Trong thiết kế hệ thống lọc, nhiều công trình áp dụng một con số quen thuộc như 4 giờ, 6 giờ hoặc 8 giờ cho một chu kỳ lọc. Sau đó, lưu lượng máy bơm được tính bằng cách lấy thể tích hồ chia cho số giờ này.

Cách tính trên đúng về nguyên tắc, nhưng chưa đủ để kết luận hệ thống sẽ duy trì nước trong. Sau khi máy bơm đã vận chuyển một lượng nước tương đương thể tích hồ, một phần nước gần điểm hút có thể đã đi qua bình lọc nhiều lần, trong khi nước tại bậc thang, ghế ngồi hoặc góc khuất vẫn trao đổi rất ít.

Vì vậy, chu kỳ lọc hồ bơi cần được hiểu là một thông số thiết kế thủy lực, không phải cam kết rằng toàn bộ nước đã được lọc sạch sau đúng một khoảng thời gian.

Trong tài liệu kỹ thuật quốc tế, khái niệm này thường được gọi là Turnover Rate hoặc Turnover Time. Trong bài viết, thuật ngữ “chu kỳ lọc” và “thời gian tuần hoàn” sẽ được ưu tiên sử dụng để phù hợp với cách tìm kiếm và cách hiểu của khách hàng tại Việt Nam.

Chu kỳ lọc hồ bơi là gì?

Chu kỳ lọc hồ bơi là khoảng thời gian lý thuyết để hệ thống bơm một lượng nước có thể tích tương đương với thể tích vận hành của hồ đi qua bình lọc.

Ví dụ, một hồ có thể tích 120 m3 được thiết kế với chu kỳ lọc 6 giờ. Điều đó có nghĩa hệ thống cần tạo lưu lượng trung bình 20 m3/h để vận chuyển một lượng nước tương đương 120 m3 qua hệ lọc trong 6 giờ.

Chu kỳ lọc không có nghĩa:

• Xả hết nước cũ và cấp nước mới;
• Mỗi phần nước chỉ đi qua bình lọc đúng một lần;
• Nước chắc chắn sẽ trong sau khi máy chạy đủ số giờ;
• Máy bơm chỉ cần chạy đúng bằng thời gian của một chu kỳ mỗi ngày.

Hệ thống hồ bơi là một vòng tuần hoàn kín. Nước sau khi qua bình lọc được đưa trở lại hồ, trộn với lượng nước còn lại rồi tiếp tục được hút về phòng máy.

Công thức tính chu kỳ lọc hồ bơi

Mối quan hệ giữa thể tích, lưu lượng và thời gian được thể hiện bằng công thức:

Q = V / T

Trong đó:

• Q: Lưu lượng tuần hoàn yêu cầu, đơn vị m3/h;
• V: Thể tích vận hành của hồ, đơn vị m3;
• T: Thời gian hoàn thành một chu kỳ lọc, đơn vị giờ.

Khi đã biết lưu lượng thực tế, có thể tính ngược chu kỳ lọc:

T = V / Q

Ví dụ tính lưu lượng theo chu kỳ lọc

Hồ có:

• Thể tích vận hành: 90 m3;
• Chu kỳ lọc mục tiêu: 6 giờ.

Lưu lượng cơ sở:

Q = 90 / 6 = 15 m3/h

Kết quả 15 m3/h không phải lưu lượng cực đại cần tìm trên catalogue máy bơm. Máy bơm phải tạo được khoảng lưu lượng này tại cột áp làm việc thực tế của công trình.

Đường ống, bình lọc, van, Heat Pump và thiết bị xử lý nối tiếp cũng phải tương thích với lưu lượng 15 m3/h.

Phương pháp chuyển từ lưu lượng cơ sở sang model máy bơm cụ thể được trình bày trong bài công thức tính lưu lượng máy bơm hồ bơi theo thể tích và tiêu chuẩn thiết kế.

Một chu kỳ có nghĩa toàn bộ nước đã được lọc chưa?

Không.

Đây là điểm dễ hiểu sai nhất khi sử dụng khái niệm chu kỳ lọc.

