مقایسه هیتر گازی، مبدل حرارتی و پمپ حرارتی برای استخر

مبدل حرارتی و بویلر (سیستم گرمایش غیرمستقیم)

سومین رویکرد گرمایش استخر که بیشتر در پروژه‌های مجهز و حرفه‌ای دیده می‌شود، استفاده از مبدل حرارتی به همراه یک منبع حرارت مرکزی (مانند بویلر گازسوز در موتورخانه یا پکیج گازسوز) است. در این روش، بر خلاف دو روش قبل، مستقیماً داخل یک دستگاه استخر گرم نمی‌شود بلکه آب گرم دیگ یا منبع حرارتی دیگری نقش گرم‌کننده را دارد. مبدل حرارتی وسیله‌ای است که دو مدار آبِ مجزا را در مجاورت هم قرار می‌دهد و اجازه می‌دهد گرما از یکی به دیگری منتقل شود بدون آنکه آب دو مدار با هم مخلوط شوند. در سیستم استخر، یک مدار آب داغ داریم (از دیگ موتورخانه، پکیج گازسوز یا حتی انرژی خورشیدی) و یک مدار آب استخر. مبدل حرارتی، این دو مدار را از هم جدا نگه می‌دارد ولی گرمای آب داغ را به آب استخر منتقل می‌کند. در واقع گرمای آب گرم بویلر/دیگ از طریق جداره فلزی مبدل به آب استخر عبوری داده می‌شود و آب استخر را گرم می‌کند . رایج‌ترین انواع مبدل‌های استخری مدل‌های پوسته-لوله یا صفحه‌ای هستند. جنس مبدل نیز بسته به کاربرد ممکن است فولاد ضدزنگ، مس یا تیتانیوم باشد تا در برابر خورندگی آب استخر مقاوم باشد.

یک دیگ آب‌گرم (دیگ چدنی یا فولادی گازسوز) در موتورخانه حرارت را تولید می‌کند. این دیگ می‌تواند چندمنظوره باشد و علاوه بر استخر، برای گرمایش ساختمان یا تأمین آب گرم مصرفی نیز استفاده شود. آب داغ خروجی دیگ، وارد مبدل حرارتی استخر می‌شود (مدار اولیه). هم‌زمان پمپ تصفیه، آب سرد استخر را از فیلتر عبور داده و به طرف دیگر مبدل ارسال می‌کند (مدار ثانویه). درون مبدل، دو آب بدون تماس مستقیم، از کنار هم می‌گذرند و گرما مبادله می‌شود؛ آب استخر گرم شده به استخر برمی‌گردد و آب دیگ که حرارت خود را از دست داده به دیگ بازمی‌گردد تا دوباره گرم شود. توجه داشته باشید که مبدل حرارتی خودش تولیدکننده گرما نیست و به تنهایی قادر به گرم کردن آب استخر نیست، بلکه نیازمند یک منبع گرمایی اولیه است که آب داغ را تأمین کند. این منبع می‌تواند دیگ موتورخانه، پکیج گازسوز، آب‌گرمکن خورشیدی یا حتی پمپ حرارتی مرکزی باشد. در هر صورت، نقش مبدل در این سیستم فقط انتقال حرارت بین دو مدار است.

