گرمایش از کف چیست؟

گرمایش از کف چیست؟ سیستم گرمایش از کف با تنوع کاربری زیاد و مصرف پایین انرژی در سیستم های گرمایش نسبت به سیستم های موجود نظیر رادیاتور ، فن کویل ، بخاری گازی و ... تقریبا بی رغیب می باشد. در این مطلب با گرمایش از کف چیست ؟ عملکرد، مزایا و معایب استفاده از سیستم گرمایش از کف بررسی کرده ایم تا با آگاهی از تمامی جنبه ها و شناخت کامل بتوانید بهترین محصول متناسب با نیاز خود را انتخاب و خریداری نمایید.

به دنبال پیشرفت روز افزون تکنولوژی و ابداع و عرضه روشهای نوین سرمایش و گرمایش ساختمان ها ، در سالهای اخیر روشی برای گرم کردن خانه ها استفاده میشود که در آن خبری از رادیاتور ، فن کویل ، هواساز و مانند آن نیست . در این روش یک عامل توزیع یا تولید حرارت مانند لوله های آب گرم یا المنت های حرارتی در کف محیط گسترده شده و گرما را از سمت کف به طور یکنواخت در محیط توزیع میکند .

این روش به نام "گرمایش از کف" یا گرمایش تابشی نامیده میشود و به دلیل مزایای فراوانی که دارد با استقبال فراوانی مواجه شده است . طبق آمار ارائه شده در حدود نیمی از منازل مسکونی در کشورهایی مانند آلمان ، اتریش و دانمارک با این روش گرم میشوند.

در این مقاله، به بررسی مفهوم گرمایش از کف، مزایا و عیوب آن، و نحوه عملکرد این سیستم پرداخته خواهد شد.

چرا گرمایش از کف؟

همانطور که میدانیم چگالی هوا پس از گرم شدن کاهش میابد و اصطلاحا هوا سبک تر شده و به سمت سطوح بالایی محیط حرکت میکند بنابراین در یک اتاق بسته دمای هوای نزدیک به کف همواره کمتر از دمای هوا در سطوح بالایی یک محیط است . طبق بررسی های انجام شده در یک سیستم گرمایش متداول تا 70 درصد از گرمای تولید شده در نزدیکی سقف جمع میشود این در صورتی است که نیاز به گرما در نزدیکی کف بیشتر از سطوح بالایی است .

اگر عامل تولید و توزیع حرارت به نوعی انتخاب شود که گرما در کف تولید و توزیع شود ، با مقدار حرارت و دمای کمتری میتوان به شرایط آسایش در یک محیط داخلی دست یافت. از طرفی در میان روش های سه گانه انتقال حرارت شامل هدایت حرارتی ، جابه جایی و تابشی ، بدن انسان و موجودات زنده با روش انتقال حرارت تابشی انس بیشتری داشته و انتقال حرارت از این روش دلپذیرتر است . 

 اولین تجربه انسان در استفاده از گرمایش از کف به روم باستان برمیگردد رومی ها کف خانه های خود را به صورت دو جداره میساختند و با عبور دادن دود آتش از میان فضای خالی بین این دو لایه کف ، خانه را گرم میکردند  این روش بعدها در میان کشورهای شرق آسیا نیز رواج پیدا کرد . هم اکنون نیز استفاده از سیستم های گرمایش از کف مدرن در این کشورها جایگاه ویژه ای داشته و طبق آمار ارائه شده در حدود 90 درصد منازل مسکونی در کشور کره جنوبی از گرمایش از کف استفاده میکنند . 

به طور کلی از سه روش در گرمایش از کف استفاده میشود .

