لن تعمل أنظمة التدفئة الأرضية المائية، التي تزداد شعبيتها، بكفاءة دون جهاز تحكم خاص - صمام حراري. يسمح هذا الصمام بالتحكم في درجة حرارة وسيط التدفئة وضبط أداء الأرضية.
سنتناول في هذه المقالة بالتفصيل الغرض من صنابير المياه الحرارية.
سنشرح الأنواع المختلفة لصمامات الخلط، وتصميمها ومبادئ تشغيلها، وكيفية اختيار النموذج المناسب.
الغرض من الصمام الحراري ونطاق استخدامه
يُستخدم صمام الخلط الحراري في أنظمة التدفئة الأرضية التي يتم فيها تدوير المياه في الداخل.
تكون درجة حرارة سائل التبريد في المشعات التقليدية أعلى بكثير من تلك المطلوبة للأرضيات المائية. يؤدي ارتفاع درجة حرارة طبقة الخرسانة إلى تدهور المناخ المحلي وتلف الأرضية. يمكن لصمام الخلط الحراري الخاص بالتدفئة الأرضية أن يحل هذه المشكلة، حيث يتيح إنشاء دائرة مستقلة بدرجة الحرارة المطلوبة. أو تشغيل التدفئة الأرضية من نظام التدفئة المركزية.
يمكن للصمام الحراري حل المشاكل التالية:
- غيّر اتجاه تدفق المياه واخلط الماء الساخن مع البارد بالنسب المطلوبة؛
- احصل على سائل بدرجة حرارة ثابتة عند المخرج.
لا حاجة إلى صنبور خلط في الحالات التالية:
- درجة حرارة سائل التبريد هي نفسها في جميع الدوائر؛
- مصدر الحرارة قادر على توفير درجة التسخين المطلوبة لسائل التبريد عند المخرج.
الأنواع وبنيتها
في صمام توزيع حراري مُثبَّت على أرضية مُدفَّأة، يُخلط الماء المُبرَّد مع الماء الساخن القادم من أنبوب الإرجاع. وتستمر هذه العملية طوال فترة تشغيل التدفئة.
تتوفر صمامات الخلط الخاصة بالتدفئة الأرضية في: ثنائي الاتجاه وثلاثي الاتجاهكما أنها تختلف في طريقة الخلط واتجاه التدفق.
ثنائي الاتجاه
الصمام الحراري ثنائي الاتجاه هو نسخة محسنة من النوع اليدوي. ويمكن أن يكون هيدروليكيًا أو هوائيًا أو كهربائيًا.
التصميم بسيط، ولكنه قادر على تنظيم درجة حرارة سائل التبريد تلقائيًا بكفاءة. يتم تركيب الجهاز في نظام التدفئة بدلاً من الصمام اليدوي.
المزايا الرئيسية:
- خفض مستوى درجة حرارة السائل تلقائياً؛
- تصميم بسيط وسعر منخفض؛
- سهولة التركيب.
عيوب يمكن تركيبه على الأنابيب الصغيرة. إذا استُخدم هذا الصمام للتدفئة في غرفة كبيرة، فسيعمل منظم الحرارة بشكل متقطع. يُستخدم الصمام ثنائي الاتجاه غالبًا عند استخدام التدفئة الأرضية كنظام تدفئة إضافي.
يتكون الصمام من جسم مصنوع من النحاس الأصفر أو البرونز، وله مقعد واحد أو مقعدان. ويمكن للصمام ذي المقعدين أن يقطع تدفق الماء تماماً.
الجهاز مزود برأس حراري مزود بمقياس. يمكن تعديل موضع الرأس يدويًا أو تلقائيًا. النماذج اليدوية بسيطة وغير مكلفة، بينما تعمل الأجهزة الحديثة تلقائيًا.