مزایا: مهم‌ترین مزیت این روش کارایی و بازده بالای آن در صورت استفاده از تجهیزات مناسب است. همان‌طور که اشاره شد، اگر از یک دیگ چگالشی یا راندمان‌بالا استفاده شود، بازده احتراق می‌تواند به ۹۰٪ تا ۹۵٪ برسد که به مراتب بهتر از راندمان یک هیتر گازی استخری سنتی (حدود ۷۹٪ تا ۸۲٪) است. در نتیجه، سوخت (معمولاً گاز) در مشعل موتورخانه بهینه‌تر مصرف می‌شود و انرژی کمتری هدر می‌رود. این به معنای هزینه سوخت کمتر در درازمدت است. مزیت مهم دیگر، طول عمر و دوام بیشتر سیستم است. چون دیگ و مبدل در فضای موتورخانه سرپوشیده نصب می‌شوند، از گزند عوامل محیطی مانند رطوبت هوا، هوای شور یا سرمای شدید در امان‌اند. همچنین تجهیزات موتورخانه صنعتی معمولاً برای دوام بالا طراحی شده‌اند و با تعمیر و نگهداری مناسب می‌توانند ده‌ها سال کار کنند. مبدل‌های حرارتی استخری اگر از جنس مقاوم (مثلاً تیتانیوم یا استیل مرغوب) باشند عمری بسیار طولانی خواهند داشت و در برابر خورندگی آب کلردار یا نمک مقاومت خوبی نشان می‌دهند. نکته دیگر، بی‌صدا بودن و عدم اشغال فضا در محیط استخر است. بر خلاف بخاری گازی یا پمپ حرارتی که در محوطه استخر نصب شده و صدای فن یا مشعل آن ممکن است شنیده شود، دیگ موتورخانه معمولاً در اتاق تأسیسات (دور از محل استخر) قرار دارد و صدای کارکرد آن مزاحمتی ایجاد نمی‌کند. این موضوع به‌ویژه در ویلاهای لوکس یا استخرهای مسکونی که سکوت و آسایش محیط اهمیت دارد، مزیت بزرگی است. همچنین با حذف تجهیزات گرمایشی از محوطه استخر، نمای بصری فضا مرتب‌تر و ایمن‌تر خواهد بود. اما مزیت شاخص این رویکرد، انعطاف‌پذیری و چندمنظوره بودن سیستم است. شما با یک بویلر قوی می‌توانید همزمان چندین نیاز را برآورده کنید: هم آب استخر را گرم کنید، هم گرمایش فضای داخلی ویلا را تأمین کنید و هم آب گرم مصرفی حمام‌ها و دوش‌ها را مهیا کنید. حتی قابلیت گسترش سیستم در آینده نیز وجود دارد (مثلاً افزودن گرمایش جکوزی، سونا یا استخر دوم) بدون اینکه نیاز به نصب هیتر جداگانه باشد. تمام این‌ها از یک موتورخانه مرکزی تأمین می‌شود که قلب تپنده تأسیسات ساختمان است. برای پروژه‌های بزرگ تفریحی یا اقامتی (هتل‌ها، مجموعه‌های آبی) این ویژگی بسیار ارزشمند است زیرا به جای نگهداری چندین سیستم پراکنده، تنها یک سیستم مجتمع را مدیریت می‌کنند که بهره‌وری انرژی بالاتری دارد و کنترل متمرکز را میسر می‌سازد. از منظر عملکرد، سیستم دیگ و مبدل می‌تواند سرعت گرمایش بالایی هم داشته باشد؛ اگر ظرفیت دیگ به درستی محاسبه و نصب شود، توان گرمایشی آن کم از هیتر گازی مستقیم ندارد. چه بسا در استخرهای بزرگ، تنها راه برای گرم کردن سریع حجم عظیم آب، استفاده از بویلرهای پرقدرت و مبدل‌های بزرگ است؛ زیرا پمپ‌های حرارتی با توان محدودتری ساخته می‌شوند و عملاً برای آن ابعاد صرفه ندارند. به عنوان مزیت آخر، امکان بهره‌گیری از منابع انرژی متنوع در این سیستم وجود دارد. مثلاً اگر در ویلای خود دیگ گازوئیلی یا پکیج برقی دارید، می‌توانید آن را به مبدل استخر متصل کنید. یا می‌توانید کلکتورهای خورشیدی نصب کنید و گرمای خورشید را از طریق مبدل به استخر منتقل نمایید. این انعطاف در بهره‌گیری از هر منبع حرارتی در دسترس، جذاب است و پتانسیل صرفه‌جویی بیشتر را نیز دارد (برای نمونه، استفاده از انرژی خورشیدی تقریباً رایگان است).

