(29-28) = 788.1 kcal/mph = 0.25 W/mpsQrad = 0.25*375 = 95.55 W = 0.0955 KW

Bazin notqr = 9.89*0.25*1250*(1-0.15)*(29-28) = 2627 kcal/mph = 0.849 W/mpsQrad = 0.849*1250 = 1061.75 W = 1.061 KW

5. Necesarul total de caldura

Qtot = 1.1-1.2(Qad+Qcond+Qev+Qrad)

Bazin sarituriQtot = 1.2 * (2.77 +4.89804 +0.0485 +0.0955) = 9.374 KW

Bazin notQtot = 1.2 * (10.56 +10.3292 +0.161 +1.061) = 26.533 KW