Drukverliezen in het hydraulische systeem van een zwembad

Drukval is een verschijnsel dat optreedt wanneer water door een kring stroomt. Er moet rekening mee worden gehouden bij het ontwerpen van de hydraulische kring van een zwembad, zodat het water goed wordt gefilterd en het zwembad efficiënt werkt.

Het debiet van het water in het filtratiesysteem van een zwembad

Het is algemeen bekend dat het hydraulische systeem van een zwembad vooral bedoeld is om het water te filteren. Dit systeem, dat bestaat uit skimmers, sproeikoppen, leidingen, regelkleppen, een pomp, een of meer filters enz., moet ervoor zorgen dat het water onder de best mogelijke omstandigheden wordt gefilterd. Het is immers verantwoordelijk voor 80% van de reiniging van een zwembad.

Voor een maximaal rendement van het centrale element van dit systeem, de filter, moet het water erdoor stromen aan een optimale snelheid en dus met het optimale debiet.

Voor dit optimale debiet is de filterpomp natuurlijk van essentieel belang, maar ze doet niet alles. Net zo belangrijk zijn de afmetingen van de leidingen tussen het zwembad en de technische ruimte, d.w.z. hun lengte, materiaal en diameter, naast het aantal te dichten onderdelen.

De correcte installatie van deze elementen helpt drukverliezen zoveel mogelijk te voorkomen door het nodige waterdebiet te handhaven voor de goede filtratie van het zwembadwater en dit tegelijk proper te houden.

Wat is drukval?

Drukval is een natuurkundig verschijnsel dat eigen is aan elk watercircuit: het is een vermindering van energie en dus van het debiet, die optreedt wanneer water op een hindernis botst. Het kan om twee soorten hindernissen gaan:

een lineaire drukval doet zich voor over de volledige lengte van een buis: het gaat gewoonweg om de wrijving van het water in de leidingen,
een enkelvoudige drukval doet zich voor op een bepaalde plaats. Bijvoorbeeld een zeer scherpe bocht van 90° waardoor het water in het leidingnet van richting verandert, kan het debiet verlagen.

De drukval in een hydraulisch netwerk is dus de som van de lineaire en enkelvoudige drukverliezen.

Slecht geregelde drukverliezen verminderen niet alleen het waterdebiet en dus de doeltreffendheid van de filtratie, maar kunnen ook soms ernstige schade aan het hydraulische systeem veroorzaken.

Een zwembad ontwerpen om drukverliezen te vermijden

Zodra de juiste berekeningen zijn gemaakt, kunnen we een hydraulisch systeem ontwerpen dat drukverliezen tot het minimum beperkt, om het gewenste waterdebiet en -snelheid te bekomen. Dit is de belangrijkste stap in het ontwerp van een zwembad.

Deze stap is van cruciaal belang; een filter of een pomp vervangen is relatief eenvoudig, maar een heel systeem aanpassen na de bouw ervan is een enorme opgave. Het beste is om van meet af aan een efficiënt systeem te ontwerpen, dat niet beknibbelt op leidingen, regelkleppen enz. en dat de goede werking van het zwembad zal garanderen.

De snelheid van het water en de afstand die het aflegt

Meer in het algemeen is het verminderen van de watersnelheid een zeer doeltreffende manier om drukval te beperken. Dit is ook mogelijk door leidingen met een voldoende grote diameter te voorzien (63 mm in plaats van 50 mm bijvoorbeeld), om een snelheid te bekomen die idealiter ligt tussen:

0,5 en 2 m/s – idealiter 1,5 m/s – bij het aanzuigen,
minder dan 3 m/s – idealiter 2 m/s – bij het afvoeren.

Deze snelheden zorgen niet alleen voor een goede watercirculatie tussen het zwembad en de technische ruimte, maar voorkomen ook cavitatie (d.w.z. de vorming van microbubbels van waterdamp bij het aanzuigen). Dit verschijnsel neemt exponentieel toe met de snelheid van het water en kan, naast een sterke daling van de energie, zeer ernstige schade toebrengen aan de pompturbine.

Tot slot is het van essentieel belang om lange afstanden te vermijden tussen het zwembad en de technische ruimte. Het water ondervindt immers een lineaire drukval over de lengte van de leidingen, die het risico op cavitatie verhoogt. De technische ruimte moet dus idealiter zo dicht mogelijk bij het zwembad worden voorzien.

Richtingsveranderingen

Een andere goede praktijk is plotse richtingsveranderingen vermijden in de leidingen, twee bochten van 45° zullen bijvoorbeeld niet zo’n grote hindernis voor het water vormen als een korte bocht van 90°. Bochten met een ‘grote straal’ zijn zelfs nog doeltreffender: ze kunnen met halfstijve pvc-leidingen worden gemaakt, voor een minimaal energieverlies bijvoorbeeld.