1. گرمایش از کف با استفاده از آب گرم
2. گرمایش از کف با استفاده از هوای گرم
3. گرمایش از کف با استفاده از المنت الکتریکی

به دلیل پایین تر بودن قابل توجه ظرفیت حرارتی هوا نسبت به آب ، گرمایش از کف با استفاده از هوای گرم رواج چندانی ندارد و استفاده از آن شاید صرفا محدود به زمان هایی باشد که استفاده از آب در کف مجاز نباشد گرمایش از کف به روش الکتریکی نیز صرفا در مناطقی با تعرفه برق پایین و یا مناطقی که دسترسی به سوختهای فسیلی جهت ایجاد یک تاسیسات حرارتی ممکن نباشد ، توجیه پذیر است. اما گرمایش از کف با آب  گرم بسیار متداول و مرسوم است .

در سیستمهای گرمایش از کف بر پایه آب ،  آب گرم از طریق منبع تولید حرارت که میتواند موتورخانه ، پکیج و یا کلکتورهای خورشیدی باشد وارد لوله هایی که به صورت U شکل در کف اجرا شده اند شده و به این طریق گرما به محیط داخل منتقل میشود . جنس لوله های کار شده در کف معمولا از نوع لوله های سه لایه و پنج لایه ، ترکیب فلز و پلیمر است . 

نحوه آرایش لوله های کف خواب برای رسیدن به حداکثر بهره وری اهمیت فراوانی دارد. معمولا در چیدمان لوله ها مسائلی از جمله ابعاد اتاق و بار حرارتی فضا ، سهولت اجرای لوله کشی و عدم تداخل با سایر لوله ها و موانع موجود در زمین ، نوع پوشش کف و عمق کارگذاری لوله و فاصله لوله ها از هم و همچنین بارهای ثقلی وارد بر لوله در نظر گرفته میشود .

در یک سیستم گرمایش از کف عمق لوله های کار شده بسیار مهم است و هرچه عمق کارگذاری لوله ها از کف تمام شده بیشتر باشد نیاز به بالاتر بردن دمای آب درون لوله ها است. معمولا دمای آب درون لوله ها در محدوده 30 درجه سانتیگراد تنظیم میشود و حداکثر دمای مجاز در سیستم گرمایش از کف با آب 55 درجه سانتی گراد توصیه شده است . 

ضخامت و قطر لوله ها تاثیر زیادی بر میزان گرمای منتقل شده به محیط داخل ندارد و درنتیجه میتوان با لوله هایی با قطر کمتر به گرمایش مطلوب رسید . این مساله علاوه بر کاهش هزینه های اولیه طرح موجب میشود تا ضخامت مصالح برای پر کردن فاصله بین لوله ها و روی آنها کم باشد و در نتیجه بار مرده کف کم شده و ساختمان سبک تر ساخته شود . در اجرای لو له های گرمایش از کف باید دقت نمود تا سطح زیرین لوله با عایق مناسب پوشش داده شود تا گرما از این سمت هدر نرود.

دامنه ی کاربرد سیستم گرمایش از کف

سیستم گرمایش از کف را میتوان تقریبا برای تمامی کاربری ها و محیط ها اعم از مسکونی ، اداری و تجاری نظیر سالنهای ورزش و استخرها ، مساجد و زیارتگاه ها ، انبارها و سالنهای صنعتی ، منازل مسکونی ، مراکز خرید و ... به کار برد . یکی از کاربری های بسیار خوب سیستم گرمایش از کف برای سیستم ذوب برف برای پارکینگ ها ، زمینهای ورزشی و مانند آن است که تقریبا این کاربری سیستم گرمایش از کف بی رقیب است .

مصرف انرژی در سیستم گرمایش از کف

مصرف انرژی در سیستم های گرمایش از کف نسبت به اکثر سیستمهای موجود نظیر رادیاتور ، فن کویل ، بخاری گازی و ... کمتر است . این اختلاف مصرف انرژی بسته به نوع سیستم مورد استفاده و کیفیت مصالح و نحوه اجرا متغییر و به طور متوسط در حدود 20 تا 30 درصد کمتر خواهد بود. کمتر شدن مصرف انرژی ناشی از چند مساله است .