Giả sử một hồ 100 m3 đã được hệ thống bơm đủ 100 m3 nước qua bình lọc. Điều này chỉ xác nhận tổng thể tích nước đã đi qua hệ thống bằng thể tích hồ. Nó không chứng minh từng khu vực trong hồ đều đã được trao đổi đồng đều.

Nước đã lọc có thể tiếp tục quay lại bình lọc

Nước từ đầu trả đi vào hồ, trộn với nước hiện hữu rồi được hút về Skimmer, Main Drain hoặc máng tràn.

Nếu đầu trả đặt gần điểm hút hoặc hướng dòng không hợp lý, một phần nước vừa được lọc có thể nhanh chóng quay lại phòng máy. Trong khi đó, nước tại vùng xa điểm hút tiếp tục lưu lại trong hồ.

Góc chết làm chu kỳ thực tế kém hiệu quả

Các vị trí thường có nguy cơ tạo vùng nước ít chuyển động gồm:

• Bậc thang;
• Ghế ngồi;
• Góc vuông của hồ;
• Khu vực sau cầu thang;
• Vùng nước nông;
• Hốc massage;
• Khu vực nằm ngược hướng đầu trả.

Tại những vị trí này, Clo, nhiệt độ và cặn lơ lửng có thể phân bố khác với phần nước được lấy mẫu tại phòng máy.

Vì vậy, một hệ thống có chu kỳ 4 giờ nhưng phân phối dòng kém chưa chắc hiệu quả hơn hệ thống có chu kỳ 6 giờ với điểm hút và đầu trả được bố trí đúng.

Chu kỳ lọc khác thời gian chạy máy lọc như thế nào?

Hai khái niệm này có liên quan nhưng không đồng nhất.

Chu kỳ lọc là thời gian cho một lượt tuần hoàn lý thuyết

Nếu hồ có chu kỳ thiết kế 6 giờ, hệ thống cần chạy 6 giờ tại đúng lưu lượng thiết kế để vận chuyển một lượng nước tương đương thể tích hồ qua bình lọc.

Thời gian chạy máy là tổng số giờ vận hành trong ngày

Máy bơm có thể chạy:

• Một chu kỳ mỗi ngày;
• Nhiều hơn một chu kỳ;
• Chia thành nhiều khung giờ;
• Tăng thời gian vào mùa cao điểm;
• Giảm tốc độ trong giờ tải thấp nếu sử dụng bơm biến tần.

Ví dụ, hồ có Turnover thiết kế 6 giờ nhưng được vận hành 12 giờ mỗi ngày có thể đạt khoảng hai chu kỳ lý thuyết, với điều kiện lưu lượng thực tế không thay đổi.

Máy chạy đủ giờ nhưng chưa chắc đạt chu kỳ thiết kế

Xét hồ 120 m3, chu kỳ mục tiêu 6 giờ.

Lưu lượng yêu cầu:

Q = 120 / 6 = 20 m3/h

Tuy nhiên, sau khi lắp đặt, hệ thống chỉ đạt 15 m3/h do đường ống nhỏ và bình lọc đã bẩn.

Chu kỳ thực tế:

T thực tế = 120 / 15 = 8 giờ

Như vậy, dù hồ được thiết kế theo chu kỳ 6 giờ, hệ thống thực tế cần 8 giờ mới bơm được một lượng nước tương đương thể tích hồ.

Đây là lý do không nên lập lịch chạy máy chỉ dựa trên lưu lượng ghi trên nhãn bơm.

Những yếu tố quyết định chu kỳ lọc phù hợp

Không có một chu kỳ duy nhất áp dụng cho mọi hồ bơi. Giá trị phù hợp cần được xác định từ nhiều yếu tố.

Loại hình công trình

Hồ gia đình, Villa cho thuê, Resort và hồ công cộng có tải sử dụng khác nhau.

Một hồ Villa sử dụng riêng cho một gia đình không thể áp dụng cùng cách tính với hồ khách sạn có hàng chục người bơi trong giờ cao điểm.

