غلاية للتدفئة الأرضية: معايير الاختيار، وكيفية حساب الطاقة، ومخططات التوصيل، وتعليمات التركيب

كيفية تدفئة المنزل خلال فصل الشتاء سؤال يواجه كل صاحب منزل. يلجأ الكثيرون إلى التدفئة الأرضية المائية. ولكن لضمان فعالية هذه التدفئة، يلزم وجود مصدر ماء ساخن - غلاية مخصصة للتدفئة الأرضية - ويجب أن تكون هذه الغلاية عالية الكفاءة.

سنتناول اليوم أنواع الغلايات المختلفة ونناقش أيها مناسب لأنظمة التدفئة الأرضية. ستتعلم كيفية حساب سعة الغلاية وتركيبها بنفسك.

أنواع الغلايات المستخدمة في التدفئة الأرضية

تتوفر في السوق تشكيلة واسعة من معدات الغلايات. وتختلف الغلايات باختلاف نوع الوقود الذي تعمل به، كالغاز والديزل والكهرباء والوقود الصلب. وهي مصنوعة من مواد متنوعة، بما في ذلك الحديد الزهر والفولاذ.

كما أنها تختلف في طريقة التركيب:

1. يمكن أن تصل قدرة وحدات التدفئة الأرضية إلى 120 كيلوواط. وهي تتطلب مساحة إضافية للتركيب، لذلك يتم وضعها في غرفة منفصلة.
2. تتمتع الوحدات المثبتة على الحائط بقدرة تصل إلى 35 كيلوواط، وهي أسهل في التركيب وأقل تكلفة. كما أنها مزودة بوحدة مدمجة. مضخة توفر دوران السائللبدء تشغيل الوحدة، تحتاج إلى توصيلها بخط أنابيب التدفئة.

بالإضافة إلى ذلك، تحتوي غلايات التدفئة على عدد مختلف من الدوائر ويمكن أن تكون: ذات دائرة واحدة وذات دائرة مزدوجة.

دائرة واحدة صُممت هذه الأنظمة حصراً لتسخين سائل التبريد لأغراض التدفئة المنزلية. ولتوسيع نطاق استخدامها، يلزم إضافة مكونات أخرى (مثل الغلاية والمبادل الحراري، إلخ).

دائرة مزدوجة وحدات متعددة المهام تقوم بتسخين المياه في آن واحد لكل من نظام التدفئة والمياه الساخنة المنزلية. وتتم وظيفة التسخين المنزلي بواسطة غلاية تخزين مدمجة ومبادل حراري ذي تدفق مستمر.

الغاز

تُصنع هياكل غلايات الغاز من الحديد الزهر أو الفولاذ. تزن غلايات الحديد الزهر ضعف وزن غلايات الفولاذ ذات القدرة نفسها، وهي ضخمة الحجم وباهظة الثمن. أما غلايات الفولاذ فهي خفيفة الوزن وصغيرة الحجم، ويسهل صيانتها.

تعمل وحدات الغاز الأرضية الحديثة بالغاز الطبيعي وغاز البترول المسال. ومع ذلك، فإن النماذج الصغيرة المثبتة على الحائط أكثر ملاءمة للتركيب؛ فهي لا تشغل مساحة، وقدرتها (7-30 كيلوواط) كافية لتدفئة منزل خاص صغير.

لا يمكن أن تعمل غلايات الغاز القياسية بكفاءة كاملة إلا عند تسخين الماء إلى أقصى درجة حرارة له - 70-90 درجة - وهو أمر غير مقبول للتدفئة تحت الأرضية.

تشغيل معدات الغاز في درجات حرارة منخفضة قد يؤدي إلى تكثف الرطوبة، مما قد يؤثر على عمرها الافتراضي. ويمكن تحويل هذه الغلايات إلى نظام تدفئة أرضية بإجراء بعض التعديلات.

تُعدّ غلايات التكثيف المصممة للتدفئة الأرضية أنسب أنواع الغلايات الغازية، إذ تعتمد على تغذية إضافية من المكثفات المتولدة. وحتى عند تشغيلها في درجات حرارة منخفضة، تقترب كفاءتها من 100%.

تتوفر وحدات الغاز بتصميمات أحادية وثنائية الدائرة. يتم توصيل التدفئة الأرضية بغلاية ثنائية الدائرة عبر مشعب هيدروليكي.