اولا همانطور که گفته شد در یک سیستم گرمایش از کف ، جریان گرما در قسمت پایینی سطوح توزیع میشود و از تجمع و هدر رفت بی مورد گرما در ارتفاع که عملا بلا استفاده است جلوگیری میشود این مساله باعث میشود با مقدار انرژی حرارتی کمتری محیط داخل به دمای آسایش برسد .

ثانیا اینکه طبق بررسی های مفصل صورت گرفته و آزمایشات انجام شده در زمان استفاده از یک سیستم گرمایش از کف و یا هر نوع سیستم گرمایشی تابشی دیگر ، رسیدن به دمای آسایش در محیط داخل در دمای پایین تری حاصل میشود مثلا اگر در یک سیستم گرمایشی با رادیاتور یا فن کویل دمای اسایش در 22 درجه سانتی گراد به دست آید ، در سیستم گرمایش از کف در دمای 20 درجه سانتی گراد به این شرایط خواهیم رسید .

 این مساله جدای از این است که در سیستم گرمایش از کف ساکنین یک واحد مسکونی مستقیما با منبع توزیع حرارت در تماس هستند که این مساله نیز به طور مضاعف موجب کاهش دمای مورد انتظار است . طبق بررسی صورت گرفته به ازای کاهش هر 1 درجه سانتی گراد دمای محیط داخل ، در حدود 6 درصد انرژی حرارتی کمتری مصرف میشود .

 ثالثا دمای آب در سیستم گرمایش از کف کمتر از سایر سیستمهای حرارت مرکزی است. در یک سیستم گرمایش از کف دمای آب در گردش در حدود 30 درجه و ماکزیمم 55 تا 60 درجه خواهد بود ولی در سایر سیستمهای مرسوم دمای آب متوسط 65 تا 85 درجه و گاها بالاتر نیز خواهد بود. تنظیم دما در درجه پایین تر موجب کارکرد سیستم گرمایش پکیج یا دیگ در دمای پایین تر و کاهش دمای گازهای خروجی خواهد بود البته باید توجه داشت صرف پایین بودن دمای آب موجب صرفه جویی نخواهد شد و حتی در برخی موارد مضر خواهد بود ولی تکنولوژی ساخت سیستم تولید حرارت ( پکیج یا دیگ ) در این مساله تاثیر گذار است.

کنترل دما در سیستم گرمایش از کف

کنترل دما در سیستم گرمایش از کف میتواند به صورت دستی، مکانیکی و الکتریکی باشد. در سیستم کنترل دمای دستی ، با باز و بسته کردن شیر آلات کنترلی متصل به کلکتور توزیع میتوان حرارت را کنترل نمود. در سیستم کنترل مکانیکی دمای هوا به وسیله ی ترموستات محیطی حس شده و فرمان قطع و وصل به صورت به شیرهای مربوطه داده میشود . و در سیستم کنترل برقی نیز قطع و وصل به وسیله فرمان الکتریکی و شیر های اتوماتیک صورت میپذیرد .

مزایای استفاده از سیستم گرمایش از کف

استفاده از سیستم گرمایش از کف یکی از روش‌های نوین و موثر در فضاهای مسکونی و تجاری است که به مفهوم مدرنیته و راحتی در سیستم‌های گرمایشی اشاره دارد. این سیستم با ارائه مزایا و ویژگی‌های خاص، توانسته است جایگاه محبوبی را در بازار به دست آورد. در ادامه، به برخی از مزایای استفاده از سیستم گرمایش از کف پرداخته خواهد شد:

