تُستخدم أنواع مختلفة من الأنابيب في أنظمة التدفئة المائية، منها: الفولاذ، والبولي بروبيلين، والأنابيب المعدنية البلاستيكية، والبولي إيثيلين المتشابك، والنحاس، والفولاذ المقاوم للصدأ المموج. ولكل نوع خصائصه ومميزاته. وتُعدّ الأنابيب المعدنية البلاستيكية مثالية لأنظمة التدفئة المائية تحت الأرضية.
في هذه المقالة، سنلقي نظرة مفصلة على الأنواع الرئيسية لمواد الأنابيب، مما يسمح لك باتخاذ قرارك الخاص بشأن أيها الأفضل لاحتياجات التدفئة الخاصة بك.
تُعد أنابيب البولي إيثيلين المتشابك (PEX) الخيار الأمثل للتدفئة، تليها الأنابيب الفولاذية. تتمتع هذه المواد بالخصائص اللازمة لتحمل درجات الحرارة والضغوط العالية.
يُعدّ تركيب نظام التدفئة المهمة الأهم عند بناء منزل ريفي أو تجديد شقة في المدينة. فالحياة المريحة تعتمد على كفاءته، لا سيما في ظل مناخ بلدنا. وهذا يثير العديد من التساؤلات، منها: ما هو أفضل أنواع الأنابيب التي يمكن استخدامها لتدفئة الشقة أو المنزل؟
على مر التاريخ، ابتكرت البشرية طرقاً عديدة لتوزيع الطاقة الحرارية بالتساوي في جميع أنحاء المساحات السكنية والتجارية. ومن هذه الطرق استخدام أنابيب نظام التدفئة التي تنقل سائل التبريد من الغلاية إلى المشعات.
تُستخدم مواد متنوعة لهذا الغرض، وتتزايد كميتها وجودتها باستمرار. دعونا نلقي نظرة فاحصة على الأنابيب المثالية لتدفئة المنازل أو الشقق.
أنابيب البولي بروبيلين
لقد حلت المواد البلاستيكية محل الفولاذ والمكونات المعدنية الأخرى منذ زمن طويل. ومن أكثر المواد شيوعاً في هذه المجموعة مادة البولي بروبيلين.
يتم إنتاج البولي بروبيلين من غاز البروبيلين عن طريق بلمرة جزيئاته. ويحدث هذا عند ضغط ودرجة حرارة مرتفعين.
ينتج عن هذا التفاعل مادة قوية إلى حد ما مناسبة لإنتاج منتجات متنوعة.
البولي بروبيلين مادة لدن بالحرارة، وهذه هي سمته الرئيسية. عند تعرضه للحرارة والضغط، يترهل ويفقد شكله، مما يجعله غير مناسب للاستخدام في صورته النقية.
توجد أنواع عديدة من البولي بروبيلين. بالنسبة لأنظمة التدفئة، يُنصح باستخدام منتجات PPRC المصنوعة من كوبوليمر البروبيلين العشوائي. هذه المادة تُناسب بشكل أفضل العوامل المذكورة أعلاه. عند اختيار أنابيب البولي بروبيلين للتدفئة، يُفضل النظر في الأنواع المُدعمة. يوجد حاليًا ثلاثة أنواع:
- ألواح مُقوّاة بالألومنيوم. يتم ذلك باستخدام شرائح ألومنيوم بسماكة 0.1-0.5 مم، تُلفّ على قاعدة وتُلحم بالليزر. كما يُمكن تثبيت شرائح الألومنيوم باستخدام مادة لاصقة. في كلتا الحالتين، تكون النتيجة منتجًا موثوقًا ومتينًا قادرًا على تحمّل الظروف القاسية. علاوة على ذلك، يمنع غلاف الألومنيوم تسرب الأكسجين، الذي قد يُسرّع تآكل مكونات نظام التدفئة المعدنية، مثل صمامات الإغلاق، والجزء الداخلي للغلاية، وغيرها.
