أصبحت الأرضيات المدفأة شائعة جدًا في المنازل اليوم. ويمكن استخدامها كتدفئة أساسية أو تكميلية.
ومع ذلك، لكي يعمل هذا النظام بفعالية، من المهم فهم كيفية عمل الأرضيات المدفأة بالماء وتركيبها بشكل صحيح.
كيف يعمل نظام التدفئة الأرضية بالماء؟ وكيف يعمل؟
يُعدّ نظام التدفئة الأرضية نظامًا موثوقًا واقتصاديًا يوفر ظروفًا مريحة للأفراد. وبفضل تصميمه، تكون درجة الحرارة في أسفل الغرفة دائمًا أعلى بعدة درجات من درجة الحرارة في أعلاها.
يتكون النظام نفسه من هيكل أنابيب موضوعة بين الأرضية الفرعية والأرضية النهائية. تشمل الدائرة خط إمداد وخط إرجاع. يمكن للتصميم صب طبقة خرسانيةأو يتم تركيبها باستخدام طريقة الأرضيات.
بالإضافة إلى ذلك، تم تجهيز الهيكل بوحدة توزيع مزودة بأجهزة تحكم. ويتم التسخين عن طريق سائل تبريد ساخن يدور داخل الدائرة، ويتم ضمان حركة سائل التبريد نفسه بواسطة وصف لمضخة دوران خاصة.
يتطلب تركيب أنظمة التدفئة المائية الحصول على ترخيص، لأنها متصلة بنظام التدفئة الرئيسي. تُركّب التدفئة الأرضية عادةً في المنازل الخاصة، وهي أقل شيوعًا في الشقق السكنية نظرًا لخطر الفيضانات التي قد تُلحق الضرر بالجيران في الطوابق السفلية. كبديل، يمكنك توصيل نظام التدفئة الأرضية بسخان مياه منفصل في منزلك.
تبدو "الفطيرة" الخاصة بالأرضية المُدفأة بالماء على النحو التالي:
- قاعدة؛
- العزل المائي؛
- طبقة عازلة حرارية؛
- الأنابيب؛
- طبقة خرسانية؛
- طبقة نهائية.
يرجى الملاحظة! حجم الأنبوب القياسي هو 16 مم، مع طول دائرة مسموح به يبلغ 80 سم وقطر يتراوح بين 20 و120 سم.
يتراوح متوسط سمك "الفطيرة" في قاع الماء من 18 إلى 23 سم.
نظام التدفئة الأرضية المائية هو نظام منخفض الحرارة، حيث يقوم بتسخين سائل التبريد المتداول إلى ما بين 35 و45 درجة مئوية. وتعتمد قدرته على درجة حرارة سائل التبريد. فعند تسخين الماء إلى 45 درجة مئوية، تبلغ القدرة 140 واط. لذا، عند تدفئة منزل بالكامل باستخدام نظام التدفئة الأرضية المائية، يجب أن تغطي التدفئة 70% على الأقل من مساحته.
إلى جانب كفاءتها في استهلاك الطاقة، تحتفظ دائرة المياه المملوءة بالخرسانة بالحرارة لفترة طويلة. أما عيوبها فتتمثل في طول المدة التي تستغرقها طبقة الخرسانة للتسخين، وثقل البناء الذي لا تتحمله جميع الأرضيات.
توجد عدة مخططات لتوصيل التدفئة تحت الأرضية، وسنقوم بدراسة مبادئ تشغيل بعضها بمزيد من التفصيل في هذه المقالة.
كيف يعمل نظام التدفئة تحت الأرضية بالتزامن مع المشعات؟
في بعض الحالات، لا يمكن تركيب التدفئة الأرضية إلا بالتزامن مع مشعاع التدفئة. يعمل مشعاع التدفئة كمصدر التدفئة الرئيسي، وغالبًا ما يُركّب بالقرب من النافذة. أما التدفئة الأرضية فتُركّب كمصدر تدفئة إضافي، إما في وسط الغرفة أو في مناطق محددة.
باختيار الأرضيات المناسبة، يمكن تركيب النظام المدمج في غرف لأي غرض وفي مبانٍ بأي عدد من الطوابق.
تتمثل ميزة تركيب التدفئة تحت الأرضية في الطابق الأرضي في أن تدفقات الهواء الدافئ سترتفع إلى السقف وتدفئ ليس فقط هذا الطابق، ولكن أيضًا طابق الطابق التالي، حيث يتم تركيب المشعات فقط.
هناك عدة طرق لتنفيذ هذا النظام. إحداها هي تركيب وصلة على شكل حرف T عند المدخل والمخرج، مع توصيل مشعاع بأحد الطرفين وتوصيل نظام التدفئة الأرضية بالطرف الآخر.