1. به دلیل ضخامت مصالح موجود در کف ، جرم و وزن بالای مصالح موجب بالا رفتن جرم حرارتی و توان ذخیره سازی گرما در کف شده و اینرسی حرارتی آن نیز بالا خواهد رفت . این مساله هم از نقاط قوت و هم از نقاط ضعف سیستم گرمایش از کف است . نقطه قوت این مساله این است که حجم زیادی از انرژی گرمایی در کف ذخیره خواهد شد که در نتیجه آن اولا در صورت بروز مشکل و خاموشی سیستم تا مدتی کف گرم و جریان انرژی حرارتی به سمت محیط داخل برقرار خواهد بود و ثانیا گرمای منتشر شده از کف با ثبات بیشتر و توزیع دمای یک نواختی خواهد بود . نقطه ضعف این مساله این است که در زمان راه اندازی اولیه مدت زمان زیادی طول میکشد تا سیستم به دمای مدنظر برسد.
2. در سیستم گرمایش از کف به دلیل عدم وجود رادیاتور و فن کویل و سایر وسایل توزیع حرارت ، در چیدمان وسایل و دکوراسیون منزل آزادی عمل بیشتر وجود دارد و چیدمان وسایل مقید و محدود به این وسایل نخواهد بود . از طرفی مانند زمانی که از رادیاتور استفاده میشود ، لبه تیزی وجود ندارد به همین جهت میتواند گزینه مناسبی برای محلهایی مانند محل بازی و نگهداری کودکان ، سالمندان و بیماران خاص باشد .
3. در سیستمهای متداول حرارت مرکزی بعضا اتفاق میافتد که لوله های حرارت مرکزی با ضخامت بالا از کف عبور کند و این مساله باعث میشود که نیاز به پر کردن کف و در نتیجه سنگین ساختمان و افزایش بار مرده ساختمان شود اما در گرمایش از کف لوله به کار رفته با سایز پایین بوده و پر شدن روی لوله نیز با مصالح سبک صورت میپذیرد . همانطور که اشاره شد افزایش سایز لوله در سیستم گرمایش کف تاثیر چندانی بر افزایش ظرفیت حرارتی نخواهد داشت .
4. در سیستم گرمایش از کف به دلیل تماس مستقیم افراد با منبع توزیع حرارت ، شرایط آسایش در درجه حرارت پایین تری به دست میآید از طرف دیگر توزیع حرارت نیز در کف بوده و عملا پرت حرارتی کمتر خواهد بود در نتیجه صرفه جویی در مصرف انرژی اتفاق خواهد افتاد .
5. زمانی که از رادیاتور استفاده میشود مشاهده میشود که در قسمت بالای رادیاتور دوده سیاه رنگ بر روی دیوار تشکیل میشود که این مساله حاصل گرم شدن هوای محیط بالای رادیاتور و در نتیجه جذب دوده و آلودگی هوا است گاهی اوقات برخی از ذرات معلق در هوا نیز در برخورد با سطوح داغ رادیاتور سوخته که میتواند سمی باشد . در سیستم گرمایش از کف اولا دمای سطوح تا حدی که موجب تولید دوده شود بالا نمیرود و ثانیا انتقال حرارت عمدتا به روش تابشی است و نه همرفت یعنی ما مستقیما هوا را گرم نمیکنیم بلکه با تابش به سطوح و افراد مستقیما آنها را گرم میکنیم. گرم نکردن مستقیم هوا موجب میشود تا دوده ای در فضای داخل تشکیل نشود.
6. گرم نشدن مستقیم و تا دمای بالای هوا باعث میشود که هوا رطوبت زیادی از دست ندهد که این موضوع نیز موجب میشود هوای با کیفیت تر و با رطوبت نسبی قابل قبول تری داشته باشیم .
7. گرم شدن زمین در سیستم گرمایش از کف موجب جلوگیری از لانه کردن برخی از حشرات موذی در کف میشود . همچنین در صورت وجود رطوبت ، بلافاصله کف خشک میشود . 
8. در فصل زمستان گرم بودن پاها و معتدل تر بودن دمای اندام فوقانی نظیر سر از نظر روانی مطلوب و از جهت پزشکی مفید است . برخی از افراد که تجربه استفاده از کرسی را دارند لذت حاصل از گرم بودن پاها در یک شب سرد زمستانی را فراموش نمیکنند . گرم بودن پاها در زمستان موجب جلوگیری از لخته شدن خون و بروز سکته های ناخواسته میشود . همچنین گرمایش از کف برای بیماران روماتیسمی بسیار مفید و مناسب خواهد بود و به دلیل تغییرات کمتر دما و کم نشدن محسوس رطوب هوا برای بیماران تنفسی نظیر آسم و ... نیز مناسب خواهد بود .
9. در سیستم گرمایش از کف میتوان از منابع حرارتی متفاوتی نظیر موتورخانه ، پکیج و یا انرژی خورشیدی استفاده کرد و نیازی به گردش آب با دمای بالا نیست .

