سیستم گرمایش از کف
گرمایش از کف در کشور های آسیای شرقی قدمتی هزاران ساله دارد. حتی در مناطقی از ایران برای استفاده از حرارت بدن حیوانات، شبها آنها را در زیر کف فضای ساختمان جای می دادند. این نوشتار به معرفی سیستم گرمایش از کف می پردازد و نحوه ی کارکرد و مزایای این سیستم را تشریح می کند و در آخر نکاتی که در طراحی و پیاده سازی این سیستم مهم است به تفصیل شرح داده می شود.
سیستم گرمایش از کف چیست
سیستم گرمایش از کف یکی از سیستم های مناسب برای تامین آسایش حرارتی در ساختمان ها می باشد. توانایی کنترل دما، کاهش میزان مصرف انرژی و هزینه ی پایین آن از جمله دلایلی است که در سال های اخیر طرفداران سیستم گرمایش از کف را افزایش داده است.
همانطور که می دانیم گرما از جسم با دمای بالا به جسم دمای پایین در حرکت است ، خانه ای با دمای 70 درجه فارنهایت را در محیطی با دمای 20 درجه فارنهایت فرض کنید، در گذر زمان این خانه گرمای خود را از دست داده و به محیط انتقال می دهد و مقدار آن تحت تاثیر اختلاف دمای بین خانه و محیط می باشد. از طرف دیگر نفوذ هوا و نیاز به هوای تازه به منظور حفظ کیفیت هوای داخل خانه عاملی برای اتلاف حرارتی می باشد.
نمایش اتلاف حرارت ساختمان به هوای بیرون با عایق کاری خوب(سمت چپ) و عایق کاری ضعیف (سمت راست)
در گرمایش این سیستم ، 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.
جریان حرارت از سیستم گرمایش از کف و تلفات جداره های ساختمان
گرمایش از کف چگونه انجام می شود
نحوه ی کارکرد سیستم گرمایش از کف شباهت زیادی با سیستم های حرارت مرکزی دارد ، لذا ابتدا سیستم های حرارت مرکزی متداول را به اختصار تشریح کرده، سپس به تشریح عملکرد این سیستم می پردازیم.
عملکرد سیستم حرارت مرکزی متداول
- هوای بیرون سرد تر از هوای داخل است
- خانه حرارت خود را از دست داده و ترموستات سیستم را به راه می اندازد.
- منبع حرارتی ( بویلر) آب را گرم کرده و دمای آن را تا دمای از پیش تعیین شده بالا می برد.
- پمپ سیرکولاتور آب گرم شده را به پخش کننده های حرارت ( رادیاتور ، فن کویل و … ) می رساند.
- آب حرارت خود را به فضای مورد نظر انتقال داده و به بویلر باز می گردد.
- تکرار از مرحله ی 3 تا دمای فضا به دمای تنظیمی برسد.
نمایش عملکرد سیستم حرارت مرکزی متداول
تشریح عملکرد سیستم گرمایش از کف
- هوای بیرون سرد تر از هوای داخل است
- خانه حرارت خود را از دست داده و ترموستات سیستم را به راه می اندازد
- منبع حرارتی ( بویلر) آب را گرم کرده و دمای آن را تا دمای از پیش تعیین شده بالا می برد
- آب گرم شده وارد محفظه ای به نام محفظه ی اختلاط می شود و در این محفظه با آبی که حرارت خود را به فضای مورد نظر داده ترکیب می شود تا به دمای مورد نیاز فضا برسد
- پمپ سیرکولاتور آب ترکیب شده را به لوله های زیر کف انتقال می دهد
- آب موجود در لوله های کف خانه حرارت خود را به فضا منتقل می کنند سپس وارد بویلر می شوند.
نمایش عملکرد سیستم گرمایش از کف
مزایا و معایب گرمایش از کف
از عمده مزایای این سیستم می توان به صرفه جویی در مصرف انرژی مورد نیاز برای تامین گرامایش فضا، توزیع دمای یکنواخت در فضا و بهبود وضعیت آسایش حرارتی ساکنین، عدم تاثیر تجهیزات در طراحی داخلی فضا نام برد در ادامه هر یک از مزایای سیستم گرمایش از کف تشریح می گردد.