علاوة على ذلك، يمكن توصيل التدفئة تحت الأرضية بسهولة بنظام المشعات الموجود باستخدام منظم حرارة لاسلكي، مما يبسط ويسرع كلاً من عملية التركيب وعملية التوصيل.
تصميم النظام ومبدأ تشغيله عند توصيله بالغلاية
الغلاية هي الجهاز المسؤول عن تسخين سائل التبريد. عند تركيب نظام التدفئة الأرضية، لا حاجة للغلاية إذا كان النظام متصلاً بنظام التدفئة المركزية.
من النقاط المهمة التي يجب مراعاتها عند استخدام نظام تدفئة أرضية مع غلاية مستقلة، ألا تتجاوز درجة حرارة الماء 45 درجة مئوية في المتوسط. وينطبق هذا بشكل خاص على الغلايات التي تعمل بالغاز، حيث:
- يعمل بكفاءة عند درجات حرارة قصوى تتراوح بين 70 و90 درجة مئوية، ولكن عندما تنخفض درجة الحرارة، تنخفض الكفاءة وتزداد تكاليف الوقود؛
- إذا تم تشغيل الغلاية في درجات حرارة منخفضة، فسيتشكل التكثيف، مما سيقلل من عمرها الافتراضي.
ولتجنب هذه المشاكل، يوصى بشراء غلاية ذات فروق درجات حرارة مطلوبة (تكثيف).
خيار آخر هو تركيب نظام تدفئة أرضية باستخدام غلاية كهربائية، لكن هذا خيار مكلف. تتوفر الغلايات الكهربائية بأنواع مختلفة:
- مع شركة Ten، المعدات ليست باهظة الثمن، لكنها تتعطل في كثير من الأحيان.
- تعتمد سخانات الأقطاب الكهربائية على جودة سائل التبريد، أو بالأحرى، على موصليته. يتطلب هذا النوع من الأجهزة صيانة دورية، تشمل استبدال الأقطاب الكهربائية. لتشغيله، تحتاج إلى ماء شرب أو سائل خاص يُباع مع الجهاز.
- تعتبر مواقد الحث هي الأغلى ثمناً، لكنها أيضاً الأكثر كفاءة في استهلاك الطاقة. فهي تسخن الماء بسرعة وتستهلك الحد الأدنى من الكهرباء.
عند النظر إلى أنظمة التدفئة الأرضية التي تعمل بالماء الساخن بواسطة الغلايات من منظور الكفاءة، تأتي الوحدات التي تعمل بالوقود الصلب (الكريات والفحم المضغوط) في المرتبة الثانية بعد الغاز. تتطلب أنظمة الوقود الصلب إزالة مستمرة للرماد والخبث من غرفة الاحتراق. تتوفر غلايات ذات عمر احتراق أطول، على الرغم من أنها أغلى ثمناً، إلا أنها تتطلب إعادة تعبئة مرة واحدة أسبوعياً في المتوسط، كما أن إزالة نواتج الاحتراق منها أقل تكراراً بكثير.
تتوفر اليوم أيضاً نماذج غلايات مركبة للبيع؛ وهي تعمل بالوقود الصلب والكهرباء. يوجد عناصر تسخين أوتوماتيكيةوالتي تنطفئ عند الوصول إلى درجة الحرارة المحددة ثم تعود للعمل مرة أخرى.
يرجى الملاحظة: نادراً ما تُستخدم غلايات الوقود السائل في أنظمة التدفئة تحت الأرضية، حيث يجب وضعها في غرفة منفصلة بسبب الرائحة والضوضاء التي تنتجها.
مبدأ تشغيل وحدة الخلط (صمام ثلاثي الاتجاه وصمام ثنائي الاتجاه)
تتكون وحدة الخلط من مكونين رئيسيين: مضخة دوران وصمام تحكم. تقوم المضخة بتدوير سائل التبريد، بينما تنظم الصمامات تدفق الماء الساخن للحفاظ على مستوى التسخين المطلوب.
يمكن وضع وحدة الخلط في خزانة المشعب أو في غرفة الغلاية، على المشط.
تأتي أجهزة الخلط بنوعين:
- يُستخدم صمام خلط ثلاثي الاتجاهات لخلط الماء الساخن من الغلاية مع سائل التبريد المبرد. عند تزويده بمحرك مؤازر، يمكن التحكم بالصمام إما بواسطة منظم حرارة أو بواسطة وحدات تحكم تعتمد على حالة الطقس. يُعتبر هذا الصمام متعدد الاستخدامات، على الرغم من وجود بعض العيوب فيه.
- هناك احتمال أن يفتح الصمام إمداد سائل التبريد الساخن (90 درجة مئوية) إلى النظام؛ وهذا يمكن أن يحدث في أغلب الأحيان عند بدء تشغيل الجهاز، مما سيؤدي إلى انفجار الأنابيب؛
- يتميز هذا النوع من الصمامات بقدرة تدفق منخفضة، وهو أمر غير كافٍ للأرضيات المدفأة، مما سيؤثر على مستوى تسخين سائل التبريد.