Mật độ người bơi

Người bơi đưa vào nước:

• Tóc;
• Mồ hôi;
• Mỹ phẩm;
• Dầu cơ thể;
• Chất hữu cơ;
• Bụi bẩn;
• Vi sinh vật.

Tải người bơi càng cao, hệ thống càng cần đưa nước về bình lọc và thiết bị khử trùng nhanh hơn.

Nhiệt độ nước

Nước nóng làm tăng:

• Tốc độ phát triển vi sinh;
• Nhu cầu chất khử trùng;
• Tốc độ phản ứng hóa học;
• Mức độ bay hơi;
• Tải hữu cơ trên hệ thống.

Vì vậy, hồ nước nóng hoặc Spa thường cần chế độ tuần hoàn tích cực hơn hồ nước mát có cùng thể tích.

Điều kiện môi trường

Hồ ngoài trời chịu thêm tải từ:

• Lá cây;
• Bụi;
• Gió;
• Mưa;
• Ánh nắng;
• Phấn hoa;
• Côn trùng.

Hồ trong nhà ít chịu tác động môi trường hơn nhưng vẫn phải xử lý tải người bơi và các hợp chất hữu cơ tích tụ trong nước.

Loại hệ thu nước

Hệ Overflow thu nước mặt qua máng tràn liên tục. Hệ Skimmer phụ thuộc vào vị trí hộp thu, mực nước và hướng dòng.

Tuy nhiên, không nên kết luận hồ Overflow luôn có thể sử dụng chu kỳ dài hơn hoặc hệ Skimmer luôn cần chu kỳ ngắn hơn. Hiệu quả còn phụ thuộc cách bố trí thủy lực cụ thể.

Khả năng của bình lọc

Khi rút ngắn chu kỳ, lưu lượng yêu cầu tăng.

Nếu giữ nguyên bình lọc, tốc độ nước qua bề mặt lọc cũng tăng. Điều này có thể làm:

• Cặn nhỏ đi xuyên lớp vật liệu;
• Áp suất tăng;
• Chu kỳ Backwash ngắn hơn;
• Chất lượng lọc suy giảm.

Chu kỳ lọc chỉ có ý nghĩa khi bình lọc đáp ứng được lưu lượng tương ứng.

Tiêu chuẩn áp dụng cho dự án

Hồ công cộng, hồ trường học, hồ thi đấu hoặc hồ trị liệu có thể chịu các yêu cầu riêng về thời gian tuần hoàn, tải người bơi và chất lượng nước.

Các giá trị kinh nghiệm chỉ nên dùng để thiết kế sơ bộ. Hồ sơ cuối cùng phải đối chiếu với tiêu chuẩn và yêu cầu quản lý áp dụng cho từng công trình.

Chu kỳ lọc tham khảo cho từng loại hồ

Bảng dưới đây là khung tham khảo phục vụ thiết kế sơ bộ, không thay thế tiêu chuẩn dự án.

Các khoảng trên không nên được sử dụng để chọn máy bơm trực tiếp. Sau khi có chu kỳ mục tiêu, kỹ sư vẫn phải tính lưu lượng, Head Loss và điểm làm việc của bơm.

Chu kỳ lọc cho hồ Villa

Villa sử dụng riêng

Hồ Villa gia đình thường có số người sử dụng thấp và lịch dùng tương đối ổn định. Trong trường hợp này, chu kỳ lọc có thể được lựa chọn ở mức vừa phải, miễn là hệ thống vẫn kiểm soát tốt rác mặt, phân phối hóa chất và các góc chết.

Các yếu tố cần xem xét gồm:

• Hồ trong nhà hay ngoài trời;
• Có bạt phủ hay không;
• Có nhiều cây xanh xung quanh không;
• Có Heat Pump không;
• Hồ có được sử dụng hằng ngày không;
• Có trẻ em hoặc nhiều người sử dụng cùng lúc không.

Hồ ít người nhưng nằm ngoài trời, nhiều cây và không có bạt phủ vẫn có thể cần thời gian vận hành dài hơn dự kiến.

Villa cho thuê và Homestay

Villa cho thuê có tải sử dụng khó dự đoán hơn hồ gia đình.