يعمل الصمام ثنائي الاتجاه على النحو التالي: يُعاد إدخال سائل التبريد من خط الإرجاع إلى أنابيب الأرضية، ولكن قبل ذلك، يتم تفعيل جهاز يفتح تدفق الماء الساخن. يختلط التدفقان داخل الغلاف حتى الوصول إلى درجة الحرارة المطلوبة، وبعد ذلك يتم تشغيل مستشعر درجة الحرارة، ويغلق الصمام تلقائيًا الفتحة التي تحتوي على سائل التبريد الساخن.
يتكون الصمام من مكبس ومقعد. يمكن أن يكون المكبس على شكل صفيحة أو إبرة أو قضيب. ويتم وضعه بشكل عمودي على اتجاه تدفق السائل.
صمام ثلاثي الاتجاهات
مبدأ تشغيل الصمام الحراري ثلاثي الاتجاهات للتدفئة تحت الأرضية هو أن الماء المبرد من خط العودة يتم خلطه بالماء الساخن القادم من الغلاية.
صُمم هذا الصمام لأنظمة التدفئة المُثبتة في المساحات الكبيرة، ويُوفر نفس مزايا الصمامات ثنائية الاتجاه. ومن أبرز مزاياه سهولة ضبط درجة حرارة الماء لأنظمة التدفئة الأرضية.
مع ذلك، يعاني هذا الصمام الحراري من عيب: فعند تشغيل منظم الحرارة، يفتح الصمام بالكامل، مما يسمح بدخول سائل التبريد الساخن إلى الدوائر. وهذا قد يتسبب في ارتفاع درجة حرارة نظام التدفئة، بل وحتى انفجار الأنابيب. علاوة على ذلك، فإن قدرة تدفقه أقل من قدرة الصمام ثنائي الاتجاه.
تتوفر صمامات الخلط الحرارية ثلاثية الاتجاهات من النحاس الأصفر والبرونز. وهي مزودة برأس حراري أو منظم حرارة، ويمكن تشغيلها بواسطة مشغل كهربائي أو محرك مؤازر. صُممت هذه الصمامات بمدخلين ومخرج. يوجد داخل جسمها حجرة خلط تحتوي على منظم حرارة ولوحة تحكم رقمية. يتم توصيل الصمام الحراري قبل مشعب التوزيع.
مبدأ تشغيل الصمام الحراري ثلاثي الاتجاهات:
- يتحرك الماء الساخن عبر الأنابيب اليمنى والأمامية - إذا كانت درجة تسخينه تفي بالمعايير المطلوبة؛
- إذا ارتفعت درجة حرارة السائل أو انخفضت، يبدأ منظم الحرارة بالعمل، فيحرك القضيب، ونتيجة لذلك يتم خلط الماء المبرد بالماء الساخن؛
- بمجرد الوصول إلى درجة الحرارة المطلوبة، يتم فتح الفتحة الأمامية بالكامل.
تجدر الإشارة إلى أنه عند تشغيل الجهاز، يظل جهد تدفق الماء ثابتًا. وينتج عن ذلك تغير منتظم في درجة حرارة السائل المزوّد للخط الرئيسي.
عن طريق طريقة الخلط
صنابير الخلط الخاصة بالتدفئة الأرضية، حسب طريقة الخلط، هي:
- بفضل وظيفة منظم الحرارة، يُمكن ضبط درجة حرارة سائل التبريد والحفاظ عليها، حيث يُمكن للجهاز تنظيم تدفق كلٍ من الماء الساخن والبارد. يتفاعل منظم الحرارة الموجود في الصنبور مع درجة حرارة السائل، فيفتح أو يغلق فتحة تدفق سائل التبريد الساخن أو البارد. علاوة على ذلك، صُممت الآلية بحيث يتم إيقاف تدفق الماء الساخن تلقائيًا في حال عدم توفر الماء البارد.
- تُجهز الصمامات الحرارية برأس حراري حساس مزود بمستشعر حرارة عن بُعد موجود في كل خط. وتتمثل وظيفة الصمام في الكشف عن درجة حرارة الماء وإرسال إشارة إلى المشغل.
كيفية الاختيار
نظام التدفئة المائية الدافئة هو نظام تدفئة حديث يتم ضمان كفاءته بواسطة أجهزة مختلفة، بما في ذلك صمام حراري.
