أصبح تركيب التدفئة الأرضية في المنازل شائعًا بشكل متزايد في مناخنا. يجب أن يشتمل هذا النظام على منظم حرارة للتحكم في التدفئة الأرضية المائية، نظرًا لاستهلاك هذا النظام العالي للحرارة.
بغض النظر عما إذا كان التدفئة تحت الأرضية هي الطريقة الأساسية أو الثانوية للحفاظ على ظروف درجة حرارة مقبولة في الغرفة، فإن هناك متطلبات محددة مفروضة عليها.
يكمن جوهر الأمر في ضرورة وجود حد أقصى لدرجة الحرارة. فالغبار موجود دائمًا في أي غرفة، ووفقًا لقوانين الفيزياء، يستقر على الأرض. وقد ثبت أنه عند تسخين سطح الأرضية، تتولد تيارات حمل حراري من الهواء الساخن.
إذا تجاوزت درجات الحرارة 30 درجة مئوية، فإن تيارات الهواء تثير الغبار، مما يجبرنا على استنشاقه. وهذا يؤثر سلبًا على الصحة العامة لجسم الإنسان، مما يؤدي إلى استخدام منظمات الحرارة للحفاظ على درجة الحرارة المطلوبة.
وللتحكم في نظام درجة الحرارة، يتم توصيل منظم حرارة لأرضية الماء، والذي يعتبر جهاز تحكم.
التصميم ومبدأ التشغيل
تعتمد راحة المعيشة الداخلية بشكل كبير على نظام التدفئة المستخدم. ويتم التحكم في درجة حرارة التدفئة الأرضية المائية باستخدام أجهزة متخصصة تسمى منظمات الحرارة.
هناك العديد من تصميمات هذه الأنظمة قيد الاستخدام، ولكن في معظم الحالات لا تستخدم سوى عدد قليل من طرق الضبط المختلفة بشكل أساسي.
شاهد الفيديو - عملية الإعداد
لكن قبل النظر في مبدأ التشغيل وتصميم منظمات الحرارة، من الضروري فهم الهدف من التنظيم.
ما هو نظام توزيع التدفئة؟
توجد طرق عديدة لتدفئة غرفة ذات أرضية مائية. إحداها استخدام حرارة الماء الساخن كمبرد، حيث تُنقل هذه الحرارة عبر الأنابيب. وبينما كانت الأنابيب الفولاذية تُستخدم سابقًا للتدفئة، فقد استُبدلت الآن بأنابيب بلاستيكية حديثة.
يمكن وضع دائرة التدفئة على طول الجدران على شكل مشعات، أو يمكن وضعها تحت سطح الأرضية، لتسخينها وتسخين الهواء في الغرفة.
منظم حرارة لمشع التدفئة: التركيب، مبدأ التشغيل، الخصائص، معايير الاختيار.
يتم تسخين الماء الساخن أو مانع التجمد في الغلاية ثم يتم تزويد دائرة التدفئة الأرضية به باستخدام مضخة دوران.
أثناء مرور سائل التبريد عبر الأنابيب، يطلق حرارة في الحيز المغلق، مما يؤدي إلى تسخين السطح. يعود السائل المبرد إلى نظام الغلاية. وبحسب درجة حرارة عودته، يتم تسخينه أو تبريده بمزجه بماء بارد من الخزان.
وهنا يتم تركيب منظم الحرارة، الذي يتفاعل مع كمية التسخين في التدفق العائد ويعطي أمراً لتنفيذ إجراء معين.
في دوائر التدفئة الأرضية المتصلة بدائرة منفصلة، يتم تركيب منظم حرارة لكل دائرة، حيث تتمتع كل دائرة بتحكم مستقل في درجة الحرارة. أما دوائر التدفئة بالرادياتير، فتصل درجة حرارتها إلى ضعف درجة حرارة التدفئة الأرضية تقريبًا.
