نقاط مهمة في نظام التدفئة تحت الأرضية

يُعتبر نظام تدفئة تحت الأرضية (Underfloor Heating) من أحدث أنظمة التدفئة التي يمكن تركيبها وتنفيذها في أرضية المبنى. هذا النوع من أنظمة التدفئة هو نسخة مطوّرة ومحسّنة من أنظمة التدفئة باستخدام المشعات (الرادياتورات)، ويتوفر بشكل أساسي في نوعين: التدفئة الأرضية بالماء الساخن والتدفئة الأرضية بالكهرباء.

بشكل مبسّط، يعمل نظام التدفئة الأرضية بالماء الساخن من خلال تركيب أنابيب خماسية الطبقات تحت أرضية المبنى، حيث يتم ضخ الماء الساخن الناتج عن الغلاية (البويلر) أو غلاية التدفئة المركزية بواسطة مضخة الدوران داخل هذه الأنابيب. أما في نظام التدفئة الأرضية الكهربائي، فيتم استبدال الأنابيب الخماسية بكابلات حرارية خاصة، حيث يسخن سطح الأرض نتيجة مرور التيار الكهربائي عبر هذه الكابلات.

أنواع نظام تدفئة تحت الأرضية

بشكل عام، يتم تصنيف أنظمة التدفئة تحت الأرضية إلى نوعين رئيسيين:

1. النظام الرطب: في هذا النظام، يتم ضخ الماء الساخن داخل الأنابيب الموجودة تحت الأرضية.
2. النظام الجاف: في هذا النظام، يتم استخدام ملفات كهربائية أسفل الأرضية بدلاً من الأنابيب.

وبصورة أكثر تفصيلًا، هناك ثلاثة أنواع رئيسية لأنظمة التدفئة الأرضية، وهي:

نظام تدفئة تحت الأرضية بالهواء الساخن

نظام تدفئة تحت الأرضية بالهواء الساخن هو نوع من التدفئة الإشعاعية، حيث يتم تمرير الهواء الساخن تحت أرضية المبنى بدلاً من الماء أو العناصر الكهربائية لتدفئة المساحة. في هذا النظام، يتم تسخين الهواء عبر مصدر تدفئة مركزي (مثل فرن هواء ساخن أو وحدة مناولة هواء) ثم يتم توزيعه عبر قنوات مخصصة تحت الأرضية في جميع أنحاء المبنى.

ونظرًا لأن الهواء لا يستطيع الاحتفاظ بالحرارة لفترة طويلة، فإن استخدام هذا النظام في المباني السكنية ليس خيارًا اقتصاديًا وفعالًا من حيث استهلاك الطاقة.

نظام التدفئة الأرضية بالكهرباء

يكون نظام التدفئة الأرضية بالكهرباء اقتصاديًا فقط إذا كانت تكلفة الكهرباء منخفضة، أو إذا لم تتوفر مصادر وقود مثل الغاز الطبيعي بسهولة. في هذا النظام، يتم استخدام الكابلات الكهربائية أو الألواح الحرارية لتوليد الحرارة. وعلى الرغم من أن هذا النظام يتميز بسهولة التركيب، إلا أنه يستهلك طاقة كهربائية عالية، لذا فإنه يُستخدم عادةً في المساحات الصغيرة أو في مشاريع معينة تتطلب تدفئة خاصة.

نظام تدفئة تحت الأرضية بالماء الساخن

يُعتبر نظام تدفئة تحت الأرضية بالماء الساخن الأكثر كفاءة والأكثر شيوعًا مقارنة بالأنظمة الأخرى. في هذا النظام، يتم ضخ الماء الساخن عبر أنابيب خاصة (عادةً مصنوعة من PEX أو PE-RT) مثبتة تحت الأرضية. يتم تسخين الماء بواسطة الغلايات، مضخات الحرارة، أو مصادر التدفئة الأخرى.