عند اختيار وحدة الخلط، يجب مراعاة سعتها التدفقية. يجب أن تكون قادرة على التعامل مع الماء الذي يوفره نظام التدفئة. هذه المعلومات موضحة في الوثائق الفنية للغلاية.
تُستخدم أنابيب بقطر 26 مم في أغلب الأحيان لأنابيب الأرضيات. يجب أن يتطابق قطر وصلات صمامات التحكم الحراري مع هذه الأبعاد. وإلا، فسيلزم تركيب محول، وهو أمر غير مستحسن، لأن الوصلات ستكون تحت ضغط مستمر، مما يستدعي فحصها باستمرار للتأكد من عدم وجود تسريبات.
بالإضافة إلى ذلك، يجب اختيار المعدات بناءً على درجة حرارة سائل التبريد في خط التبريد الرئيسي للأرضية، من 55 إلى 35 درجة.
سواء اخترتَ بين المعدات اليدوية أو الأوتوماتيكية، فإن الأنظمة الأوتوماتيكية تُسهّل تشغيل التدفئة الأرضية، وتُهيّئ مناخًا داخليًا مريحًا، وتُحافظ على الموارد، ولكنها أغلى ثمنًا. يُتيح لك استخدام جهاز قابل للبرمجة ضبط درجة الحرارة بناءً على وقت اليوم ويوم الأسبوع.
عند تركيب أرضيات مائية ساخنة في غرفة صغيرة، لا ينبغي شراء معدات باهظة الثمن؛ صمام ثنائي الاتجاه بسيط سيفي بالغرض.
عند شراء جهاز من متجر، تحقق من وجود شهادة وضمان وتعليمات الشركة المصنعة للتثبيت والتشغيل.
مخطط التركيب
اليوم، أصبح نظام التدفئة الأرضية المائية نظامًا شائعًا لتدفئة المنازل، ويتم استخدام تصميمات متنوعة لتركيبه.
نظام تدفئة أرضية بصمام ثلاثي الاتجاهات
يُعد تركيب نظام التدفئة الأرضية المزود بصمام حراري ثلاثي الاتجاهات مناسبًا لأنظمة التدفئة المختلطة. يجب ألا تتجاوز درجة حرارة الماء في المشعاع 80 درجة مئوية، بينما يجب ألا تتجاوز درجة حرارة سائل التدفئة الأرضية 50 درجة مئوية.
رأس حراري لمشع حراري - مبدأ التشغيل، وأنواع الأجهزة المختلفة، وكيفية اختيارها وتثبيتها.
يثور التساؤل: كيف يمكن تبريد الماء من 80 إلى 50 درجة مئوية؟ هذا هو الغرض من تصميم صمام حراري ثلاثي الاتجاهات. يُركّب هذا الصمام على أنبوب التغذية، وتُوصّل مضخة الدوران في اتجاه مجرى الماء.
تتم عملية العمل على النحو التالي:
- يتم تزويد سائل التبريد الناتج عن النفايات من أنبوب الإرجاع؛
- في غرفة الخلط، يتم مزجه مع السائل الساخن إلى مستوى محدد؛
- ثم يتدفق الماء إلى فروع الأرضية.
من عيوب هذه الطريقة عدم القدرة على التحكم في كمية مياه الصرف المضافة، مما يؤدي إلى دخول سائل تبريد ساخن جدًا أو بارد جدًا إلى الخط الرئيسي. أما من مزاياها سهولة التركيب وانخفاض تكلفة المعدات.
يوجد نظامان لتركيب نظام تدفئة أرضية بالماء مزود بصمام حراري ثلاثي الاتجاهات، ويختلفان في اتجاه التدفق:
- على شكل حرف T (متناظر) - يتم تزويد سائل التبريد الساخن والبارد من الجانبين، ويختلط الماء في مركز جسم الصمام ويخرج من المنتصف.
- على شكل حرف L أو غير متماثل - يدخل السائل الساخن من الجانب، والسائل المبرد من الأسفل. يخرج الماء المختلط من الجانب، مقابل السائل الساخن.