- يتم تعزيز المادة بالألياف الزجاجية عن طريق البثق، حيث يتم دمج المادة الأساسية مع المادة المضافة المقوية. توضع طبقة الألياف الزجاجية في منتصف سمك الجدار. يمنح تداخل الألياف الزجاجية مع سلاسل طويلة من الجزيئات المبلمرة المادةَ استقرارًا أكبر أثناء عملية التصلب.
- يتم إنتاج التعزيز أيضًا من خليط مُعد مسبقًا من الألياف الزجاجية والبولي بروبيلين، مما ينتج عنه تركيبة متجانسة، يتم تعزيزها وفقًا للمبدأ الموصوف أعلاه.
تتحمل أنظمة البولي بروبيلين المقوى درجات حرارة تصل إلى 95 درجة مئوية وضغوطًا تصل إلى 10 ضغط جوي. مع ذلك، يمكن تحمل ارتفاعات قصيرة المدى في درجة الحرارة تصل إلى 110 درجة مئوية دون أي آثار سلبية. عند اختيار أنابيب البولي بروبيلين للتدفئة، من الضروري اختيار المنتجات المقواة، والتي تحمل علامة PPR3-80 أو PPR3-100.
نظراً لإمكانية استخدام أنابيب البولي بروبيلين في أنظمة إمداد المياه والتدفئة، فقد تم تطوير التركيبات المناسبة وطرق التركيب، مما يسمح بإنشاء شبكات بأي درجة من التعقيد.
PEX - البولي إيثيلين المتشابك
منتج معروف يحيط بنا من كل جانب. من بين استخداماته الشائعة أنابيب المياه الساخنة وأنظمة التدفئة. يُستخدم البولي إيثيلين المتشابك (C-PE) في تصنيعه.
دعونا نتأمل كيف تحدث عملية بلمرة غاز الإيثيلين.
عند تسخين المادة تحت ضغط، تنكسر إحدى الروابط بين ذرات الكربون، الأضعف في البداية. تتحد هذه الرابطة المنفصلة مع رابطة مماثلة من جزيء مجاور، مما يُكوّن سلاسل طويلة من الجزيئات، ويكسب المادة الجديدة خصائص فيزيائية مختلفة.
مع استمرار ارتفاع درجة الحرارة والضغط، تبدأ سلاسل الجزيئات بالترابط معًا، مُشكّلةً هياكل أكثر تعقيدًا. وينتج عن ذلك مادة أقوى تُعرف باسم البولي إيثيلين المتشابك.
تُصنع الأنابيب المصنوعة من هذه المادة أيضاً باستخدام تقنية البثق (الضغط). وتتيح خصائص هذه المادة إنتاج أنابيب بأطوال غير محدودة. ولذلك، تُصنع أنابيب البولي إيثيلين المتشابكة عادةً على شكل لفائف يصل طولها إلى 600 متر، وذلك حسب الحجم.
لماذا هذا ضروري؟ الأمر بسيط للغاية: إذا كنت ترغب في تركيب تدفئة أرضية، فما عليك سوى أخذ أنبوب غير ملحوم بالطول المطلوب ووضعه على الأرضية المكشوفة. أما مسألة اختيار الأنابيب الأنسب للتدفئة الأرضية فهي بديهية بمجرد إدراكك أن وجود وصلات تحت طبقة من الخرسانة ليس الخيار الأمثل.
هنا، في الدائرة بأكملها، لا يمكن استخدام سوى وصلتين - في الخارج، عند نقطة الاتصال بالمجمع.
دعونا نلقي نظرة على بعض الخصائص التقنية للأنابيب المصنوعة من هذه المادة:
- الكثافة النوعية – 941 كجم/م33؛
- ينصهر عند درجة حرارة +200 درجة مئويةيا؛
- يحدث الاحتراق عند درجة حرارة 400 درجة، وخلال ذلك يحدث التحلل إلى ماء وثاني أكسيد الكربون؛
- تتراوح نسبة الاستطالة أثناء اختبارات الشد من 250 إلى 800%؛
- مرونة عالية؛
- الحفاظ على قوة التحمل حتى درجات حرارة تصل إلى -50 درجة مئوية؛
- مدة التشغيل الآمنة في أنظمة التدفئة تصل إلى 30 عامًا.