Het aantal te dichten onderdelen

Tot slot, en in het bijzonder bij het aanzuigen, is het aangeraden om het aantal te dichten onderdelen zorgvuldig te kiezen: skimmers, sproeikoppen enz. Deze onderdelen vergen een kleine investering vergeleken met de totale kostprijs van het zwembad. Laat u niet verleiden om de vereisten hier te onderschatten en het risico te lopen dat het zwembad niet goed zal werken, wat op lange termijn veel duurder zal uitvallen.

Goede praktijken voor leidingen houden dus in de eerste plaats de keuze van het juiste aantal te dichten onderdelen in, gevolgd door het juiste aantal leidingen en bochten met de juiste diameter, om een ideale snelheid van 1,5 m/s te bekomen aan de aanzuigzijde en van 2 m/s aan de afvoerzijde.

De pomp en de filter

De pomp moet zo dicht mogelijk bij de skimmers worden geplaatst om de afstanden en dus de drukverliezen te beperken. Maar terwijl vaak het eerst aan de pomp wordt gedacht bij het ontwerpen van een zwembad, dient ze enkel om water naar de filter te voeren. Alle aandacht zou naar de filter moeten gaan, zodra het volume van het te behandelen zwembadwater is bepaald.

De filter heeft ook een invloed op de drukval: een filterpatroon zal doorgaans minder drukval veroorzaken dan een zandfilter. En in tegenstelling tot wat vaak wordt gedacht, vergt een juist bemeten patroonfilter maar iets meer onderhoud dan een zandfilter – en is hij efficiënter. De voordelen spreken voor zich!

Een te hoge drukval corrigeren

Het is veel gemakkelijker om van meet af aan een filtratiesysteem te ontwerpen dat anticipeert op drukverliezen en deze compenseert, dan de mogelijke problemen te verhelpen.

Maar soms moet er ingegrepen worden bij een slecht ontworpen zwembad: wanneer het filtratiesysteem bijvoorbeeld water met een hoog debiet door te kleine leidingen probeert te sturen.

Hoe kan dit probleem dus worden opgelost? De radicale oplossing is natuurlijk het leidingnet volledig op te graven en te vervangen volgens de bovenstaande principes. Doeltreffend maar duur!

Alvorens zo’n drastische stap te zetten, kunt u de installatie van een filter overwegen die minder drukval veroorzaakt.Schakel over van een zandfilter op een patroonfilter bijvoorbeeld, zoals hierboven vermeld.

Een andere mogelijke oplossing is de installatie van een pomp met variabele snelheid, waardoor het hydraulische systeem van het zwembad trager kan circuleren wanneer de omstandigheden dat toelaten. Een lagere snelheid veroorzaakt immers minder drukval. Zorg ervoor dat de juiste berekeningen en schattingen werden gemaakt, zodat het water in alle gevallen voldoende wordt ververst.

Ook kunnen in de technische ruimte soms bepaalde leidingen en bochten worden aangepast: vervang leidingen van 50 mm door leidingen van 63 mm en vervang bochten die te scherp zijn, door grotere bochten.

Als de installatie van bij het begin slecht ontworpen is, kunnen deze veranderingen onvoldoende blijken en kan een compleet nieuw ontwerp van het filtratiesysteem de enige optie zijn.

Onderhoud om drukverliezen te voorkomen

We kunnen ook tijdens het onderhoudsschema actie ondernemen om drukverliezen in het zwembadcircuit te beperken.

Het ontkalken van de filter tijdens het overwinteren is inderdaad erg belangrijk en waardevol, zowel voor zand- als voor patroonfilters.

Dit omdat kalk zich kan ophopen in de filter en gangen kan vormen die het water helemaal niet meer filteren. Daardoor neemt de druk toe, met drukval tot gevolg. Ook houdt kalk bacteriën vast die de filter vervuilen. Dat kan leiden tot diverse problemen met de waterkwaliteit.

Om al deze redenen, niet alleen omwille van de impact op drukverliezen, wordt het sterk aanbevolen om de filter aan het eind van elk seizoen te ontkalken.

Drukverliezen in het kort

Drukverliezen in het hydraulische systeem van een zwembad zijn vaak een verschijnsel waarmee rekening moet worden gehouden van in de ontwerpfase van het zwembad. Als ze te groot blijken, wordt het water niet goed meer gefilterd en kunnen de leidingen beschadigd raken.

Een filtratiesysteem met zo weinig mogelijk hindernissen moet worden ontworpen door gebruik te maken van leidingen met een grote diameter, grote bochten, kortere afstanden en het juiste aantal te dichten onderdelen. Dit zorgt voor een gepaste snelheid en tegelijk voor het vereiste debiet om het water te behandelen en verversen.

Tot slot kunnen de pomp (idealiter met een variabele snelheid) en de filter (zand of patroon) ook een grote invloed hebben op de drukval van het systeem, net als het ontkalken van de filter tijdens onderhoud.

Ontdek de zwembadproducten van Pentair