ومع ذلك، فإن وحدة الخلط هذه غير قابلة للاستبدال في الغرف الكبيرة التي تزيد مساحتها عن 200 متر مربع.
2. يُعد الصمام ثنائي الاتجاه الخيار الأمثل، حيث يقوم بخلط سائل التبريد البارد باستمرار، ويتم تنظيم تدفق الماء القادم من الغلاية فقط. هذا يمنع ارتفاع درجة حرارة الأرضية، مما يطيل عمرها الافتراضي.
يُستخدم هذا التصميم فقط في المناطق الصغيرة - حتى 200 متر مربع.
هذه هي وحدات الخلط الرئيسية المستخدمة في تركيب الأرضيات المُدفأة بالماء.
للعلم فقط! بعض الصمامات ثلاثية الاتجاهات مزودة بوظيفة تنظيم الحرارة. كما توجد نماذج مزودة بمشغل كهربائي حراري وضبط سلس، وهو ما يجعلها مثالية لأنظمة التدفئة الأرضية.
كيف يعمل النظام عند توصيله عبر وحدة خلط المضخة؟
خيار آخر لتركيب التدفئة الأرضية في منزل خاص هو تركيب وحدة خلط تعمل بمضخة. تُركّب هذه الوحدة خلف المشعاع الذي يعمل كمصدر للحرارة. كما يُمكن توصيلها بغلاية.
يعمل نظام التدفئة الأرضية المائية المزود بوحدة خلط وضخ عن طريق مزج سائل التبريد الساخن القادم من مصدر التدفئة مع مياه الصرف الباردة. وتتم هذه العملية برمتها داخل وحدة الخلط. ويمكن استخدام صمامات الموازنة لتنظيم تدفق سائل التبريد البارد والساخن.
يُعتبر نظام التدفئة الأرضية بالماء المزود بوحدة خلط ومضخة من أكثر الأنظمة كفاءة، حيث يُحافظ بسهولة على ظروف داخلية مريحة. ويمكن شراؤه جاهزًا أو تركيبه ذاتيًا.
مشعبات التوزيع
يُعدّ مشعب التوزيع عنصرًا أساسيًا مسؤولًا عن تنظيم التدفئة الأرضية. وهو مصمم لتوزيع سائل التبريد بالتساوي في جميع أنحاء الدوائر. وهو مزود بفتحات لتزويد الماء الساخن وتجميع الماء المبرد.
يجب تزويد جميع دوائر التوزيع بصمامات حرارية، تُستخدم لضبط درجة الحرارة في كل حلقة من حلقات التدفئة الأرضية، بالإضافة إلى منظمات التدفق. يتيح هذا التصميم، إلى جانب مستشعر درجة الحرارة، الحفاظ على درجة حرارة الغرفة عند مستوى محدد مسبقًا، مع استجابة دقيقة لتغيرات الطقس الخارجي.
تحتوي كل غرفة على منظم حرارة يتحكم في عدة مشغلات، مشغل واحد لكل فرع. تتميز بعض طرازات منظمات الحرارة بوظيفة قابلة للبرمجة، مما يسمح لك بضبط وضع التشغيل المطلوب أو وقت تشغيل/إيقاف التدفئة.
بالإضافة إلى ذلك، يسمح المجمع للهواء بالخروج من النظام من خلال صمام التصريف، ويعمل صمام الإغلاق على موازنة وتصريف المياه.
ولتسهيل الأمر، يتم إخفاء وحدة التوزيع في خزانة معدنية خاصة، يتم تثبيتها على الحائط أو في تجويف.
تركيب أرضيات مُدفأة بالماء
قبل بدء العمل على تركيب أرضيات مُدفأة بالماء يتم إعداد مخطط لمد الأنابيب وتجميع قائمة بالمواد اللازمة.
تبدو عملية تركيب نظام التدفئة تحت الأرضية خطوة بخطوة كما يلي:
- تحضير القاعدة - إذا كانت هناك تشققات أو اختلافات كبيرة في المستوى، فيجب سدها بمحلول خاص أو صب طبقة رقيقة من الخرسانة الخشنة.
- يوصى بتركيب خزانة التوزيع مع جميع المعدات اللازمة قبل وضع الأرضيات، لأن هذا العمل فوضوي وسيؤدي إلى الغبار والحطام.
- العزل المائي - يجب تغطية القاعدة بمادة عازلة للماء لحمايتها من الرطوبة.
- تركيب شريط التخميد - يجب وضعه حول المحيط الكامل للغرفة؛ سيمنع ذلك الهيكل من التشوه عند تسخينه.