Cuối tuần hoặc ngày lễ, số người bơi có thể tăng mạnh. Người vận hành cũng không kiểm soát được việc tắm tráng, mỹ phẩm hoặc thời gian sử dụng.

Do đó, hệ thống nên có khả năng điều chỉnh theo nhiều chế độ:

• Ngày ít khách;
• Ngày sử dụng bình thường;
• Cuối tuần đông người;
• Sau sự kiện hoặc tiệc hồ bơi.

Sai lầm phổ biến là chọn chu kỳ theo điều kiện ít người, sau đó giữ nguyên lịch vận hành trong ngày cao điểm.

Chu kỳ lọc cho hồ khách sạn và Resort

Hồ Resort có tải người bơi thay đổi theo thời gian trong ngày và theo mùa.

Buổi sáng có thể ít người, nhưng chiều hoặc cuối tuần tải tăng mạnh. Nếu chỉ sử dụng số người trung bình trong ngày, lưu lượng thiết kế có thể không phản ánh giờ cao điểm.

Hồ lớn không có nghĩa được phép dùng chu kỳ dài

Hồ Resort thường có:

• Thể tích lớn;
• Máng tràn dài;
• Nhiều khu vực nông và sâu;
• Ghế ngồi;
• Quầy bar dưới nước;
• Cảnh quan phức tạp;
• Đường ống xa phòng máy.

Nếu kéo dài chu kỳ để giảm công suất bơm, khả năng phục hồi nước sau giờ cao điểm sẽ chậm hơn.

Chu kỳ quá ngắn cũng làm tăng chi phí

Rút ngắn chu kỳ đồng nghĩa phải tăng lưu lượng. Điều này có thể kéo theo:

• Máy bơm lớn hơn;
• Bình lọc lớn hơn;
• Đường ống lớn hơn;
• Công suất điện cao hơn;
• Chi phí đầu tư tăng;
• Chi phí vận hành tăng.

Dự phòng công suất quá lớn có thể làm hệ thống mất cân bằng thủy lực, tăng chi phí đầu tư ban đầu và khiến chi phí vận hành vượt định mức. Đối với hồ bơi kinh doanh, phần công suất dư không được khai thác hiệu quả còn làm kéo dài thời gian thu hồi vốn của dự án.

Vì vậy, hồ Resort nên được thiết kế theo các chế độ tải khác nhau thay vì chỉ tăng toàn bộ công suất cố định.

Chu kỳ lọc cho hồ bơi công cộng

Hồ công cộng có tải hữu cơ và rủi ro chất lượng nước cao hơn hồ gia đình.

Hệ thống thường phải xử lý:

• Mật độ người bơi lớn;
• Thời gian mở cửa kéo dài;
• Nhiều ca sử dụng liên tục;
• Tải cặn và hóa chất biến động;
• Yêu cầu giám sát nghiêm ngặt hơn.

Không sử dụng tiêu chí của hồ gia đình

Việc áp dụng chu kỳ 6–8 giờ theo kinh nghiệm hồ Villa cho hồ công cộng có thể làm giảm khả năng xử lý nước trong giờ cao điểm.

Chu kỳ thiết kế cần đi cùng:

• Lưu lượng kế;
• Áp suất bình lọc;
• Khả năng Backwash;
• Phân phối dòng;
• Hệ thống khử trùng;
• Quy trình vận hành theo ca.

Dự phòng thiết bị không đồng nghĩa tăng quá mức lưu lượng

Hồ công cộng có thể cần nhiều bơm hoặc nhiều bình lọc để:

• Chia tải;
• Cô lập bảo trì;
• Duy trì hệ thống khi một thiết bị gặp sự cố;
• Điều chỉnh theo tải người bơi.

Đây là dự phòng về khả năng vận hành. Nó khác với việc chọn toàn bộ máy bơm lớn hơn nhu cầu rồi cho chạy đồng thời trong mọi thời điểm.

Chu kỳ lọc ngắn hơn có luôn tốt hơn không?

Không.

Chu kỳ ngắn làm tăng số lần nước được đưa qua hệ thống trong một khoảng thời gian, nhưng đồng thời làm tăng lưu lượng yêu cầu.