الوقود الصلب

تعمل غلايات الوقود الصلب بطريقة مشابهة لمواقد الحطب أو الفحم. إلا أن هذه الغلاية تحرق الحطب في غياب الهواء، منتجةً غاز الحطب الذي يسخن سائل التبريد. وتُشكل هذه المولدات مشكلة عند توصيلها بأنظمة التدفئة الأرضية؛ إذ تتطلب عناية وصيانة مستمرة.

باستثناء غلايات الحبيبات ذات التحكم الآلي، نظراً لطول فترة احتراقها. ومع ذلك، فهي تتطلب عناية أكبر من وحدات الغاز أو الكهرباء.

للحفاظ على درجة حرارة سائل التبريد عند المستوى المطلوب، يجب على نظام التشغيل الآلي إيقاف تشغيل الفرن بشكل دوري، مما يؤدي إلى انخفاض كفاءة الغلاية. سيساعد تركيب خزان عازل على منع حدوث ذلك.

بعد ذلك، ستتمكن الوحدة من استغلال كامل طاقتها، حيث ستنقل الماء الساخن إلى خزان التخزين، ومن ثم سيسحبه نظام التدفئة الأرضية بالكمية المطلوبة. سيؤدي هذا إلى توفير في التكاليف، حيث ستكون الفترة الفاصلة بين عمليات تغذية الوقود للفرن أطول.

كهربائي

تُعدّ الغلايات الكهربائية أكثر سخانات المياه كفاءةً لأنظمة التدفئة الأرضية. وهي متوفرة بأنواع مختلفة من عناصر التسخين، بما في ذلك العناصر الأيونية وسخانات الحث. تقوم هذه الغلايات بتحويل الطاقة الكهربائية إلى حرارة. وهي مؤتمتة بالكامل، سهلة التركيب والضبط، ويمكن التحكم بها عن بُعد. تحافظ هذه الوحدات على درجة حرارة الماء عند مستوى مُحدد مسبقًا دون التأثير على كفاءتها.

تُستخدم عناصر التسخين المثبتة على الحائط بشكل شائع نظرًا لتصميمها البسيط وسهولة تركيبها. وهي مزودة بخزان تمدد ومضخة.

إذا لم تكن مساحة الغرفة كبيرة، فيمكن توصيل دوائر TP مباشرة بمولد الحرارة.

عند تركيب نظام تدفئة أرضية بالماء الساخن من غلاية تدفئة في منزل خاص كبير، سيلزم إجراء عملية تركيب. وحدة الخلط والتوزيع.

من عيوب هذا النظام ارتفاع تكلفة الطاقة. ولتقليل تكلفة التدفئة، يُنصح باستخدام نظام مزود بخزان مياه خارجي وعداد طاقة ثنائي التعريفة.

ديزل

تعمل غلايات الديزل، التي تعمل بوقود الديزل، وفق مبدأ مشابه لغلايات الغاز. وتتميز عملية احتراقها بأنها مؤتمتة بالكامل. كما أنها توفر أداءً عالياً مع استهلاك منخفض للوقود، وسهولة في التركيب والصيانة. وهي أيضاً صديقة للبيئة واقتصادية.

الجانب السلبي لمثل هذه النماذج بسبب رائحة وقود الديزل، يتم تركيبها في غرفة منفصلة (غرفة الغلايات). بالإضافة إلى ذلك، يلزم وجود خزان وقود ومضخة لتزويدها به.

اختيار سخان الماء

لا توجد سخانات مياه مصممة خصيصًا للتدفئة الأرضية. بعض الشركات المصنعة تُنتج وحدات مزودة بخاصية "تدفئة الأرضية"، لكن هذه الخاصية تُحدّ من مستوى تسخين المياه فقط. علاوة على ذلك، من المهم مراعاة نوع سائل التبريد المُعتمد لكل طراز. بعض الوحدات لا يُمكن استخدامها مع مانع التجمد، كما هو موضح في التعليمات.

سخان مياه للتدفئة الأرضية!

من حيث المبدأ، يمكن استخدام أي طراز من سخانات المياه مع الأرضيات المدفأة؛ والشيء الرئيسي هو تركيب النظام وتوصيله بشكل صحيح.