آلية عمل نظام التدفئة الأرضية بالماء الساخن

يعمل نظام التدفئة الأرضية بالماء الساخن وفق آلية تعتمد على فرق درجة الحرارة بين داخل وخارج المبنى. فعندما يشعر منظم الحرارة (الثرموستات) بالحاجة إلى التدفئة، يقوم بتشغيل نظام التسخين ورفع درجة حرارة الماء إلى المستوى المحدد مسبقًا. بعد ذلك، يتم إرسال الماء الساخن إلى حجرة المزج، حيث يتم خلطه بالماء العائد الذي فقد جزءًا من حرارته أثناء دورانه في الأنابيب، للوصول إلى درجة الحرارة المطلوبة للمساحة المستهدفة.

تقوم مضخة الدوران (Circulator Pump) بضخ الماء المختلط عبر الأنابيب المدفونة تحت الأرضية، لينقل الحرارة إلى أرضية المبنى. يتم تحديد كثافة الأنابيب أو الكابلات الحرارية المستخدمة بناءً على الظروف المناخية للمنطقة، وفقًا لحسابات المهندسين المختصين بأنظمة التدفئة ونقل الحرارة.

لضمان الأداء الأمثل لنظام التدفئة الأرضية في ظروف درجات الحرارة المختلفة، يتم عادة ضبط درجة حرارة الغلاية أو نظام التدفئة المركزي في الفلل أو المباني عند درجة حرارة تتراوح بين 35 و 43 درجة مئوية.

ونظرًا لأهمية اختيار المضخة المناسبة لنظام تدفئة تحت الأرضية بالماء الساخن، سيتم استعراض خصائص مضخات التدفئة الأرضية وكيفية اختيارها.

مضخة التدفئة الأرضية

تُعد مضخة التدفئة الأرضية من المكونات الأساسية التي تتولى مهمة ضخ الماء الساخن في أنابيب الأرضية، حيث تعمل على نقل الماء من مصدر التسخين (مثل الغلاية أو مضخة الحرارة) إلى شبكة الأنابيب المدفونة تحت الأرضية.

بدون المضخة، لا يمكن للماء أن يدور بشكل صحيح داخل النظام، مما يؤدي إلى عدم توزيع الحرارة بشكل متساوٍ. تلعب المضخة دورًا أساسيًا في تنظيم تدفق الماء، مما يساعد على الحفاظ على درجة الحرارة المناسبة في جميع أجزاء النظام.

تتميز بعض المضخات الحديثة بوجود محركات عاكس (إنفرتر)، مما يسمح بتعديل سرعة الضخ وفقًا لمتطلبات التدفئة الفعلية، مما يؤدي إلى تقليل استهلاك الطاقة. تعمل هذه المضخات عادةً بمستويات ضجيج منخفضة وتوفر كفاءة طاقة عالية.

أنواع المضخات المستخدمة في أنظمة التدفئة الأرضية

عند اختيار مضخة مناسبة لنظام التدفئة الأرضية، يجب مراعاة العوامل التالية:

• معدل التدفق (التصريف): يجب أن يكون تدفق الماء متناسبًا مع احتياجات التدفئة في المبنى. يتراوح عادةً بين 1 و 4 متر مكعب في الساعة.
• الارتفاع (الضغط الهيدروليكي): يجب أن يكون متناسبًا مع فقدان الضغط في النظام، والذي يتراوح عادةً بين 4 و 8 أمتار من عمود الماء.
• استهلاك الطاقة: يفضل استخدام المضخات الموفرة للطاقة والتي تعمل بسرعات متغيرة لتقليل تكاليف الكهرباء.
• التوافق مع النظام: يجب أن تكون المضخة متوافقة مع نوع الغلاية، وعدد الحلقات (Loops) الخاصة بالأنابيب، والمساحة الإجمالية للنظام.

مضخة الدوران (Circulator Pump)

تُعد مضخة الدوران أكثر أنواع المضخات شيوعًا في أنظمة التدفئة الأرضية، حيث تعمل على ضخ الماء الساخن باستمرار عبر الأنابيب. من أشهر العلامات التجارية لمضخات الدوران في أنظمة التدفئة الأرضية بالماء الساخن:

• آرمسترونغ (Armstrong)
• فيلو (Wilo)
• داب (DAB)
• جراندفوس (Grundfos)
• سمنان إنرجي (Semnan Energy)

المضخة ذات السرعة المتغيرة

تعمل المضخة ذات السرعة المتغيرة على ضبط سرعتها تلقائيًا بناءً على احتياجات النظام، مما يجعلها أكثر كفاءة من المضخات ذات السرعة الثابتة. تعتبر هذه المضخات خيارًا مثاليًا لأنظمة التدفئة الذكية والمتقدمة.