بفضل مؤشرات الجودة هذه، تتمتع أنابيب البولي إيثيلين المتشابكة بعدد من الميزات الإيجابية:
- إنها لا تتفاعل مع الأحماض والقلويات، كما أنها مقاومة لمعظم المذيبات العضوية.
- مقاوم للتمدد والتمزق.
- لا تتشقق تحت تأثير درجة الحرارة.
- مستقر بيولوجيًا.
أظهرت الاختبارات التي أجريت على عدد دورات التجميد/الذوبان مقاومة أعلى للمادة بنسبة تقارب 30%.
تلبي مجموعة أحجام أنابيب البولي إيثيلين المتشابكة المتطلبات GOST 52134-2003 ويتوافق ذلك مع المنتجات الفولاذية. وتكمن خصوصية تسميات المقاسات في أنها تشير إلى القطر الخارجي للمنتج.
في هذه الحالة، يتوافق مقاس DN مع القيمة السابقة. على سبيل المثال، أنبوب بقياس 40 × 4 مم يتوافق مع DN32. يجب مراعاة هذه الخاصية عند الشراء.
معدن-بلاستيك
لا تقتصر قائمة أنواع الأنابيب البلاستيكية المذكورة على هذه الأنواع فقط، إذ يمكن أيضاً استخدام كلوريد البوليفينيل (PVC) في إنتاجها.
تشترك جميع هذه المواد في خاصية مؤسفة واحدة: قدرتها على نقل الأكسجين الجوي عبر التلفيات الدقيقة الموجودة إلى تجويف الأنبوب. الأكسجين عامل مؤكسد قوي (وكلمة "أكسدة" مشتقة من كلمة "أكسجين").
ونتيجة لذلك، يحدث هذا تآكل الأجزاء المعدنية لنظام التدفئةبدون حل هذه المشكلة، يستحيل استخدام أنظمة التدفئة هذه.
تهدف طرق تقوية الجدران المختلفة إلى تعزيزها. ويمكن استخدام تقوية الألومنيوم لمعالجة مشكلة أكسدة سائل التبريد. فعند تعرضه للأكسجين، يشكل هذا المعدن طبقة رقيقة من الأكسيد على السطح، وهي طبقة مقاومة لمعظم البيئات القاسية، باستثناء أملاح الزئبق، التي تُعد نادرة للغاية في الطبيعة.
أثناء عملية التصنيع، يُلف شريط الألومنيوم بشكل حلزوني، وتُلحم حوافه بالليزر بشكل متواصل. ثم تُغطى الطبقة الخارجية البلاستيكية الغلاف المعدني، مما يُنتج منتجًا متعدد الطبقات ومحميًا من الأكسجين.
عند اختيار أنابيب معدنية بلاستيكية للتدفئة، ضع في اعتبارك أنه يمكن استخدام أي نوع، ولكن انتبه لخصائص المادة ومدى سهولة تركيبها. كما أن التكلفة وتوافرها في السوق حاليًا من المعايير المهمة عند الاختيار.
تسخين الفولاذ
أتاح ظهور منتجات مثل أنابيب نقل السوائل إمكانية توصيل الحرارة إلى الغرف الفردية. وكانت الأنابيب المعدنية من بين أوائل الأنابيب التي تم تطويرها.
تُنتج هذه الأنابيب اليوم بكميات كبيرة، مدفوعةً بتطور قطاع البناء. وتُصنع أنابيب إمداد المياه، وإمداد المياه الساخنة، والتدفئة من شرائح الفولاذ وفقًا للمعيار GOST 3262-80.
المواد الأكثر استخدامًا هي St.3 kp و ps و sp. هذا الاختيار مدفوع بمتطلبات قابلية اللحام الجيدة، حيث أن طريقة التوصيل هذه مفضلة لتركيب أنابيب المياه على نطاق واسع.