كيف تعمل أنظمة التحكم في درجة الحرارة؟
تتكون عناصر التحكم الرئيسية في التدفئة من محركات مؤازرة، ومجسات حرارة، ومنظمات حرارة. يتيح هذا المزيج من المعدات تحكمًا آليًا ومستمرًا ومتدرجًا في درجة حرارة نظام التدفئة الأرضية المائية. ويتم ذلك على النحو التالي:
- إذا أشار مستشعر درجة الحرارة إلى أن درجة الحرارة غير كافية، فإن محرك المؤازرة يفتح الصمام ويدخل المزيد من الماء الساخن إلى دائرة التسخين.
- عندما ترتفع درجة حرارة سائل التبريد، يفتح صمام خلط الماء المبرد، مما يقلل من درجة التسخين في الدائرة.
- مع ذلك، يُمكن أيضًا إجراء تعديل يدوي بضبط الصمام على وضعية مُحددة. لكن هذه الطريقة تتطلب مراقبة بصرية مُستمرة، نظرًا لتغير العوامل المُحددة لوضعية التدفئة بشكل مُتكرر على مدار اليوم. ورغم أن هذه الأجهزة رخيصة نسبيًا، إلا أنها غير مُريحة في التشغيل، إذ يتطلب كل تغيير في ظروف الغرفة إجراء تعديلات على نظام التدفئة.
معلمات الضبط
شاهد الفيديو - ضبط طاقة وحدة استشعار درجة الحرارة
- درجة تدفئة الأرضية. في هذه الحالة، يُركّب مستشعر التدفئة بالقرب منها. يُعدّ هذا النوع من أنظمة التدفئة الأرضية الأنسب للغرف الصغيرة ودوائر التدفئة منخفضة الطاقة المستخدمة كأنظمة مساعدة فقط، وخاصةً للتدفئة الأرضية.
- درجة حرارة الهواء الداخلي - يستخدم نظام التحكم هذا حساسات مثبتة مباشرة في غلاف منظم الحرارة. ولا يمكن ضمان التشغيل السليم لهذا الجهاز إلا إذا استُوفيت جميع متطلبات العزل للمبنى المراد تدفئته. وإلا، يصعب تحقيق تدفئة فعالة، إذ لا مفر من فقدان كميات كبيرة من الطاقة. ويمكن لمنزل مصمم بشكل صحيح، مزود بنظام تدفئة متكامل ومنظم حرارة، أن يحقق وفورات في الطاقة تصل إلى 30%.
- أنظمة التحكم المدمجة، حيث تُركّب مجسات حرارة التدفئة الأرضية المائية في كل من الغرفة المُدفأة ووحدة الخلط. تُضبط المعايير لتوفير درجة الحرارة الأمثل في المنزل. يُستخدم هذا النوع من الأنظمة، المزود بمنظم حرارة، في المساحات الكبيرة. ويمكن استخدام كلا المجسَّين، أو أحدهما، للتحكم.
أنواع منظمات الحرارة
شاهد الفيديو - نظرة عامة على أجهزة استشعار التدفئة تحت الأرضية
تُستخدم مبادئ وحلول تصميمية متنوعة لإنشاء هذه الأجهزة. دعونا نلقي نظرة عليها.
يُعد منظم الحرارة الميكانيكي لأنظمة التدفئة الأرضية المائية أبسط الأجهزة وأكثرها موثوقية ومتانة. يتم ضبط درجة حرارة الهواء بواسطة مقبض دوار، ومقياس درجة الحرارة مطبوع على الغلاف البلاستيكي المتين.
يقوم بعض المصنّعين بتركيب صمام تشغيل/إيقاف على منظم الحرارة. لكن يعيب هذا الجهاز الحاجة إلى مراقبة مستمرة، فهو يعمل فقط في الوضع اليدوي.
تسمح بعض الشركات المصنعة بوجود أخطاء خطيرة في معايرة مقياس درجة الحرارة، لذلك من الضروري إجراء فحص إضافي للجهاز باستخدام مقياس حرارة دقيق ومعتمد.
- في جهاز التحكم عن بعد الذي يعمل باللمس يتم التحكم في درجة حرارة الأرضية المُدفأة وضبطها (تعرف على المزيد) باستخدام لوحة التحكم أو جهاز التحكم عن بُعد المناسبين، توفر هذه الطرازات تحكمًا أكثر دقة وموثوقية في التدفئة، ولكن في بعض الحالات، تختلف هذه المعايير باختلاف الشركة المصنعة. لا ينبغي أن يكون السعر هو العامل الأساسي عند اختيار الجهاز؛ ففي بعض الحالات، لا يكون هذا النهج مُبررًا.