ما هي خصائص اختيار سخان المياه، وما الذي يجب الانتباه إليه؟

1. هل هو متوافق مع التدفئة الأرضية؟ هل هو قادر على الحفاظ على درجة حرارة سائل التبريد المطلوبة؟ وإلا، فسيتعين اختيار معدات إضافية.
2. تؤثر كفاءة عمل النظام على استهلاك الموارد (الوقود).
3. هل هو سهل الصيانة والتشغيل؟ كم من الوقت يستغرق ضبطه على مستوى التدفئة المطلوب؟
4. هل توجد أي صعوبات في التثبيت؟ هل ستتمكن من تثبيته بنفسك؟

بالإضافة إلى ذلك، يجب اختيار مولدات الحرارة بناءً على المنطقة وظروف التشغيل، مع مراعاة ما يلي:

1. يُحدد معدل استهلاك الطاقة بناءً على مساحة الغرفة المراد تدفئتها ومستوى عزلها. وتحدد الوثائق المساحة التي صُمم الجهاز لتغطيتها، بافتراض وجود عزل كافٍ. إذا كنت لا تعرف مقدار فقدان الحرارة في منزلكإذا كان ذلك ضرورياً، فيجب استخدام الطاقة مع هامش أمان بنسبة 25%. إن تجاوز الأداء المطلوب بشكل مفرط قد يؤدي إلى ارتفاع درجة الحرارة وتعطل المعدات.
2. التحكم في الطاقة - غالبًا ما تحتوي غلايات الغاز على هذه الميزة. يمكن ضبطها يدويًا أو تلقائيًا. تُعدّ الطرازات الأوتوماتيكية أكثر اقتصادية؛ إذ يكفي ضبط بعض المعايير، ثم يقوم النظام الآلي بالحفاظ على درجة الحرارة عند المستوى المحدد وإيقاف التدفئة.
3. الاعتماد على الطاقة - إن استخدام مضخة كهربائية لإجبار السائل على الحركة يزيد من أداء الغلاية، ولكنه يجعلها أقل استقلالية وأكثر اعتمادًا على موارد الطاقة.
4. نوع التدفئة: إذا كانت المعدات مطلوبة ليس فقط لتدفئة المكان ولكن أيضًا لتوفير الماء الساخن، فستحتاج إلى غلاية فورية مزدوجة الدائرة. أما إذا كنت بحاجة إلى تسخين كمية كبيرة من الماء، فإن نموذج الخزان هو الأنسب.

يُحدد كل شخص تكلفة المدفأة بنفسه، بناءً على أرخص مصدر للطاقة لديه. بالنسبة للبعض، يكون الغاز هو الخيار الأرخص، وللبعض الآخر، الحطب. وإذا كان المنزل مزودًا بعداد متعدد التعريفات، فسيكون استخدام الكهرباء أكثر فعالية من حيث التكلفة.

يُعدّ الغلاية الكهربائية الخيار الأمثل لأنظمة التدفئة الأرضية المائية، إذ يُمكنها الحفاظ على درجة حرارة مُحددة باستهلاك منخفض للطاقة. يتم تحويل 1 كيلوواط من الكهرباء إلى 1 كيلوواط من الحرارة. في حال كانت مساحة التدفئة صغيرة، يُمكن توصيلها مباشرةً.

لربط كوخ ذي مساحة رائعة، ستكون هناك حاجة إلى وحدة خلطعند تركيب معدات الغاز، تُعدّ وحدة التوزيع ضرورية، إذ لا يُنصح بالتوصيل المباشر. كما أن تغذية نظام التدفئة الأرضية من غلاية تعمل بالوقود الصلب تزيد التكاليف نتيجة شراء مكونات إضافية.

بالإضافة إلى ذلك، يتطلب تركيب غلايات الغاز أو الوقود الصلب تجهيز غرفة الغلايات.

كيفية حساب القدرة

يجب أن يكون المرجل المناسب للتدفئة الأرضية اقتصاديًا، لذا نختاره بناءً على أدائه. لاختيار الطراز المناسب، نحتاج إلى حساب استهلاكه للطاقة.