ينظم المعيار المذكور أعلاه إنتاج المنتجات ذات الأبعاد التالية. تشير الأرقام بين قوسين إلى القطر الخارجي لكل مقاس من مقاسات الأنابيب، بينما يشير الرقم الأول إلى القطر الداخلي الاسمي، والذي يتوافق تقريبًا مع مساحة المقطع العرضي.
- بقطر اسمي يتراوح بين 6 (10.2) و8 (13.5) و10 (17.0) و15 (21.3) و20 (26.8) و25 (33.5) و32 (42.3) و40 (48) مليمترًا. تُستخدم هذه الأبعاد في تركيب شبكات توزيع التدفئة الداخلية.
- بقطر اسمي يتراوح بين 50 (60.0) و 65 (75.5) و 80 (88.5) مليمترًا. هذه الأبعاد مناسبة لأنظمة التوزيع الداخلية في المباني السكنية أو خطوط الإمداد للمباني الفردية.
- بأقطار اسمية تتراوح بين 90 (101.3) و100 (114.0) و125 (140) و150 (165) مليمترًا، يُنصح باستخدام هذه المنتجات في أنظمة التوزيع الرئيسية للتدفئة داخل المباني وفي ساحاتها.
في أنظمة التدفئة، يُفضّل استخدام أنابيب فولاذية مطلية بطبقة واقية. تُطبّق هذه الطبقة على السطحين الخارجي والداخلي باستخدام الجلفنة بالغمس الساخن أو التحليل الكهربائي، مما يُطيل عمرها الافتراضي بشكل ملحوظ. بعد لحام الأجزاء المجلفنة، تُعالج اللحامات بطلاء خاص يتكون من 95% من مسحوق الزنك، والباقي مواد رابطة.
المعيار المحدد عند ثني الأنابيب هو نصف القطر الداخلي، والذي يجب أن يكون الحد الأدنى لحجمه 2.5 ضعف قطر المنتج على الأقل.
تشمل الخصائص الإيجابية لأنابيب المياه الفولاذية التي تسمح باستخدامها في التدفئة ما يلي:
- تتميز المادة بمرونة عالية وقابلية للتشكيل، مما يسمح بتشكيل خط الأنابيب في موقع التركيب.
- التوافر.
- ارتفاع درجة حرارة سائل التبريد، والذي يمكن نقله عبر أنبوب معدني.
- إمكانية زيادة الضغط في شبكات التدفئة.
ومع ذلك، هناك أيضًا عيوب لاستخدامها:
- ضرورة توجيه قطعة العمل أثناء الثني بحيث يكون خط اللحام الطولي موجودًا داخل الثني.
- يُسبب السطح الداخلي صعوبات في تدفق سائل التبريد.
- الحاجة إلى الصيانة الدورية لنظام التدفئة لشد الوصلات الملولبة، والقضاء على التسريبات، وطلاء السطح الخارجي.
- انسداد حتمي للتجويف الداخلي بمنتجات أكسدة الحديد.
- عمر الخدمة محدود مقارنة بأنظمة التدفئة البلاستيكية.
في العقود الأخيرة، ظهرت مثل هذه المنتجات لأنظمة التدفئة يتم استبدالها بشكل متزايد بالبلاستيكية.
الفولاذ المقاوم للصدأ
تتميز منتجات الفولاذ المقاوم للصدأ بلا شك بخصائص أداء فائقة مقارنةً بمنتجات الفولاذ الحديدي. فهي مقاومة للتآكل الداخلي والخارجي، ولا تتطلب أي عناية أو صيانة إضافية تقريبًا.
مع ذلك، يتميز الفولاذ المقاوم للصدأ بانخفاض ملحوظ في التوصيل الحراري، مما يؤدي في المنازل إلى زيادة استهلاك الوقود، وهو ما يُعد عيبًا. ومن الأسباب الأخرى لقلة شيوع أنابيب التدفئة المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ ارتفاع تكلفتها، التي قد تفوق في بعض الأحيان تكلفة الأنابيب المماثلة المصنوعة من مواد أخرى بعشرة أضعاف.