معایب: نخستین عیب این روش، پیچیدگی و هزینه بالای نصب آن است. اگر ساختمان یا ویلای شما از پیش موتورخانه و دیگ آب‌گرم ندارد، پیاده‌سازی این سیستم مستلزم خرید و نصب یک بویلر گازسوز (یا دیزل‌سوز) به همراه مشعل، منبع انبساط، پمپ‌های سیرکولاتور، تجهیزات کنترلی و خودِ مبدل حرارتی خواهد بود که طبیعتاً سرمایه‌گذاری اولیه زیادی می‌طلبد. حتی اگر ساختمان دارای موتورخانه باشد، ممکن است ظرفیت دیگ موجود برای افزودن بار حرارتی استخر کافی نباشد و نیاز به ارتقای سیستم یا اضافه کردن دیگ دوم باشد. این در حالی است که یک هیتر گازی پکیجی، تمام آنچه نیاز دارید را در یک دستگاه فراهم می‌کند. از این رو برای استخرهای کوچک یا پروژه‌های کم‌هزینه، شاید توجیه اقتصادی نداشته باشد که صرفاً برای گرمایش استخر یک موتورخانه راه‌اندازی شود. عیب دوم، نیاز به فضای فیزیکی و زیرساخت است؛ بویلر و متعلقات آن معمولاً فضای قابل توجهی در اتاق تأسیسات می‌گیرند و نصب دودکش مناسب برای خروج گازهای احتراق نیز الزامی است. ساختمان‌هایی که فضای موتورخانه یا امکان دودکش ندارند (مثلاً برخی ویلاهای کوچک یا آپارتمان‌ها) عملاً قادر به استفاده از این سیستم نیستند. عیب بعدی، هزینه‌های نگهداری است. هرچند گفتیم طول عمر سیستم بالا است، اما نگهداری منظم آن نیز هزینه‌بر و تخصصی است. بویلر نیاز به سرویس سالانه (اسیدشویی برای رسوب‌زدایی، تنظیم مشعل، بازبینی ایمنی) دارد و مبدل حرارتی نیز باید هر چند سال یک‌بار از نظر تمیزی لوله‌ها (رسوب‌نگرفتن) چک شود. اگر کیفیت شیمیایی آب استخر (تعادل pH، قلیائیت، سختی) صحیح نگه داشته نشود، امکان رسوب‌گذاری یا خوردگی در مبدل وجود دارد که راندمان را کاهش می‌دهد یا حتی مبدل را سوراخ می‌کند. بنابراین استفاده از این سیستم مستلزم یک برنامه نگهداری منسجم و توجه مستمر است. از جهت مصرف انرژی نیز، هرچند یک دیگ چگالشی راندمان بالایی دارد اما همچنان وابسته به سوخت‌های فسیلی است. یعنی مشکل انتشار CO₂ به قوت خود باقی است (ولو اندکی بهبود یابد). در مناطقی که تأکید بر انرژی‌های پاک است، ممکن است این روش چندان ترجیح داده نشود مگر آنکه با منابع تجدیدپذیر (مثل خورشیدی) ترکیب شود. نکته دیگر اینکه اگر فقط برای فصل تابستان به استخرتان نیاز به گرمایش دارید و در باقی سال سیستم خاموش است، داشتن یک بویلر بزرگ صرفاً برای چند ماه استفاده ممکن است مقرون‌به‌صرفه نباشد؛ چون دیگ‌هایی که مدام خاموش و روشن شوند و دوره‌های طولانی خاموش بمانند، راندمان و عمرشان کمی کاهش می‌یابد (چگالش اسیدی در دودکش و زنگ‌زدگی می‌تواند رخ دهد). در نهایت، زمان نصب و راه‌اندازی طولانی‌تر نیز قابل ذکر است؛ نصب یک موتورخانه ممکن است روزها تا هفته‌ها زمان ببرد و نیازمند متخصصین تأسیسات حرفه‌ای است، در حالی که یک هیتر گازی پکیجی طی یک روز قابل نصب است.

با جمع‌بندی این موارد، سیستم دیگ و مبدل حرارتی برای پروژه‌های بزرگ، ویلاهای لوکس با امکانات موتورخانه، استخرهای عمومی یا هر موقعیتی که نیاز به یک راه‌حل جامع و یکپارچه گرمایشی باشد، ایدئال است. در این رویکرد، استخر بخشی از سیستم گرمایشی کل ساختمان می‌شود و از مزایای آن بهره‌مند می‌گردد. اما برای استخرهای کوچک یا استفاده‌های موقت، پیچیدگی و هزینه اضافی آن ممکن است توجیه‌پذیر نباشد.