يبلغ متوسط ​​إنتاج الطاقة الحرارية لوحدة التدفئة في منزل ريفي 1 كيلوواط لكل 10 أمتار مربعة، أي ما يعادل 100 واط لكل متر مربع. مع ذلك، يُعد هذا تقديرًا تقريبيًا، مناسبًا لمبنى من الطوب ذي فقد حراري ضئيل.

عند تركيب معدات الغاز، من الضروري إعداد المشروع والتنسيق مع الجهات الحكومية والحصول على تصريح من هيئة تفتيش الغاز. يتضمن المشروع قسماً يحدد حساب سعة الجهاز.

إذا كنت تخطط لتركيب غلاية كهربائية أو تعمل بالتحلل الحراري، فاستخدم نموذج حساب الحمل الحراري للمنزل. هذه الصيغة مناسبة للمناطق المعتدلة؛ أما إذا كانت الشقة تقع في المناطق الشمالية، فيُستخدم معامل تصحيح قدره 1.2 أو 1.3. وفي حال ضعف العزل أو نظام إمداد الماء الساخن، يُستخدم معامل 1.2 أيضًا.

Мк = 0.1*По*к1*к2*к3، حيث:

لنحسب ناتج المولد لمنزل مساحته 250 متر مربع في المنطقة الشمالية، مع عزل ضعيف وإمدادات مياه ساخنة غير كافية، باستخدام المثال أدناه:

Mk = 0.1*250*1.2*1.2*1.3= 46.8 كيلوواط

إذا كانت المباني تقع في المنطقة المركزية، فإن حساب المؤشر يكون على النحو التالي:

Mk = 0.1*250*1.2*1.2= 36.8 كيلوواط

إذا كانت الغرفة معزولة جيداً ولا حاجة إلى إمدادات المياه الساخنة، فعندئذٍ:

م ك = 0.1 × 250 = 25 كيلوواط

لا يُنصح بإنشاء احتياطي طاقة كبير، لأن هذا لن يزيد فقط من تكلفة الطاقة الحرارية، بل سيؤدي أيضًا إلى ارتفاع درجة حرارة محطة المحولات الفرعية وتعطلها.

مخطط توصيل الأسلاك لتوصيل نظام التدفئة الأرضية بالماء بالغلاية

توجد طرق مختلفة لتوصيل سخان الماء بنظام التدفئة الأرضية. لكل طريقة مزاياها وعيوبها، وهي مصممة لظروف محددة. دعونا نلقي نظرة على الطرق الشائعة لتوصيل نظام التدفئة الأرضية المائية بسخان الماء.

٢. التدفئة الأرضية: مخططات توصيل الغلاية ونظام التدفئة. التدفئة الأرضية من الألف إلى الياء.

مخطط صمام ثلاثي الاتجاهات

يُعد الصمام ثلاثي الاتجاهات تصميمًا شائعًا لأنظمة التدفئة متعددة الدوائر التي تضم أجهزة تدفئة مختلفة. وهو مناسب لأنظمة التدفئة المدمجة - التي تجمع بين مشعات التدفئة بدرجة حرارة ماء تبلغ 80 درجة مئوية وتدفئة أرضية بدرجة حرارة 45 درجة مئوية.

يُمكن لصمام ثلاثي الاتجاهات مزود بمضخة دوران أن يُساعد في ضمان هذا الفرق في درجة الحرارة. ويتم الوصول إلى مستوى التسخين المطلوب لسائل التبريد عن طريق مزج الماء القادم من الغلاية مع الماء القادم من خط الإرجاع. ويتم التحكم في كمية الماء البارد المُضافة عن طريق فتح الصمام أو إغلاقه.

مخطط مع وحدة خلط

صُممت هذه الطريقة للأنظمة المدمجة - مشعاع ومحطة فرعية للتدفئة. هنا، يتم تركيب وحدة خلط بالمضخة بدلاً من صمام حراري.

إن توصيل المجمع بالغلاية هو مخطط موفر للطاقة يتم فيه، باستخدام صمام موازنة، خلط الماء الساخن والبارد بنسب دقيقة.

مخطط دائرة كهربائية مع منظم حرارة إلكتروني

يعمل نظام إمداد الطاقة الحرارية باستخدام وحدات تسخين حرارية صغيرة الحجم؛ ويمكنها توفير تشغيل حلقة تسخين واحدة فقط لمنطقة لا تزيد مساحتها عن 20 مترًا مربعًا.