کاهش مصرف انرژی با سیستم گرمایش از کف
در گذشته هنگامی که اولین بار سیستم گرمایش از کف معرفی شد، مصالح ساختمانی متناسب با آن تولید نشده بود، در نتیجه لوله های حامل آبگرم با آرایش های مخصوص به خود در کف فضا نصب می شد و برای پوشش روی آن از مصالح متداول آن زمان استفاده می شد. نتیجه ی این امر انتقال حرارت لوله ها به کف بود که موجب کاهش راندمان و افزایش مصرف انرژی نسبت به سیستم های حرارتی متداول بود .
امروزه با پیشرفت صنعت ساختمان متریال لازم برای این سیستم تولید و معرفی شده است به این ترتیب که قبل از نصب لوله ها کف فضا به طور کامل عایق بندی می شود و بعد از کارگذاری لوله ها روی آن با مصالح مخصوص پوشیده می شود که منجر به کاهش مصرف انرژی و افزایش راندمان سیستم شده است. در حال حاضر در شرایط یکسان میزان مصرف انرژی گرمایش کفی برابر با سیستم های متداول حرارتی می باشد.
اما در میزان مصرف انرژی این سیستم و سیستم های متداول حرارتی عامل دیگری به نام آسایش حرارتی تاثیر گذار است . مطالعات نشان داده است که افراد در زمانی که در ناحیه سر خنک تر از ناحیه پایین بدنشان باشند آسایش حرارتی بیشتری دارند، این عامل باعث می شود که بتوان دمای تنظیمی فضا را به اندازه ی 1 تا 2 درجه سانتیگراد کاهش داد و این امر صرفه جویی 6 تا 12 درصد در مصرف انرژی را نتیجه خواهد داد.
توزیع دمای متناسب در اتاق با گرمایش از کف
در عمل یکسان سازی دمای در تمام فضای اتاق کاری نشدنی است. همواره هوای گرم به سمت بالا حرکت می کند و هوای سرد در پایین فضا قرار می گیرد و این امر باعث می شود همواره یک ناپایداری جزیی در فضا صورت گیرد. در سال های اخیر به منظور دستیابی به شرایط آسایش حرارتی انسان مطالعاتی صورت گرفته است که نتایج کاربردی را به ثبت رسانده است. یکی از این نتایج تاثیر اختلاف دما نسبت به ارتفاع بر روی میزان آسایش حرارتی انسان است که در شکل زیر این نتایج به صورت نمودار نشان داده شده است.
نمودار تاثیر اختلاف دما نسبت به تغییر ارتفاع
یکی دیگر از مطالعات انجام شده در زمینه آسایش حرارتی، بررسی پروفیل تغییرات دمایی مناسب برای شرایط آسایشی انسان است که در شکل زیر نتایج آن درج شده و با پروفیل های به دست آمده سیستم های متداول گرمایشی و همین طور گرمایش از کف مقایسه شده است.
شباهت پروفایل آسایش حرارتی در تغییرات دما در گرمایش از کف با حالت ایده آل
همانطور که در شکل نشان داده شده است سیستم گرمایش از کف نزدیک ترین پروفیل توزیع دمایی به شرایط آسایش را تولید می کند و این امر به عنوان یک مزیت برای این سیستم به شمار می رود .
دیگر مزایای گرمایش از کف
علاوه بر موارد مذکور ، مزایای دیگری دارد که در ادامه مختصرا به آن ها می پردازیم.
- عدم وجود رادیاتور ها و وسایل گرم کننده که نتیجه ی آن کاهش میزان هزینه های سرویس و تعمیرات می باشد.
- این سیستم حرارتی هیچ گونه محدودیتی برای فضای معماری ایجاد نمی کند.
- در هنگام کارکرد این سیستم حداقل اختلاف دمایی را در فضا نسبت به سیستم های دیگر شاهد هستیم، این به دلیل تابش گسترده ی حرارت از کف فضا است که باعث می شود کل فضا به یک میزان از حرارت بهره مند گردند.
- در سرویس های بهداشتی و حمام مشکل خیس بودن کف و ایجاد رطوبت بر روی سقف و دیواره ها با این سیستم حل می شود.
اجرای گرمایش از کف
طراحی و اجرای سیستم گرمایش از کف
برای دستیابی به راندمان بهتر در سیستم گرمایش از کف توجه به نکات زیر در طراحی و اجرا از اهمیت بالایی برخوردار می باشد:
- دمای آب در لوله ها باید حداقل مقدار ممکن باشد.