- لا تختلف منظمات الحرارة الإلكترونية كثيراً في وظائفها عن الأجهزة التي تعمل باللمس، ولكنها تتميز بشاشة عرض أكثر سهولة في الاستخدام.
تعتبر منظمات الحرارة القابلة للبرمجة مريحة لأنها تسمح لك بإنشاء برامج التحكم في التدفئة الخاصة بك.
يمكن ضبط هذا الجهاز لفترات يومية وأسبوعية، بالإضافة إلى وضعه التلقائي مع وضع توفير الطاقة عند عدم وجود أحد في المنزل. وهذا يتيح توفيراً في الطاقة يصل إلى الثلث.
تُحافظ هذه الأجهزة تلقائيًا على درجة الحرارة في الدوائر الفردية لنظام التدفئة الأرضية المعقد. من عيوبها ارتفاع تكلفتها وصعوبة ضبطها. قبل التشغيل، يُرجى قراءة تعليمات التوصيل والتركيب والإعداد بعناية؛ فقد تؤدي الأخطاء إلى تعطل نظام معقد ومكلف.
- تُعتبر أجهزة الاستشعار التي تعمل بالتحكم اللاسلكي حصرية نظرًا لتكلفتها العالية. فهي تُغني عن الحاجة إلى دوائر التحكم منخفضة الجهد، إذ تتم التعديلات عبر إشارات لاسلكية. كل جهاز مُجهز بجهاز إرسال واستقبال لاسلكيين يتحكمان في محركات المؤازرة. قد تكون هذه الأجهزة مناسبة للمنازل الفاخرة لتنظيم درجة حرارة أنظمة التدفئة الأرضية، إذا كان أصحابها لا يرغبون في استخدام حزم أسلاك دوائر التحكم.
كيفية ضبط درجة الحرارة في منزلك - 3 طرق وتحديد الإعداد الأمثل
يتمثل الهدف الأساسي من التحكم في درجة الحرارة في توفير ظروف معيشية مريحة مع الاستخدام الأمثل للموارد. ويمكن تحقيق ذلك بعدة طرق.
أولاً إحدى هاتين الطريقتين تتضمن ضبط مستوى التسخين الأمثل لسائل التبريد في دوائر التدفئة الأرضية. أما الثانية فتتضمن إيقاف تدفقه تماماً إلى دائرة التدفئة الأرضية.
أبسط طريقة هي استخدام أنابيب ذات درجة حرارة تشغيل قصوى تتراوح بين 90 و95 درجة مئوية لدائرة التسخين. وهذا يسمح بتركيب مضخة دوران مزودة بمنظم حرارة وصمام عدم رجوع.
تُركّب المضخة في أنبوب الإرجاع، ولا تتجاوز درجة حرارة سائل التبريد فيه 70-80 درجة مئوية. إذا وصلت درجة حرارة سائل التبريد إلى مستويات حرجة، يقوم منظم الحرارة بإيقاف تشغيل المضخة، ويتحول نظام التدفئة إلى وضع الاستعداد.
مع انخفاض درجة حرارة الأرضية، تُعاود مضخة الدوران العمل، مُزوّدةً الدائرة بجرعة جديدة من الماء الساخن. تُشير التجارب إلى أن هذه الطريقة هي الأكثر فعالية وموثوقية لضمان التشغيل المستقر لنظام التدفئة الأرضية.
الطريقة الثانية تتضمن عملية تنظيم مستوى التدفئة استخدام صمام ثلاثي الاتجاهات أو صمام خلط في النظام. في هذه الطريقة، يُخلط الماء المبرد من خط الإرجاع مع الماء الساخن عبر الصمام ثلاثي الاتجاهات. وهذا يعني خفض درجة الحرارة القصوى للماء الساخن الخارج من الغلاية بإضافة الماء المبرد.