منظم الحرارة هو جهاز صغير ذو غلاف بلاستيكي يحتوي على:

مبدأ التشغيل بسيط: يُضخ السائل الساخن مباشرة من الغلاية إلى الدائرة، دون إضافة أي ماء. ويتم التحكم في درجة الحرارة باستخدام منظم مدمج.

يتحكم هذا النظام بصمام كهروميكانيكي، والذي بدوره يتحكم في إمداد الغاز إلى الغلاية. يتحرك الماء عبر الدائرة دون مساعدة مضخة ويتم تبريده مباشرة داخل الدائرة.

الدائرة بسيطة وهذا السلك غير مكلف، لكنه لا يسمح بالضبط الدقيق. وهو مناسب لما يلي:

مخطط التوصيل المباشر

لتزويد الأرضية بهذا النظام، يُستخدم فاصل هيدروليكي. وتختلف هذه الطريقة عن غيرها في أنه عند توصيل نظام التدفئة الأرضية بغلاية مزودة بمضخة، يجب أن تحتوي دائرتها على وحدة ضخ تعمل بالتزامن مع منظم حرارة. وتقوم هذه الوحدات بتنظيم معدل تدفق السائل بناءً على درجة حرارة الهواء.

تتم العملية على النحو التالي: ينتقل الماء الساخن من الغلاية إلى مشعب التوزيع الهيدروليكي، حيث يتم توزيعه على طول محيط الأرضية. وبعد مروره عبر الحلقات، يعود إلى السخان عبر أنبوب الإرجاع.

تُستخدم هذه الطريقة بشكل أساسي في وحدات التكثيف فقط، لأنها لا تُخفّض درجة الحرارة في أنبوب التغذية. في حال تركيب غلاية غاز تقليدية، فإن تشغيلها بهذه الطريقة سيؤدي سريعًا إلى تلف المبادل الحراري.

عند تركيب غلاية تعمل بالوقود الصلب، ولضمان عمل النظام بشكل صحيح، سيكون من الضروري تركيب خزان عازل، والذي سيحد من مستوى درجة الحرارة.

توصيل نظام التدفئة الأرضية بغلاية التدفئة

تُعدّ الغلايات الكهربائية الأسهل تركيباً وتشغيلاً. لذلك، سنشرح كيفية توصيل غلاية كهربائية بنظام التدفئة الأرضية.

توصيل نظام التدفئة الأرضية بالغلاية. خطأ في التركيب!

سنقوم بتوصيل عنصر تسخين بقدرة 3 كيلوواط بأرضية مُدفأة مساحتها 30 مترًا مربعًا عبر صمام ثلاثي الاتجاهات. لهذا الغرض، سنشتري غلاية إعادة تدوير مزودة بمنافذ لتوصيل خرطوم الماء البارد والساخن. يبلغ قطر المخرج القياسي 2.6 سم. ولتجنب أي تشتيت، سنقوم بتجهيز جميع الأدوات اللازمة مسبقًا.

قبل أن تبدأ في وضع المرجل، من الضروري وضع طبقة من الأرضيات الدافئة.

ثم قم بالتثبيت وحدة التوزيع التي تتصل بها دوائر أرضية المياه، أحد طرفي الخرطوم موصول بالماء البارد والآخر بالماء الساخن.

الآن يمكنك الانتقال مباشرة إلى أنابيب الغلاية، التي تم تركيبها في الموقع المخطط له:

بعد التوصيل، تأكد من فحص الأرضية بحثًا عن أي تسريبات عن طريق إجراء اختبار تشغيل. يُجرى هذا الاختبار لمدة 24 ساعة مع تشغيل النظام تحت ضغط التشغيل.

بعد ذلك فقط يمكن صب طبقة الخرسانة ووضع مواد التشطيب (البلاط أو الألواح). يجب تشغيل النظام بعد جفاف الملاط تمامًا.

لضمان التشغيل السليم لنظام التدفئة الأرضية بالماء، يمكن تركيب أي طراز من السخانات. فجميع المعايير - الطاقة والأداء وغيرها - تُحسب بنفس الطريقة لجميع الأنواع. من المهم توصيل الجهاز بشكل صحيح.

أرضيات مُدفأة بالماء وغلاية تعمل بحبيبات الوقود الصلب لتدفئة منزل خاص