Chloor, hydrolyse, ionisatie, zoutelektrolyse …. Waterbehandeling is één ding. Maar om je zwembadwater echt zuiver te krijgen moet de hydraulica van het bad op punt staan. Sterker nog, met een correct en doeltreffend hydraulisch circuit kan je tot 80% van de waterkwaliteit positief beïnvloeden. Op voorwaarde dat je het zwembad met vers leidingwater vult natuurlijk.

Hydraulica, ook wel fluïdomechanica of waterloopkunde, is een wetenschap die het gedrag van stromende vloeistoffen onderzoekt. Bij zwembaden gaat het specifiek over het water dat zijn weg baant door de leidingen, apparatuur en in de rest van de kuip. Begrijpen hoe water beweegt, geeft je meer inzicht in de opstelling van de technische installatie, en dat is als zwembadbouwer niet onbelangrijk. Hydraulica bestaat uit enkele basisprincipes die we even voor je uitdiepen.

PRINCIPE 1
Watermoleculen gedragen zich als knikkers
Zoals je weet bestaat water uit H₂O-moleculen. Die moleculen komen constant met elkaar en met vaste objecten in botsing. De deeltjes bevinden zich continu in willekeurige beweging maar hebben slechts een beperkte bewegingsvrijheid (die ongeveer overeenkomt met de grootorde van de diameter van de deeltjes).

Wanneer je een fles water zijwaarts kantelt, zie je dat de H₂O-moleculen de vorm van de fles aannemen. De deeltjes worden bij elkaar gehouden door intermoleculaire krachten, waardoor water net zoals andere vloeistoffen de vorm van het reservoir aanneemt.

Wanneer je het water uit de fles zou gooien, bosten de H₂O-moleculen met de lucht waardoor het water zich in kleine druppels splitst.

PRINCIPE 2
Pompen trekken niet maar duwen wel
Hoewel watermoleculen elkaar graag raken, zijn ze eigenlijk niet aan elkaar gehecht. Dit verklaart waarom je niet aan water kan trekken. Zwembadwater wordt dus door een pomp in de leidingen voortgeduwd en niet aangezogen zoals men wel eens beweert. Dat is een vaak voorkomende misvatting in de zwembad- en wellnessindustrie.

PRINCIPE 3
Zwembadpompen creëren lage druk
In elke zwembadpomp zit een waaiertje (impellor). Wanneer dit waaiertje draait, ontstaan er middelpuntvliedende krachten die de watermoleculen weg katapulteren van het rotatiecentrum. Dit is dus waar het ‘duwen’ plaatsvindt. Terwijl de draaiende waaier watermoleculen wegslingert, veroorzaakt de achtergebleven ruimte een gedeeltelijk vacuüm. Er wordt een sterke aanzuiging veroorzaakt die helemaal door de leidingen tot in de skimmers reikt. De lage druk in dit gedeeltelijk vacuüm zorgt ervoor dat de hogere atmosferische druk buiten het aanzuigsysteem watermoleculen in de ruimte kan duwen die door de waaier is gecreëerd.

PRINCIPE 4
Twee krachten aan het werk
Om het zwembadwater te laten circuleren, werken er twee krachten samen: de atmosferische druk vormt een tandem met de onderdruk die de impellor van de elektrisch aangedreven pomp creëert. De atmosferische druk is het gewicht van de lucht die duwt op het wateroppervlak van het zwembad. De impellor kan de H₂O-moleculen maar zo snel wegduwen als dat ze worden aangeleverd door de atmosferische druk (lucht). Dit verklaart waarom skimmers met te smalle buizen, extra lange leidingenparcours en pompen die hoger staan dan het wateroppervlak niet efficiënt zijn.

HYDRAULICA IN HET ZWEMBAD
Het inzicht dat water wordt geduwd en niet getrokken, is in het zwembad even belangrijk als in de leidingen en pomp. De hoofdafvoeren van een zwembad zijn niet in staat om circulatie in het zwembad te creëren. De circulatie wordt geduwd door het water dat uit de inspuiters komt.

Stromingssimulatie 1
Op stromingssimulatie 1 zien we het boven-aanzicht van een zwembad van 4,5 x 9 x 1,5 meter met een inhoud van pakweg 50.000 liter. Het circulatiepatroon geeft de reis weer die de H₂O-moleculen afleggen in het zwembad. De H₂O-moleculen worden uit de inspuiters geduwd en veroorzaken de stroming. Wanneer ze op zo’n 60 cm van de skimmer komen, worden de moleculen weer afgevoerd. Eens in de leidingen haalt het water een snelheid van ongeveer 1,8 m/s.