Khi lưu lượng tăng:

• Vận tốc trong ống tăng;
• Head Loss tăng;
• Công suất bơm tăng;
• Tốc độ lọc tăng;
• Nhu cầu Backwash tăng;
• Điện năng vận hành tăng.

Nếu chỉ thay máy bơm lớn hơn mà không thay đổi bình lọc và đường ống, hệ thống có thể phát sinh:

• Bình lọc quá tải;
• Áp suất cao;
• Cặn đi xuyên vật liệu;
• Máy bơm kêu do xâm thực;
• Đầu hút tạo lực lớn;
• Chi phí điện tăng;
• Tuổi thọ thiết bị giảm.

Chu kỳ ngắn chỉ có lợi khi toàn bộ hệ thống được thiết kế để làm việc tại lưu lượng tương ứng.

Chu kỳ lọc quá dài gây ra vấn đề gì?

Chu kỳ dài làm giảm tốc độ đưa nước về phòng máy.

Các ảnh hưởng có thể gồm:

• Cặn lơ lửng lưu lại lâu hơn;
• Hóa chất phân phối chậm;
• Nhiệt độ giữa các vùng chênh lệch;
• Khả năng phục hồi sau giờ cao điểm kém;
• Góc chết dễ phát sinh rêu;
• Thời gian xử lý nước đục kéo dài.

Tuy nhiên, nước đục không phải lúc nào cũng do chu kỳ lọc dài. Các nguyên nhân khác có thể là vật liệu lọc bị Channeling, hóa chất mất cân bằng hoặc đầu trả bố trí sai.

Cách kiểm tra chu kỳ lọc thực tế

Chu kỳ thực tế phải được tính từ lưu lượng thực tế, không phải lưu lượng lớn nhất trên catalogue.

Công thức:

T thực tế = V / Q thực tế

Ví dụ:

• Thể tích hồ: 150 m3;
• Lưu lượng đo được: 25 m3/h.

T thực tế = 150 / 25 = 6 giờ

Phương pháp xác định lưu lượng

Có thể sử dụng:

• Lưu lượng kế;
• Đồng hồ đo trên đường ống;
• Pump Curve kết hợp số liệu áp suất;
• Thông số từ bơm biến tần;
• Biên bản cân bằng lưu lượng;
• Đo kiểm tại công trình.

Dùng tay cảm nhận lực đầu trả không đủ chính xác để xác định Turnover.

Cần kiểm tra ở nhiều trạng thái

Lưu lượng nên được kiểm tra khi:

• Bình lọc vừa Backwash;
• Bình lọc bắt đầu tích cặn;
• Heat Pump đang hoạt động;
• Heat Pump được Bypass;
• Các van ở vị trí vận hành bình thường;
• Máy bơm chạy ở từng tốc độ cài đặt.

Khi bình lọc bẩn, Head Loss tăng và lưu lượng giảm. Chu kỳ thực tế vì vậy dài hơn so với trạng thái bình sạch.

Khi nào cần thay đổi chu kỳ hoặc thời gian vận hành?

Hệ thống cần được đánh giá lại khi:

• Tải người bơi tăng;
• Villa chuyển sang kinh doanh cho thuê;
• Hồ được bổ sung Heat Pump;
• Lắp thêm điện phân muối hoặc UV;
• Đường ống được cải tạo;
• Máy bơm được thay mới;
• Bình lọc thường xuyên áp cao;
• Nước đục hoặc rêu tái phát;
• Nhiệt độ nước thay đổi;
• Lịch sử dụng thay đổi theo mùa.

Không nên tự động tăng số giờ chạy mà chưa kiểm tra lưu lượng thực tế. Nếu máy bơm hút khí hoặc bình lọc bị tắc, chạy lâu hơn chỉ làm tăng điện năng mà không giải quyết đúng nguyên nhân.

Những sai lầm thường gặp khi xác định chu kỳ lọc

Áp dụng một chu kỳ cho mọi hồ

Hồ Villa, Resort và hồ công cộng có tải sử dụng khác nhau.