بالنسبة لتركيب الفولاذ المقاوم للصدأ، يجب استخدام وصلات ضغط خاصة، والتي تكون تكلفتها باهظة للغاية.
هل يحتاج المنزل أو الشقة إلى نظام تدفئة يدوم عمره الافتراضي أضعاف العمر الافتراضي العادي للمباني السكنية؟ بالضبط!
أنظمة التدفئة المصنوعة من النحاس
أصبحت هذه الأجهزة شائعة بين الأثرياء، حتى باتت رمزاً للوجاهة، رغم أن الحاجة إليها قد لا تبدو واضحة للعيان. يتميز النحاس بموصليته الحرارية العالية، مما يجعله فعالاً جداً في التدفئة. كما أن مظهر هذه الأنظمة أنيق، فضلاً عن كونها موثوقة ومتينة.
تركيب أنظمة التدفئة النحاسية سهلٌ تماماً كتركيب أنظمة التدفئة الفولاذية. لكنّ العائق الوحيد هو أن لحام النحاس يتطلب مهارات متخصصة ولحاماً فضياً باهظ الثمن.
يُقارب سعر أنظمة التدفئة هذه سعر الفولاذ المقاوم للصدأ. لذا، من السهل فهم سبب عدم انتشار استخدام النحاس على نطاق واسع، وذلك بسبب ارتفاع تكلفته.
ما هي المنتجات الأنسب للشقة وما هي الأنسب للمنزل الخاص؟
مع تنوع منتجات الأنابيب المتوفرة في سوق البناء، قد يصعب اختيار نوع محدد. لكن البائعين المهرة يستطيعون بسهولة شرح مزايا منتجاتهم، مهما كان نوعها.
لكن حتى مع معرفتك بالمزايا النظرية لأنابيب البولي إيثيلين المتشابكة، لا ينبغي عليك شراؤها فوراً. فتكاليف النقل قد تؤثر على السعر، مما يجعل البولي بروبيلين المنتج محلياً أرخص من المواد المستوردة.
لكن أنابيب PVC غير مناسبة للتدفئة، لأنها لا تتحمل درجات الحرارة العالية. حتى +75 درجةتتميز منتجات البولي بروبيلين بمتانة أكبر إلى حد ما، ولكن درجة حرارتها القصوى البالغة 95 درجة قد لا تكون كافية للاستخدام الداخلي.
هذا الخيار مناسب للمنازل الخاصة، حيث نادراً ما ترتفع درجات الحرارة فوق الحد المحدد، والتعرض قصير المدى لدرجة حرارة +110 درجة ليس قاتلاً لمادة البولي بروبيلين.
المادة الوحيدة المتبقية هي البولي إيثيلين المتشابك المتين والموثوق، وهو ما يجب استخدامه للتدفئة. ففي نهاية المطاف، الأهم هو استقرار النظام على المدى الطويل، وليس توفير التكاليف المؤقت.
الشرط الأساسي هو نفسه للجميع: وجود وسائل الحماية من الأكسجين.
توفير الأدوات
عند تركيب نظام التدفئة بنفسك، يبرز حتماً سؤال الحصول على الأدوات والوصلات اللازمة. فكل مادة مختارة تقريباً تتطلب مجموعة أدوات خاصة، قد تكون باهظة الثمن.
عند استخدام وصلات الضغط من أي مصنّع، ستحتاج إلى الأدوات المناسبة؛ فاستخدام أدوات أخرى قد لا يضمن جودة التوصيل. وينطبق الأمر نفسه على معدات لحام البولي إيثيلين.
قد توجد حالات لا يكون فيها استئجار المعدات والأدوات ممكنًا. يبدو استخدام حلقات التوصيل لربط أنابيب البولي إيثيلين حلاً عمليًا؛ فكل ما تحتاجه هو مفتاح ربط قابل للتعديل. مع ذلك، يعتبر السباكون المحترفون هذه الطريقة غير موثوقة.
كيفية اختيار قطر أنابيب التدفئة
في حين أن منهجية اختيار المواد واضحة إلى حد ما، فإن اختيار أحجام الأنابيب يتطلب دراسة منفصلة.