المضخة عالية الضغط

تُستخدم المضخات عالية الضغط في أنظمة التدفئة الأرضية بالمباني متعددة الطوابق أو في المساحات الكبيرة، حيث توفر تدفقًا وضغطًا أعلى لضمان التوزيع المتساوي للحرارة.

مقارنة بين أنواع أنظمة التدفئة تحت الأرضية

يوضح الجدول أدناه مقارنة بين الأنواع الثلاثة الرئيسية للتدفئة الأرضية، وهي التدفئة المائية والهوائية والكهربائية، وفقًا لأهم العوامل:

النتيجة:

• إذا كنت تبحث عن نظام اقتصادي وقليل الاستهلاك على المدى الطويل: فإن التدفئة الأرضية المائية هي الخيار الأفضل، لكنها تتطلب تكلفة تركيب أولية مرتفعة.
• إذا كنت بحاجة إلى تدفئة سريعة وكان لديك نظام هواء ساخن موجود مسبقًا: فإن النظام الهوائي قد يكون خيارًا مناسبًا، لكنه يستهلك طاقة كبيرة.
• إذا كنت ترغب في تدفئة أماكن صغيرة مثل الحمام أو غرفة النوم أو المطبخ وتريد تركيبًا سهلًا: فإن النظام الكهربائي هو الحل الأفضل، لكنه قد يكون مكلفًا للمساحات الكبيرة بسبب ارتفاع تكلفة الكهرباء.

تنفيذ نظام تدفئة تحت الأرضية

يتطلب تنفيذ نظام تدفئة تحت الأرضية معرفة تقنية ومهارات عملية. فيما يلي توضيح موجز لكل ما يجب معرفته حول تنفيذ هذا النظام:

• يجب أن يتم إعداد المخطط العام لغرفة المحركات من قِبل مهندس التمديدات الميكانيكية عند تركيب نظام التدفئة الأرضية.
• عند تشغيل النظام، يجب الانتباه إلى زيادة درجة حرارة الماء الداخل إلى النظام، حيث يجب أن تكون هذه الزيادة تدريجية لتجنب الإجهاد الحراري على الأنابيب، والغلاية، والطبقة الخرسانية في أرضية الوحدة.
• عند تركيب الأنابيب، تأكد من عدم مرورها فوق بعضها البعض أو تحت الجدران.
• الأنابيب الخضراء (البولي بروبيلين) ليست خيارًا مناسبًا لتوفير التدفئة الأرضية، لأنها عرضة للتسرب والتشقق.
• لا يمكن استخدام وصلات مثل المحملات الثلاثية في أنظمة التدفئة الأرضية داخل الأرضية نفسها.
• بعد تنفيذ نظام التدفئة الأرضية بشكل صحيح وإجراء اختبار الضغط والتأكد من عدم وجود تسرب، يمكن تنفيذ عملية صب الخرسانة. يجب أن تتكون مونة الخرسانة من مواد ذات حبيبات دقيقة.
• إذا كان سمك طبقة الخرسانة أكبر من المطلوب، فلن يتم توفير التدفئة المطلوبة بكفاءة.
• يجب أن تبقى الطبقة الخرسانية لمدة أسبوع دون تعرّضها للأحمال الثقيلة، كما يجب أن تجف تمامًا قبل الاستخدام.
• يجب أن يتدفق الماء الساخن في كل دائرة بشكل منفصل.
• يجب تركيب صمام تنفيس الهواء على المجمع العائد.
• يجب أن يكون المجمع العائد أعلى من المجمع المتجه، لأن ذلك يساعد على إخراج الهواء المحتبس في النظام بشكل أفضل.
• يجب أن يكون التباعد بين الأنابيب وطول الدوائر مطابقًا للمخططات الهندسية المعتمدة.