Chọn chu kỳ chỉ theo thể tích

Thể tích là dữ liệu đầu vào, không phản ánh tải người bơi và điều kiện môi trường.

Đồng nhất chu kỳ lọc với số giờ chạy máy

Chu kỳ là thời gian cho một lượt tuần hoàn lý thuyết. Thời gian chạy máy là tổng thời gian vận hành trong ngày.

Dùng lưu lượng cực đại của bơm

Lưu lượng cực đại thường được công bố tại cột áp thấp và không phản ánh công trình thực tế.

Bỏ qua trạng thái bình lọc bẩn

Bình lọc tích cặn làm lưu lượng giảm và kéo dài chu kỳ thực tế.

Bỏ qua phân phối dòng

Tổng lưu lượng đạt nhưng góc chết vẫn tồn tại nếu điểm hút và đầu trả bố trí sai.

Rút ngắn chu kỳ bằng cách tăng HP

Tăng HP mà không kiểm tra đường ống và bình lọc có thể làm hệ thống mất cân bằng.

Không đo lưu lượng sau nghiệm thu

Không có số liệu lưu lượng thực tế thì không thể xác nhận chu kỳ lọc đã đạt thiết kế.

Checklist xác định chu kỳ lọc hồ bơi

Câu hỏi thường gặp về chu kỳ lọc hồ bơi

Chu kỳ lọc 6 giờ có nghĩa máy chỉ cần chạy 6 giờ mỗi ngày không?

Không. Sáu giờ là thời gian hoàn thành một chu kỳ tại đúng lưu lượng thiết kế. Tổng thời gian chạy mỗi ngày còn phụ thuộc số chu kỳ cần thiết và tải sử dụng.

Hồ càng lớn có được sử dụng chu kỳ dài hơn không?

Không thể kết luận chỉ theo thể tích. Tải người bơi, loại công trình và khả năng phân phối dòng quan trọng hơn kích thước đơn thuần.

Có nên chọn chu kỳ thật ngắn để nước sạch hơn?

Không nên áp dụng máy móc. Chu kỳ ngắn yêu cầu lưu lượng lớn hơn và phải đi cùng đường ống, máy bơm, bình lọc tương ứng.

Vì sao chu kỳ đạt nhưng nước vẫn đục?

Có thể do:

• Lưu lượng thực tế không đạt;
• Bình lọc hoạt động kém;
• Vật liệu lọc bị Channeling;
• Hóa chất mất cân bằng;
• Phân phối dòng sai;
• Tải người bơi quá cao.

Có thể tính chu kỳ từ HP của máy bơm không?

Không. HP là công suất động cơ. Cần sử dụng lưu lượng thực tế tại cột áp làm việc.

Bơm biến tần ảnh hưởng chu kỳ lọc như thế nào?

Khi giảm tốc độ bơm, lưu lượng giảm và thời gian hoàn thành một chu kỳ tăng. Cần tính riêng cho từng chế độ tốc độ.

Thời gian Backwash có được tính là thời gian lọc không?

Không. Khi Backwash, nước đang rửa vật liệu lọc và xả thải, không vận hành theo chế độ lọc bình thường.

Kết luận

Chu kỳ lọc hồ bơi là điểm khởi đầu để xác định lưu lượng tuần hoàn, nhưng không phải toàn bộ thiết kế.

Trình tự kỹ thuật cần được hiểu như sau:

Loại hồ và tải sử dụng
→ Chọn chu kỳ lọc
→ Tính lưu lượng cơ sở
→ Kiểm tra Head Loss
→ Xác định lưu lượng thực tế
→ Đánh giá phân phối dòng
→ Thiết lập thời gian vận hành

Chu kỳ ngắn không thể bù cho đường ống nhỏ, bình lọc quá tải hoặc đầu trả bố trí sai. Ngược lại, kéo dài thời gian chạy cũng không giải quyết được hệ thống đang hút khí hoặc mất lưu lượng.

Sau khi xác định chu kỳ mục tiêu, bước tiếp theo là tính lưu lượng máy bơm hồ bơi và kiểm tra máy có đạt lưu lượng đó tại cột áp thực tế của công trình hay không.