سیستم کنترل گرمایش از کف

پیش از این سیستم گرمایش از کف را معرفی و بررسی نموده و گفتیم در سیستم گرمایش از کف ، گرما از کف فضای مورد نظر به صورت تابشی به فضای خانه منتقل می شود بدین ترتیب سقف ، دیوار ها و هر وسیله ای در آن فضا به عنوان یک رادیاتور عمل می کرده و باعث گرم شدن خانه می شود. این گرمایش در گرو گرم شدن هوای خانه نیست و این امر موجب کاهش انرژی در این سیستم می گردد.کنترل این سیستم های گرمایش توسط انواع سیستم کنترل گرمایش از کف برای بهبود عملکرد گرمایش بسیار حایز اهیمت است. در این مقاله به معرفی انواع سیستم های کنترل گرمایش از کف و بررسی نحوه عملکرد و اجزای آنها می پردازیم.

انواع مدار های سیستم کنترل گرمایش از کف

سیستم کنترل گرمایش از کف را می توان به روش های متفاوتی طراحی و اجرا کرد. در ادامه به چهار نوع متداول طراحی و اجرای گرمایش از کف ، تجهیزات و سیستم کنترلی هر کدام می پردازیم.

انواع طرح های سیستم گرمایش از کف

در متد های 1 و 3 ، مولد حرارتی سیستم گرمایش از کف شامل بویلر های آب گرم و در متد های 2و 4 مولد حرارتی از نوع گرمایش مستقیم می باشد.

سیستم گرمایش از کف جزو گرمایش با آب گرم دمای پایین می باشد که محدوده ی دمایی آن ها 30 تا 45 درجه ی سانتی گراد است ، در نتیجه ، آب گرم مورد نیاز این سیستم ها می تواند از نوع منابع غیر مستقیم همچون گرمایش خورشیدی، پمپ گرمایی و موارد نظیر آن ها باشد.

مولد حرارتی سیستم گرمایش از کف و محفظه ی اختلاط می تواند به روش های الکترونیکی و یا خود تحریک شونده کنترل شود. در نمونه های 3 و 4 کنترلر های الکترونیکی سیستم کنترل گرمایش ا زکف وابسته به شرایط دمایی محیطی به کار رفته است و در نمونه های 1و 2 کنترلر های مستقل دمایی دمای آب ورودی را کنترل می کند.

امروزه در طراحی سیستم گرمایش از کف در محل ورودی آب گرم به سیستم از محفظه ی اختلاط استفاده می کنند، این قطعه باعث می شود تا دمای آب ورودی به صورت پایدار و دقیق در نقطه ی تنظیم دمایی وارد سیستم شود و سیستم در بهینه ترین حالت کار کند.

در نمونه ی 3 که در سیستم کنترل گرمایش از کف از کنترلر های الکترونیکی (ECL) استفاده شده است، دمای آب ورودی با تغییر وضعیت شیر سه راهه در محفظه ی اختلاط کنترل می شود . وظیفه ی کنترلر در این سیستم تنظیم شیر سه راهه و روشن و خاموش کردن پمپ و بویلر می باشد. در این سیستم بهتر است به جای شیر سه راهه از شیر دوراهه در مسیر برگشت استفاده شود که با این تغییر سیستم 2 تبدیل به سیستم 4 می شود.

این نکته حایز اهمیت است که بعد از شیر های قطع و وصل جریان، شیر های کنترل فشار تعبیه شود تا در صورت تغییر جریان، فشار سیستم ثابت بماند.

کنترلر های ECL در سیستم کنترل گرمایش از کف بسته به نوع خود متغیر های زیادی را از قبیل دمای بیرون، دمای آب برگشتی، دمای طرح داخل و … کنترل می کنند.

کنترلر های ECL از نوع کنترلر های دیجیتالی تناسبی انتگرالی (PI) می باشند. به بیان ساده تر با استفاده از متغیر های ورودی و همین طور فیدبک تنظیمی خود، سیستم را کنترل می کند.

در نمونه های 1 و2 کنترلر های خود تنظیم کننده (FTC) تنظیم کننده ی دمای آب ورودی سیستم می باشند. این کنترلر یک کنترلر تناسبی (P) می باشد و در نتیجه در کنترل خود همواره با مقداری خطا رو به رو است و با کاهش مقدار خطای آن دقت سیستم کنترلی بالا می رود.