- دمای لوله های کف باید به صورت گسترده و یکنواخت به کف اعمال شود.
- در سطح کف یک فضا اختلاف دما ناچیز باشد.
به منظور دستیابی به موارد مذکور توجه به فاکتور های زیر حائز اهمیت می باشد:
- فاصله ی لوله های سیستم گرمایش از کف از هم در مقدار مناسب باشند که هم افت فشار در لوله ها بهینه باشد هم اعمال حرارت یکنواخت به سطح کف اعمال شود . این مقدار وابسته به میزان باردهی بر روی لوله ها و همین طور میزان حرارت مورد نیاز فضا از 10 سانتیمتر تا 20 سانتیمتر متغیر می باشد .
- لوپ لوله های سیستم گرمایش از کف باید تا حد امکان حداقل باشد تا هم افت فشار در مقدار بهینه قرار گیرد و هم اختلاف دمای آب در ابتدا و انتهای لوله حداقل باشد. طبق ضوابط طراحی، حداکثر طول لوله ی به کار رفته در یک لوپ 120 متر می باشد .
- پوشش های بتنی بالای لوله های سیستم گرمایش از کف باید متناسب با عملکرد این سیستم باشد. به طور کلی عوامل موثر در انتخاب متریال و میزان باردهی روی لوله ها، به عواملی چون فاصله ی بین لوله ها ، قطر لوله ها ، میزان دمای کاری آب در لوله ها و … بستگی دارد.
- عایق زیر لوله ها باید به میزان کافی مقاومت حرارتی داشته باشد، یکی از عوامل مهم در عملکرد بهینه این سیستم ، عایق زیر لوله ها می باشد ، چرا که جهت دهی به انتقال حرارت توسط همین عایق ها تعیین می شود. اگر در پروژه ها، از عایق مناسب استفاده نشود حرارت آب درون لوله ها به پایین می رود و باعث اتلاف حرارتی می شود .
آرایش لوله های گرمایش از کف
آرایش لوله ها در گرمایش از کف
مهم ترین بخش طراحی و اجرای این سیستم آرایش لوله ها در کف فضای مد نظر است، بهره وری و کارایی این سیستم منوط به طراحی اصولی و درست شبکه لوله گذاری است.
در آرایش این سیستم یک اصل اساسی وجود دارد که به شرح زیر است :
گرم ترین نقطه در جایی قرار می گیرد که بیشترین نیاز را دارد. برای درک اصل فوق اتاقی را در نظر بگیرید که یک دیوار خارجی دارد و بقیه دیوار ها داخلی هستند، مسلما در مجاورت دیوار خارجی سرد ترین دما تجربه می شود لذا در طراحی آرایش لوله ها اول لوله ها را در مجاورت دیوار خارجی عبور می دهیم سپس به مناطق دیگر انتقال می دهیم.
گرمایش از کف در اتاقی با یک دیوار خارجی
پس با توجه به اصول بالا در طراحی مسیر لوله ها ، ابتدا لوله ها مناطق نزدیک دیوار خارجی را پوشش می دهند. در ادامه شکل هایی از نحوه ی آرایش لوله ها در فضا هایی با دو و سه دیوار خارجی نشان داده می شود.
گرمایش از کف در اتاقی با دو دیوار خارجی
گرمایش از کف در اتاقی با سه دیوار خارجی
توجه به این نکته مهم است که اگر در ابتدا لوله از جای دیگر عبور می کرد و سپس به مجاورت دیوار خارجی می رسید دمای آب در نزدیکی دیوار پایین بود و انتقال حرارت کمتری انجام می گرفت و بازدهی سیستم کاهش می یافت همانطور که در شکل زیر می شود.
لوله کشی اشتباه در گرمایش از کف
برای شیوه نصب سیستم های گرمایش از کف می توانید فیلم زیر را مشاهده کنید:
برداشت و ترجمه از danfoss , climatisationconfort
تحریریه کلینیک ساختمان بیلدینگ پلاس
“برداشت از مطالب با ذکر منبع و لینک سایت بیلدینگ پلاس کاری حرفه ای و اخلاقی است”
نظرات کاربران