لأيّ المباني يكون نظام التدفئة الأرضية مناسبًا؟

يُعدّ هذا النوع من أنظمة التدفئة قابلًا للتنفيذ في معظم المباني والمساحات ذات الاستخدامات المختلفة. فيما يلي قائمة بالمباني التي تكون مناسبة لتركيب وتشغيل أنظمة التدفئة الأرضية، إضافةً إلى استخداماتها المتعددة:

• المباني السكنية، لا سيّما الفلل في المناطق الرطبة.
• المرافق الرياضية مثل أحواض السباحة، ملاعب التنس، كرة القدم، الجولف وغيرها، بهدف تجفيف الأرضيات ومنع تجمّدها.
• الممرات، المنحدرات، حظائر الطائرات، مدارج المطارات، الأسطح وغيرها، حيث يتم استخدامها لتجفيف الأرضيات، إذابة الثلوج والجليد، ومنع التجمّد.
• في حظائر الدواجن، حيث يساعد هذا النظام على تقليل استهلاك الطاقة والحفاظ على الحرارة في المستويات المنخفضة، كما يُقلّل من الرطوبة السطحية مما يُساهم في الحدّ من انتشار الأمراض الحيوانية.
• في الصناعات المختلفة مثل الصناعات الدوائية والصناعات الغذائية.
• في الأماكن العامة مثل المدارس، الفنادق، البيوت الزجاجية (الصوبات الزراعية)، المتاحف، المطاعم، دور السينما، المتاجر، المعالم التاريخية، والمساجد.

وأخيرًا، نظرًا لعدم حاجته إلى تكاليف صيانة وإصلاح، يُعدّ هذا النظام الخيار الأمثل للمصانع.

مزايا نظام تدفئة تحت الأرضية

مقارنةً بأنظمة التدفئة الأخرى مثل وحدات الفان كويل، المشعات الحرارية (الرادياتورات)، والمدافئ، يتميّز نظام تدفئة تحت الأرضية بكفاءة أعلى في استهلاك الطاقة وبتوفير مزيد من الراحة لسكان المبنى. وتشمل هذه المزايا ما يلي:

• تقليل استهلاك الوقود.
• إلغاء تكلفة صيانة المشعات الحرارية (الرادياتورات) والصمامات الخاصة بها.
• توفير حرارة موحّدة ومريحة.
• حرية أكبر في تصميم الديكور الداخلي للمبنى.
• استخدام رغوة عازلة للحرارة والصوت.
• تدفئة فعّالة ومريحة.
• جفاف دائم لأرضية المكان.
• أمان وراحة أكبر.
• توفير استهلاك الطاقة.

عيوب نظام تدفئة تحت الأرضية

كما هو الحال مع أيّ نظام آخر، فإنّ أنظمة التدفئة الأرضية لها بعض العيوب التي يجب أخذها بعين الاعتبار، وأهمّها:

• بطء في تدفئة المكان واستجابة حرارية متأخرة.
• تعقيد في عملية التركيب، مما يتطلب فنيين ذوي خبرة وكفاءة عالية.
• يعتمد على نوع الأرضية المناسبة للتدفئة الأرضية.
• يحتاج إلى زيادة ارتفاع الأرضية في المبنى.
• ارتفاع استهلاك الكهرباء في الأنظمة الكهربائية.

قوانين التدفئة الأرضية

في الواقع، لا توجد قوانين منفصلة ومحددة لأنظمة التدفئة الأرضية، لكن هناك مجموعة من المعايير الفنية واللوائح الدولية والوطنية التي يجب الالتزام بها لضمان التصميم السليم، التركيب الصحيح، والتشغيل الآمن لهذه الأنظمة. تختلف هذه المعايير من دولة إلى أخرى، لكنها تشمل بشكل عام ما يلي:

القوانين الدولية لأنظمة التدفئة الأرضية

تشمل القوانين الدولية لأنظمة التدفئة الأرضية ما يلي:

• EN 1264 (المعيار الأوروبي): يشمل عدة أجزاء تغطي تصميم، تنفيذ، واختبار أداء أنظمة التدفئة الأرضية.
• ISO 11855: معيار دولي يختص بأنظمة التدفئة والتبريد الإشعاعي، حيث يحدد متطلبات التصميم والتشغيل.
• معايير ASHRAE: تقدم الجمعية الأمريكية لمهندسي التدفئة والتبريد وتكييف الهواء (ASHRAE) إرشادات حول كفاءة الطاقة والتصميم الأمثل.