در متد 2 به منظور ثابت نگه داشتن فشار در بازه ی جریان تنظیم شده، بعد از شیر های قطع و وصل از شیر های کنترل فشار استفاده شده است.

مقایسه انواع سیستم کنترل گرمایش از کف

انتخاب به کار گیری هر کدام از کنترلر های ECL  و FTC در سیستم کنترل گرمایش از کف وابسته به کاربری پروژه و میزان هزینه است. سیستم های کنترل کننده ی ECL به دلیل استفاده از تجهیزات مختلف از انعطاف پذیری و در عین حال دقت بالایی برخوردار است. تنها محدودیت این سیستم هزینه ی بالای تجهیزات و نصب آن می باشد. از مزایای این کنترل کننده می توان به پاسخگویی آن در بازه ی دمایی بالا و همین طور بهینه سازی مصرف انرژی اشاره کرد.در شرایط آب و هوایی که نوسان دمایی در آن زیاد است استفاده از این سیستم معقولانه است.

در سیستم گرمایش از کف که از چند ناحیه مختلف تشکیل شده و شرایط کنترلی هرکدام متفاوت است استفاده از سیستم ECL توصیه می گردد.

پمپ های سیرکولاتور سیستم گرمایش از کف می تواند در دو نوع ساده و دور متغیر باشد. مزیت پمپ های دور متغیر کارکرد در بازه ی بهینه کاری پمپ و همین طور کاهش هزینه ی مصرف انرژی می باشد. هنگامی که چند ناحیه از سیستم غیر فعال هستند این پمپ با کاهش دور خود جریان را کاهش داده و در نقطه ی بهینه ی خود دبی مورد نیاز سیستم را تامین می کند .

لازم به ذکر است این امر پمپاژ در سیستم های گرمایش از کف با پمپ سیرکولاتور ساده نیز امکان پذیر است. بدین صورت که در ورودی هر مدار از شیر بای پس اتوماتیک استفاده می شود. در این حالت با تقاضای کاهش گرمایش شیر بای پاس باز شده و مقدار اضافی وارد کلکتور می شود . پمپ سیرکولاتور دبی لازم برای مجموع آب بای پس شده و آب وارد شده به سیستم را تامین می کند لذا کاهشی در مصرف انرژی لازم برای پمپ تغییری نمی کند .

تجهیزات سیستم کنترل گرمایش از کف

در سیستم کنترل گرمایش از کف ، سنسور های و عملگر های متفاوتی اعم از الکترونیکی و خود تحریک شونده وجود دارد. سیستم های کنترلی الکترونیکی نیز خود به دو نوع بی سیم و سیم دار تقسیم بندی می شود.

سیستم کنترل گرمایش از کف با تجهيزات بی سيم

کنترل گرمایش از کف با تجهیزات بی سیم

در سیستم کنترل گرمایش از کف بی سیم (CF-SYSTEM) عملگر های حرارتی TWA بر روی شیر های قطع و وصل جریان روی کلکتور و همین طور بر روی شیر اصلی بالانسینگ کلکتورCFM  نصب می شو . در انتهای مسیر هر مدار نیز سنسور های حسگر دما CFR نصب می شود. هنگامی که CFR دمایی کمتر از دمای تنظیمی حس کرد از طریق امواج رادیویی پالس هایی به کنترل کننده می فرستد و کنترل کننده عملگر متناظر با مدار را فعال کرده و شیر آن مدار باز می شود. هنگامی که دمای اتاق به نقطه ی تنظیم شده می رسد پالسی به کنترل کننده می فرستد و کنترل کننده از طریق عملگر حرارتی شیر متناظر با مدار را قطع می کند.

سیستم کنترل گرمایش از کف با تجهيزات سيم دار

کنترل گرمایش از کف با تجهیزات سیم دار

در حالت کلی تجهیزات کنترلی سیم دار سیستم کنترل گرمایش از کف مشابه تجهیزات کنترل بی سیم است. تفاوت اندک آن در سنسور های ناحیه ای است. در حالت سیمی ترموستات اتاقی (FH-WT/S/P) درخواست روشن و خاموش شدن سیستم را به عملگر حرارتی می دهد . هر کدام از ترموستات ها و عملگر ها با سیم به جعبه ی مرجع که کنترلر در آن جا قرار دارد وصل می شوند و در انجا امکان اتصال به پمپ ، بویلر و همین طور روشن و خاموش کردن آن ها میسر می شود .