In deze simulatie zijn de twee inspuiters  met een diameter van 2,5 cm diagonaal tegenover elkaar geplaatst op de korte zijden van het zwembad. Vanuit deze positie drijven de inspuiters een cirkelvormig patroon aan. Net zoals bij een draaikolk is er in het rotatiecentrum weinig stroming. Dit is de plek waar het oppervlaktevuil de kans krijgt om tot op de bodem te zakken. Ook in de hoeken van het zwembad en bij de trap is er weinig stroming. In deze dode zones kan het vuil zich ophopen en is de kans op algenvorming groter.

Stromingssimulatie 2
Op stromingssimulatie 2 zien we hetzelfde zwembad met dezelfde inspuiters en skimmer als op stromingssimulatie 1. Het enige verschil is dat de inspuiters zich op dezelfde lange zijde bevinden van het zwembad. De H₂O-moleculen worden uit de inspuiters geduwd en botsen tegen de overzijde van het bad waardoor ze zich in meerdere richtingen verspreiden. Dit is een zeer efficiënte manier om de dode plekken uit stromingssimulatie 1 te vermijden. Heeft je zwembad echter een dieper stuk, dan moet je er rekening mee houden dat hier minder circulatie zal zijn. Het verschil tussen ondiepe en diepe circulatie wordt veroorzaakt door de geometrie van het zwembad. Dit is de reden waarom je inspuiters in alle verschillende maten en vormen vindt. Elke variatie is ontworpen om in een specifieke situatie zijn werk te doen.

LET OP
Te kleine of te lange leidingen, verstopte afvoeren en vuile skimmermanden kunnen dit gedeeltelijk vacuüm veranderen in een volledig vacuüm. Als dat gebeurt, kan de druk tot onder de dampdruk van de H₂O-moleculen zakken. Het water zal dan verdampen van een vloeistof naar een gas. (In normale atmosferische omstandigheden gebeurt dit pas bij een temperatuur van 100°C, maar onderdruk haalt deze temperatuur drastisch naar beneden.) Door deze drukverlaging treedt er cavitatie op: er zullen waterdampbellen ontstaan die met een redelijke kracht kunnen imploderen wanneer ze in een gebied komen waar de druk weer hoger is. Het water verandert in een fractie van een seconde van gas naar vloeistof. Elke implosie wekt een schokgolf op met een zeer kenmerkend geluid. Cavitatie kan ernstige schade toebrengen aan de impellor, genereert een enorme hitte en veroorzaakt heftige trillingen die de pomplagers en afdichtingen beschadigen. Een volledig vacuüm wil je dus altijd vermijden.

EN PRAKTISCH?
Het begrijpen van de wetenschap achter bewegend water is de sleutel tot het correct toepassen van hydraulica in de leidingen en in het zwembad zelf. De juiste pomp en de juiste filtertechnieken liggen aan de basis van een goed hydraulisch circuit. Maar ook de positionering van de inspuiters en skimmers spelen een belangrijke rol. Plaats de skimmers altijd in de tegenovergestelde richting van de wind. In België krijgen we meestal te maken met westenwind maar de dominante windrichting kan je pas echt ter plaatse op de werf bepalen. Afhankelijk van de grootte en het volume van het zwembad moet je de juiste hoeveelheid skimmers en inspuiters voorzien. Dit zal zorgen voor een goede afschuiming (skimming) van het wateroppervlak. Vergeet ook niet één of meer bodemputten te plaatsen. Deze zorgen voor een goede algemene vermenging van het volledige watervolume. We willen er dus voor zorgen dat er een goede doorstroming door het zwembad is en dat er geen dode zones/hoeken zijn. Een overloop-zwembad is het summum van een goede doorstroming maar is technisch gezien een grotere uitdaging en het vergt een groter budget om dit type zwembad te realiseren. Bovendien heb je bij een overloopzwembad veel meer last van verdamping. Als zwembadbouwer dien je voldoende aandacht te besteden aan goed uitgebalanceerde leidingen rond het zwembad en naar de technische ruimte.

Het is aan te raden voor elk aanzuig- en inspuitdeel een aparte leiding tot in het technisch lokaal te trekken. In functie van het debiet en de afstand die je moet overbruggen zal je de juiste diameter van de leiding moeten kiezen. In het technisch lokaal breng je alles samen met afsluitkranen en collectoren in voldoende grote diameters.

Zorg telkens voor zo veel mogelijk ‘zachte bochten’ en weinig weerstand (bv. bochten i.p.v. knieën, 45° i.p.v. 90° …). Tenslotte zal de juiste keuze van pomp en filter de ‘kracht’ van de doorstroming garanderen.