في حال استخدام صمام ثلاثي الاتجاهات، يمكن إجراء الضبط يدويًا أو عبر محرك مؤازر. ينظم صمام الخلط درجة حرارة سائل التبريد وفقًا لنقطة ضبط محددة مسبقًا.
الطريق الثالث تنظيم وسيط التسخين في نظام التدفئة المنزلية 
يتضمن ذلك استخدام وحدة خلط. ويمكن صنع هذا الجهاز من المكونات التالية:
- صمام ثلاثي الاتجاهات؛
- مضخة دوران؛
- وصلة تجاوز؛
- ميزان الحرارة؛
- رأس حراري؛
- مرحل التحكم في درجة الحرارة القصوى.
وبالنظر إلى مكونات النظام المستخدمة، تبين أن وحدة التحكم في مستوى التسخين في نظام التدفئة باهظة الثمن.
لكن التغير في درجة الحرارة يحدث بسرعة كبيرة لأنه ناتج عن مزج الماء من أنبوب الإرجاع مع التدفق الرئيسي لسائل التبريد. وهذا يقلل تلقائيًا من شدة الاحتراق في المرجل.
وفقًا للتعديلات المحددة، يكون وضع استهلاك الوقود دائمًا مثاليًا. 
يمكن أن يكون عدد العقد في النظام الموحد أي عدد، وستعمل كل عقدة بشكل مستقل وفقًا للإعدادات المحددة.
يُتيح لك هذا الحفاظ على درجة حرارة هواء أعلى، على سبيل المثال، في غرفة الطفل، مع الحفاظ على برودة غرفة نوم الكبار في الوقت نفسه. وتُعدّ هذه الوحدة فعّالة بشكل خاص للتحكم في درجة الحرارة في أنظمة التدفئة الأرضية.
لا يوجد سوى شرط واحد لاستخدام طريقة التحكم هذه: يجب أن يتوافق نظام التدفئة بأكمله مع المعايير الأوروبية. يجب ألا تتجاوز درجة حرارة الماء الساخن الخارج من الغلاية 67 درجة مئوية.
والآن، دعونا نلقي نظرة على طريقة لتنظيم الظروف الحرارية والهيدروليكية باستخدام منظم حرارة. يُثبّت هذا المنظم في الغرفة ويُضبط عن طريق تحديد درجة الحرارة المطلوبة لنقطة معينة عليه. ويتم التحكم في التدفئة بواسطة محرك مؤازر على دائرة كهربائية محددة.
شاهد الفيديو
اكتشف كيف يعمل نظام التدفئة الأرضية بالماء؟ وذلك حسب نوع الاتصال.
مخطط توصيل منظم حرارة لنظام تدفئة أرضية يعمل بالماء
يُعدّ تركيب نظام التدفئة الأرضية في مبنى سكني بالمدينة مهمة شبه مستحيلة. إذ لا يمكن توصيل دائرة التدفئة الأرضية ذات درجة الحرارة المنخفضة إلا بخط العودة، مما يؤدي غالباً إلى انخفاض حاد في درجة حرارة نظام التدفئة في المبنى.
هذا هو سبب رفض الموافقة على تغييرات تصميم نظام التدفئة. ويمكن حل هذه المشكلة بسهولة أكبر بالنسبة للمطورين الأفراد الذين يمتلكون نظام التدفئة الخاص بهم بشكل كامل.
شاهد الفيديو للتعرف على ميزات واختلافات منظمات الحرارة الخاصة بالدوائر الكهربائية الموجودة أسفل طبقة التسوية.
في هذه الأنظمة، يدخل سائل التبريد الساخن من الغلاية إلى المجمع ويتم توزيعه في جميع أنحاء الغرف عبر أنابيب منفصلة. بعد أن يفقد حرارته في المشعات، يعود سائل التبريد إلى المجمع، مكتملاً بذلك الدورة الكاملة.
يتم تركيب معدات التحكم في هذه الأجهزة مباشرة على المشعب. وهي تتحكم في محركات المؤازرة التي تتلقى إشارة تشغيل من منظمات الحرارة.
هناك طريقة أخرى للتحكم في درجة الحرارة وهي استخدام إشارة من جهاز استشعار موجود مباشرة في الغرفة التي يتم التحكم في درجة حرارتها.