سیستم تنظیم کننده خود تحريک شونده

تنظیم کننده های خود تحریک شونده

سیستم های خود تحریک شونده FHV که در دیوار اتاق ها و یا کف کار گذاشته می شود عموما در سیستم کنترل گرمایش از کف که یک ناحیه را شامل می شوند کاربرد دارد. اساس کار این سیستم دما ثابت است به این معنی که سیستم به اندازه ای کار می کند که دیوار و یا کف که ترموستات اتاقی بر آن نصب شده ( عموما این ناحیه سرد ترین ناحیه ی فضا به عنوان مثال دیوار خارجی ) می باشد به دمای ثابت تنظیم شده برسد. هنگامی که دمای فضا از نقطه ی تنظیم پایین آمده ترموستات سیستم را وصل می کند. و هر گاه دما به نقطه ی تنظیمی رسید ترموستات شیر را قطع می کند.

کلکتور های سیستم گرمایش از کف

لوله های سیستم گرمایش از کف که در زیر کف تمام شده به کار گذاشته می شود در یک قسمت به نام کلکتور جمع آوری شده و از آنجا به صورت واحد وارد سیستم تامین آب گرم منتقل می شود . اندازه ی کلکتور ها وابسته به تعداد مدار های گرمایش است. بر روی کلکتور ها لوله های رفت، لوله های برگشت، شیر های تنظیم جریان ، کنترل کننده های   CFM ، شیر هواگیری و شیر تخلیه نصب می شود. کلکتور وظیفه ی پخش آب گرم به سیستم را دارد و شیر های تنظیم جریان آن وظیفه ی دبی لازم برای گرمایش هر ناحیه را دارد. در طراحی های امروزی کلکتور به عنوان محفظه ی اختلاط به کار گرفته می شود.

عملگر های حرارتی

عملگر های حرارتی به شیر های ورودی مدار کنترل سیستم گرمایش از کف نصب می شود و از کنترل کننده فرمان قطع ، وصل و یا تنظیم جریان را دریافت کرده و بر مدار اعمال می کند.

مدار کنترل سیستم های گرمایش ترکیبی

کنترل سیستم های ترکیبی گرمایش

در برخی از پروژه ها ممکن است به خاطر محدودیت های خاص مجبور باشیم در یک یا چند ناحیه به جای استفاده از گرمایش از کف از رادیاتور استفاده کنیم. در این حالت سیستم با دو دما کار می کند دمای کاری رادیاتور و دمای طراحی گرمایش از کف در نتیجه طراحی آن پیچیده خواهد شد.

شکل زیر را که مثالی از سیستم ترکیبی گرمایش با رادیاتور و گرمایش از کف می باشد را در نظر بگیرید. برای تشریح نحوه ی کنترل این نوع سیستم ها، سیستم کنترلی زیر را مورد بحث و بررسی قرار می دهیم

همانطور که در شکل مشخص است سیستم کنترل گرمایش از کف  با کنترلر CFM عمل می کند. در هر فضا از سنسور های CFR و در مدار مربوط به رادیاتور از ترموستات رادیاتور استفاده می شود. مدار فرمان این کنترل کننده بر مبنای دمای بیرون می باشد. دمای آب ورودی در رادیاتور بسته به فصل  از 40 تا 70 درجه ی سانتی گراد می باشد. شیر کنترل فشار نیز در مدار رادیاتور قرار می گیرد و این اطمینان را حاصل می کند که تغییر جریان در مدار رادیاتور ها در فشار ثابت انجام می شود. این نکته حایز اهمیت است که شیر موتوری در مسیر رادیاتور نصب شده و در بازه ی جریان تنظیمی تنظیم شده باشد.

در مدار گرمایش از کف کلکتور های رفت و برگشت به همراه محفظه ی اختلاط قرار گرفته است و سنسور های CFR جریان هر مدار را به کمک عملگر های حرارتی تنظیم می کند.نکته ی مهم در طراحی مدار سیستم کنترل گرمایش از کف این است که در مدار گرمایش از کف از کنترلر های خود تنظیم شونده استفاده می شود تا آب را  در بازه ی دمای کاری گرمایش از کف ( حدود 40 درجه ی سانتیگراد ) وارد سیستم کند.

برداشت و ترجمه از danfoss

تحریریه کلینیک ساختمان بیلدینگ پلاس

“برداشت از مطالب با ذکر منبع و لینک سایت بیلدینگ پلاس کاری حرفه ای و اخلاقی است”