- العزل الحراري – تتراوح سماكة طبقة العزل الحراري المطلوبة على الأرضيات الخرسانية بين 7 و10 سم. يُعدّ رغوة البوليسترين المبثوقة مثالية لهذا الغرض. كما تتوفر ألواح مُخدّدة لوضع وتثبيت الأنابيب.
يوجد مادة عازلة حرارية ذات طبقة من رقائق معدنية، وهي تساعد على عكس الحرارة في الاتجاه المطلوب.
يُعدّ مدّ الأنابيب جوهر التدفئة تحت الأرضية، لذا يجب التعامل مع اختيارها بجدية.
الأنابيب هي:
- المعادن والبلاستيك - يصعب تركيبها، وهي ثقيلة، ويتطلب ثنيها معدات خاصة؛
- البولي بروبيلين - يتميز بموصلية حرارية عالية، ولكن مثل هذا الشكل يتطلب تثبيتًا موثوقًا به، لأنه يميل إلى استعادة شكله الأصلي؛
- الفولاذ المقاوم للصدأ المموج - الأكثر شيوعًا، سهل التركيب، ذو درجة عالية من التوصيل الحراري ومتوفر بأحجام مختلفة؛
- تتميز الأنواع النحاسية بالقوة والمتانة، لكنها باهظة الثمن ويصعب تركيبها بنفسك؛
- غالبًا ما يتم استخدام البولي إيثيلين PERT و PRX لأن المنتج مرن وله خصائص أداء جيدة.
يتم تركيب الأنابيب وفقًا للنمط المخطط له (حلزوني أو متعرج) وبالمسافة المحددة. ويمكن تثبيت الدائرة على شبكة التسليح المثبتة مسبقًا باستخدام مشابك بلاستيكية.
عند وضع حصيرة ذات نتوءات كعازل حراري، يتم وضع الأنابيب بين الأخاديد وبالتالي تثبيتها بإحكام.
- التوصيل - يجب توصيل الأنابيب بإمدادات وعودة التدفئة الأرضية.
- يجب إجراء اختبار ضغط الأرضية قبل صبّ الخرسانة للتأكد من عدم وجود تسريبات وضمان التشغيل السليم. يُجرى الاختبار تحت ضغط مرتفع لمدة 24 ساعة.
- صبّ طبقة التسوية - يعتمد سمكها على قطر الأنبوب ويبلغ متوسطه 5-7 سم. عند صبّ الخرسانة، يجب أن يكون هناك ضغط داخل الأنابيب.
- بدء تشغيل الأرضية: لا تقم بتشغيل النظام حتى يجف خليط الخرسانة تمامًا، وهو ما يستغرق حوالي شهر. ولمنع تشقق طبقة التسوية، يجب رفع درجة الحرارة تدريجيًا، بدءًا من 20 درجة مئوية وزيادة بمقدار 3-4 درجات مئوية يوميًا حتى الوصول إلى درجة حرارة التشغيل.
- يمكن استخدام أي مادة لتركيب الأرضيات النهائية، طالما أنها متوافقة مع نظام التدفئة. وتُعد التدفئة الأرضية مناسبة بشكل خاص للبلاط السيراميكي.
يرجى الملاحظة! عند تركيب أرضية باستخدام الطريقة الجافة، تتكون عملية البناء من تركيب عوارض خشبية، وشرائح مثبتة عليها، وأنابيب موضوعة بينها.
مصنعي المكونات المشهورين
عند تركيب نظام التدفئة الأرضية المائية، يصبح اختيار المكونات المناسبة سهلاً، إذ أن معظم الشركات المصنعة لهذه الأنظمة تنتج أيضاً ملحقاتها. علاوة على ذلك، بدأت بعض الشركات المصنعة بإنتاج وحدات خلط، مما يُغني عن الحاجة إلى مضخة دوران منفصلة.
تشمل الشركات المصنعة الأكثر موثوقية التي تنتج أنابيب البوليمر التي يزيد عمرها الافتراضي عن 50 عامًا ما يلي:
- «فالتيك»؛
- "دي ديتريش"؛
- «خل التفاح»؛
- «Ctc»؛
- "بوديروس".
بالإضافة إلى ذلك، تنتج هذه الشركات لوحات تحكم تسمح لك بمراقبة تشغيل النظام من أي مكان في المنزل.
وختاماً، يمكن القول إن التدفئة الأرضية المائية أكثر كفاءة من أنواع أجهزة التدفئة الأخرى، إذ لا تُهدر الطاقة في تسخين الهواء أسفل السقف.
إذا قررت تركيب أرضيات مدفأة، فادرس بعناية جميع مخططات التركيب الممكنة لهذه الأنظمة، بالإضافة إلى كيفية عمل الأرضيات المدفأة بالماء في شقة أو منزل، لاختيار الخيار الأفضل لك.
دروس فيديو