- مخطط توزيع التدفئة المختار.
- مقدار مقاومة السطح الداخلي لتدفق سائل التبريد.
- القطر الداخلي لخط الأنابيب.
- معدلات تدفق سائل التبريد.
- قيم التبريد المقدرة عند مرورها عبر المشعات.
- حجم فتحتي مخرج ومدخل الغلاية (هما متطابقتان)
تجدر الإشارة إلى أن الحسابات الحرارية تُعد من بين أكثر الحسابات تعقيداً في مجال البناء. وبدون المعرفة والمهارات المتخصصة، يستحيل إجراؤها بشكل مستقل.
قد تؤدي الأخطاء في هذا الصدد إلى استهلاك مفرط لوقود التدفئة - في أحسن الأحوال. وفي أسوأ الأحوال، قد يؤدي الخطأ إلى عدم كفاية درجات الحرارة الداخلية، مما يستدعي إصلاحًا شاملاً للنظام.
يُعدّ تدفئة المباني أو الشقق مهمة معقدة لا تعتمد فقط على قدرة نظام التدفئة، بل أيضاً على خصائص العزل الحراري للجدران. ويمكن أن يتسرب جزء كبير من الحرارة المتولدة ببساطة عبر الجدران الخارجية غير المعزولة بشكل كافٍ.
من الواضح أن هذه المشكلة يجب معالجتها منذ مرحلة تصميم المبنى. ولا يمكن إلا لمتخصص ذي خبرة أن يصمم تصميمًا عالي الجودة. ومع ذلك، فإن فهم المبادئ الأساسية لتصميم أنظمة التدفئة أمر ضروري، على الأقل لضمان الإشراف المؤهل أثناء التركيب.
وبالتالي، يجب أن يكون الجزء الأولي من المرجل، بغض النظر عن المادة المختارة، معدنياً لمسافة متر واحد على الأقل. أما الجزء الممتد من هناك فيكون مصنوعاً من البلاستيك بنفس القطر الاسمي.
يلي ذلك تفرع خط أنابيب التدفئة، حيث يعتمد حجم الأنبوب على طوله. في أغلب الأحيان، تُستخدم أنابيب ذات قطر اسمي أصغر بمقدار واحد للتفرع. فإذا كان قطر أنبوب التغذية DN 32، فيجب استخدام أنابيب DN 25 بعد التفرع، وهكذا. تُمدد الفروع الفردية على طول أجهزة التدفئة، والتي تُوصل بها باستخدام أنابيب DN 20، وهكذا.
ينطبق هذا الإجراء على أنظمة التدفئة التي تعمل بالجاذبية. وينطبق مبدأ التصميم نفسه على تصميمات أنظمة التدفئة الأفقية التي تستخدم المضخات الحرارية.
لا تزال مسألة تحديد قطر الأنبوب الأنسب للتدفئة غير واضحة: عند تركيب مثل هذه الأنظمة، يتم استخدام مواد بأحجام مختلفة حسب سعتها وتفرعها.
ميزات تدفئة منزل خاص
يعتمد اختيار المواد المستخدمة في أنظمة التدفئة على نوع التدفئة المستخدمة. فعلى سبيل المثال، لا يمكن استخدام الأنابيب البلاستيكية عمومًا في أنظمة التدفئة بالبخار، لأن درجة حرارة تشغيلها محدودة بـ 135 درجة مئوية.
عند استخدام نظام التدفئة المائية، يُعدّ نوع الوقود عاملاً مهماً. فاستخدام غلايات الوقود الصلب يعني إضافة الخشب أو الفحم باستمرار، مما قد يتسبب في ارتفاعات مفاجئة في درجة الحرارة إلى مستويات حرجة. ويتطلب هذا النظام أنابيب معدنية أو أنابيب من البولي إيثيلين المتشابك.
يحاول صاحب المنزل المقتصد استخدام مصادر حرارة متعددة بأنواع وقود مختلفة ليكون في الجانب الآمن، حتى لا يُترك في منزل بارد أثناء حالة طوارئ خلال موسم التدفئة.