القوانين الوطنية للتدفئة الأرضية في بعض الدول

• إيران: تعتمد على معايير منظمة النظام الهندسي ولوائح البناء الوطنية، وخاصةً المبحثين 14 و16 المرتبطين بالأنظمة الميكانيكية.
• الولايات المتحدة الأمريكية: تخضع لنظام IECC (كود حفظ الطاقة الدولي)، بالإضافة إلى معايير UL الخاصة بمعدات التدفئة الأرضية الكهربائية.
• ألمانيا: تعتمد معايير DIN 4725 وDIN 18560، التي تحدد تفاصيل التصميم والمواد المستخدمة.
• المملكة المتحدة: تعتمد المعيار BS EN 1264 ولوائح CIBSE التي تحدد متطلبات التصميم المثلى للتدفئة الأرضية.

أهم اللوائح والمعايير لأنظمة التدفئة الأرضية

• الحد الأقصى لدرجة حرارة سطح الأرضية: يجب ألا تتجاوز 29°C في الأماكن السكنية، و35°C في الحمامات وأحواض السباحة.
• سمك ونوعية العزل الحراري للأرضية: لتقليل فقدان الطاقة الحرارية، يجب استخدام مواد عازلة تتوافق مع المعايير الدولية.
• ضغط ودرجة حرارة الماء في الأنظمة المائية: تكون درجة حرارة الماء عادةً بين 40-50 درجة مئوية، وضغط التشغيل يتراوح بين 2 إلى 4 بار.
• مسافات وترتيب الأنابيب: تعتمد المسافة بين الأنابيب على نوع المبنى، المناخ، والاستخدام، وتكون عادةً بين 10-30 سم.
• اختبار الضغط قبل التشغيل: يُشترط إجراء اختبار ضغط للأنابيب المائية عند 5-6 بار لمدة 24 ساعة قبل التشغيل.

يُسهم الالتزام بهذه اللوائح في تحسين كفاءة استهلاك الطاقة، زيادة كفاءة النظام، ومنع المشكلات مثل تشقق الأرضيات، تسرب المياه، أو انخفاض كفاءة التشغيل.

تكلفة نظام تدفئة تحت الأرضية

تعتمد تكلفة نظام تدفئة تحت الأرضية على نوع العلامة التجارية للمعدات والمواد المستخدمة، ويتم احتسابها لكل متر مربع، بما في ذلك المواد، التصميم، والتنفيذ. كما أن تركيب وتشغيل هذا النظام يتأثر بعدة عوامل، منها:

• نوع استخدام المبنى
• تصميم المبنى ومعماره
• المساحة الفعلية القابلة للتدفئة داخل المبنى
• نوع وجودة المعدات والمواد المستخدمة
• الظروف المناخية لموقع المشروع

ملخص لأهم النقاط حول نظام التدفئة الأرضية

ما سبق ذكره يُعد ملخصًا لأهم الجوانب التي يجب معرفتها قبل اختيار، شراء، وتركيب أنظمة التدفئة الأرضية.
للاستفسار حول شراء المعدات، الأنابيب، والوصلات اللازمة لأنظمة التدفئة الأرضية في الفلل أو المشاريع المختلفة، يُمكنكم التواصل مع قسم أنظمة التدفئة وغرف المراجل في شركة دماتجهیز خلال أوقات الدوام الرسمي عبر الهاتف: 021-88822550.
كما يمكنكم الاطلاع على مزيد من المعلومات من خلال قراءة المقال "الأساسيات العامة لمنشآت المباني والتدفئة المركزية".

«المعرفة تغذي الخيارات الأفضل»

علامة تجارية مسجلة ورخص أعمال معتمدة صادرة عن اتحاد الأعمال الافتراضية وصناعة معدات التدفئة والتهوية وتكييف الهواء.

مشاركة DamaTajhiz HVAC في المعارض الدولية لمعدات التدفئة والتهوية وتكييف الهواء والمرافق الإنشائية تُظهر نطاقها العالمي واهتمامها بالصناعة.

نتطلع إلى مكالمتكم وفرصة اللقاء معكم

مشاركة هذا المحتوى لنشر المعرفة