كلا الصمامين صغيران الحجم ويستخدمان على نطاق واسع في الأرضيات المائية الدافئة.
طرق بديلة لتوصيل التدفئة الأرضية
توجد خيارات أخرى لتوصيل أرضيات المياه الدافئة:
- عند تركيب نظام تدفئة أرضية في غرفة لا تتجاوز مساحتها 10 أمتار مربعة، يمكن التحكم في درجة الحرارة باستخدام صمام بسيط. لزيادة الحرارة، قم بفك الصمام؛ ولخفضها، قم بربطه. لكن يعيب هذه الطريقة الحاجة إلى الضبط اليدوي. أما إذا قمت بتركيب صمام ثنائي الاتجاه على جانب واحد، فسيكون الضبط تلقائيًا، تمامًا كما هو الحال مع الصمام ثلاثي الاتجاه.
- من الممكن توصيل نظام التدفئة الأرضية المائية مباشرةً بالغلاية. مع ذلك، يلزم وجود مولد حراري وصمامات أمان ومضخة. يُضخ الماء من الخزان إلى وحدة التوزيع، ثم يُوجّه إلى أنابيب الأرضية، وبعد تجاوز الخط الرئيسي، يعود إلى الغلاية. يجب ضبط درجة حرارة الماء لتتناسب مع درجة حرارة سائل التدفئة الأرضية.
في حال تركيب نظام التدفئة الأرضية باستخدام هذا النظام، يُفضّل تركيب غلاية تكثيف، حيث يمكنها العمل بكامل طاقتها في وضع درجات الحرارة المنخفضة. أما الغلاية التقليدية التي تعمل في وضع درجات الحرارة المنخفضة فستؤدي إلى تلف المبادل الحراري. عند استخدام غلاية تعمل بالوقود الصلب، يلزم وجود مبادل حراري وسيط لتنظيم درجة الحرارة.
- توصيل نظام التدفئة الأرضية بوحدة خلط المضخة - صُمم هذا المخطط لنظام تدفئة مُدمج يتضمن مشعاعًا ونظام تدفئة أرضية. في وحدة الخلط، يتم خلط مياه الصرف الصحي مع الماء الساخن القادم من مصدر التدفئة.
جميع وحدات خلط المضخات مزودة بصمام موازنة يقوم بضبط كمية السائل المبرد. وهذا يضمن خروج الماء بدرجة الحرارة المطلوبة بالضبط لنظام التسخين من الجهاز، مما يزيد من كفاءته.
توجد نماذج مختلفة من وحدات خلط المضخات، وهي مجهزة بما يلي: صمام جانبي، يحتوي على صمام جانبي، وصمام موازنة أو صمامات كروية، وتقع هذه الصمامات في نهايات المضخة.
- يتطلب توصيل نظام التدفئة الأرضية بمشع حراري مجموعة أدوات خاصة مزودة بمحددات لدرجة حرارة سائل التبريد والهواء، بالإضافة إلى فتحة تهوية. يُوجَّه الماء إلى أنابيب الأرضية مباشرةً من المشعات الحرارية، حيث يبرد إلى درجة الحرارة المطلوبة، ثم تُضخ الدفعة التالية. مع ذلك، يُؤدي هذا النظام إلى ظهور مناطق ترتفع فيها درجة الحرارة بشكل مفرط.
عند التخطيط لتركيب نظام تدفئة أرضية في منزلك، من المهم مراعاة جميع عناصر التصميم مسبقًا. والأهم من ذلك، التفكير في كيفية الوصول إلى درجة حرارة سائل التبريد المطلوبة في نظام التدفئة. مع أن وحدة خلط المضخة تُعدّ جهازًا أكثر تطورًا، إلا أنها أغلى ثمنًا، ولا يستطيع الجميع تركيبها بأنفسهم.
يُعد الصمام الحراري خيارًا ممتازًا. فهو غير مكلف، وسهل التوصيل، ويؤدي وظيفة رائعة في تنظيم درجة حرارة الماء والتحكم بها.