هذه الطريقة أكثر دقة بلا شك، لكنها تتطلب تكاليف أعلى عند تركيب أنظمة التحكم ذات الجهد المنخفض. كما أنها تستلزم تمديدات واسعة النطاق داخل الجدران، حيث يجب سحب هذه الأسلاك من كل غرفة مُدفأة.
بل إن بعضها يحتوي على اثنين، عندما تكون الغرفة مجهزة بنظام تدفئة مشترك يضم مشعات وتدفئة أرضية. تركيب منظم حرارة على الموزع يلغي هذه الحاجة، لكن النتيجة النهائية واحدة.
يُعدّ تركيب أنابيب التدفئة الأرضية المائية عملية معقدة، وقد تكون أخطاء التصميم والتركيب مكلفة. لذا، يُنصح بتكليف فنيين متخصصين ذوي خبرة بهذه المهمة.
قبل ذلك، كيفية توصيل منظم حرارة لتدفئة أرضية بالماء، عليك أن تقرر موقعه في نظام التدفئة.
كيفية اختيار منظمات الحرارة لأنظمة التدفئة الأرضية المائية
تُتحكم أنظمة التدفئة الحديثة باستخدام منظمات حرارة متخصصة. وعند دمجها مع مقياس حرارة عن بُعد، لا يراقب هذا الجهاز درجة حرارة سطح الأرضية فحسب، بل يراقب أيضًا درجة حرارة الهواء داخل الغرفة.
ففي نهاية المطاف، تهدف جميع الجهود المبذولة لإنشاء نظام تدفئة موثوق إلى خلق ظروف معيشية مريحة.
يُعدّ الاستخدام الأمثل لنظام التدفئة الأرضية شبه مستحيل دون معدات تحكم مناسبة. ويحافظ منظم الحرارة الخاص بنظام التدفئة الأرضية المائية على درجة الحرارة ضمن النطاق المطلوب بكفاءة، مما يُتيح نمط حياة صحي.
توجد العديد من نماذج هذه الأجهزة في السوق، والتي قسمها الخبراء إلى الفئات التالية:
- أجهزة تساعد على توفير الطاقة عن طريق إيقاف نظام التدفئة والتدفئة الأرضية مؤقتًا عندما يكون المالكون بعيدين.
- تتيح لك الأجهزة المزودة بمؤقتات قابلة للبرمجة ضبط "الوضع الذكي" لنظام التدفئة الخاص بك بناءً على حالة العوامل المؤثرة. تُرسل جميع التعديلات من المؤقت إلى منظم الحرارة، الذي يضبط درجة الحرارة.
يعتمد اختيار منظم الحرارة بشكل مباشر على حجم الغرفة المراد تدفئتها. بالنسبة للغرف الصغيرة، يكفي جهاز ميكانيكي غير مكلف مزود بأدوات تحكم بسيطة وسهلة الاستخدام.
لكن أكثرها استخداماً هي منظمات حرارة إلكترونية بخيارات قابلة للبرمجةتبلغ دقة الضبط 0.5 درجة.
تعرض شاشة LCD الخاصة بهذا الجهاز درجة حرارة السطح المضبوطة وقيمتها الحالية. كما يظهر رمز خاص عند تشغيل نظام التدفئة. ويوجد أيضًا مؤشر عطل في حال وجود خلل في منظم الحرارة أو نظام التدفئة الأرضية ككل.
يتم التحكم في نظام التدفئة عن طريق الضغط على ثلاثة مفاتيح موجودة على اللوحة الأمامية للشاشة.
شاهد الفيديو الخاص بأتمتة أرضية المياه
لا تزال التدفئة المائية الطريقة الأكثر شيوعاً لتدفئة المنازل، بما في ذلك المنازل الخاصة. ولذلك، تستمر أنظمة التحكم الخاصة بها في التطور والتحسين.
يُتيح ذلك توفيرًا كبيرًا في استهلاك الطاقة للتدفئة. يجب تركيب مستشعر منظم الحرارة في نظام التدفئة الأرضية وتوصيله بالكهرباء بعد فصل التيار الكهربائي.
لم يتم وصف معايير الضبط بشكل واضح للغاية.