پیشنهاد مطالعه: آموزش نصب رادیاتور

معایب استفاده از سیستم گرمایش از کف

هرچند که سیستم گرمایش از کف دارای مزایا و ویژگی‌های جذابی است، اما همواره با معایب و چالش‌ها نیز همراه است. در ادامه به برخی از معایب استفاده از سیستم گرمایش از کف اشاره خواهیم کرد:

1. یکی از معایب سیستم گرمایش از کف وجود حجم و مقدار زیادی از لوله مملو از آب در کف ساختمان است این مساله باعث میشود اولا احتمال بروز نشتی آب و به دنبال آن خسارات ناشی از این مساله مضاعف شود و از طرفی امکان ایجاد تغییرات در کف در حین بازسازی ساختمان وجود نداشته باشد . به دلیل وجود این لوله ها در کف امکان تداخل با سایر تاسیسات دفنی نظیر لوله های آب و برق نیز وجود دارد و اگر این مشکل در حین اجرا حل شود در صورت نیاز به تعمیرات کار مشکل و هزینه تعمیرات بالا خواهد بود . خطر نشتی آب در سیستم گرمایش از کف برای طبقه پایین باید همواره لحاظ شود و استفاده از این سیستم برای محلی که طبقه زیرین آن دارای تجهیزات و تاسیساتی است که نسبت به مساله نشتی آب آسیب پذیری بالایی دارد مناسب به نظر نمیرسد و در صورت استفاده رعایت تمهیدات ویژه ضروری است .
2. همانطور که قبلا اشاره شد زمان راه اندازی سیستم گرمایش از کف نسبت به سایر سیستمهای متداول بالاتر است . از این جهت استفاده از سیستم گرمایش از کف برای محیطهایی که به تناوب و هر بار به مدت محدودی مورد استفاده قرار میگیرد مناسب نخواهد بود. فرض کنیم یک سالن جلسه یا آمفی تئاتر بناست هر چند ماه یک بار و هر بار به مدت چند ساعت مورد استفاده قرار گیرد در این صورت استفاده از سیستم گرمایش از کف برای چنین پروژه ای مناسب نیست. در صورت استفاده از سیستم گرمایش از کف برای چنین فضایی یا باید سیستم در زمان های خالی بودن سالن فعال باشد که موجب هدر رفت بی مورد انرژی خواهد شد و یا در هر بار استفاده زمان زیادی را برای گرم شدن ابتدایی اختصاص داد که هر دو مورد غیر مطلوب و اشتباه است. برای چنین پروژه ای استفاده از یک دستگاه هواساز یا زنت مناسب تر به نظر میرسد.
3. سیستم گرمایش از کف هزینه اجرای اولیه بالاتری نسبت به بسیاری از سیستمهای حرارتی مرسوم دارد ولی باید به این نکته توجه نمود که اولا هزینه تعمیر و نگه داری خاصی ندارند و ثانیا استفاده از این سیستم موجب افزایش مرغوبیت ساختمان و ارزش افزوده ملک خواهد شد.
4. یکی از مسائلی که در زمان استفاده از سیستم گرمایش از کف وجود دارد مساله تولید آب گرم مصرفی است . همانطور که گفته شد آب در گردش در مدار لوله های سیستم گرمایش از کف پایین و به طور متوسط در حدود 30 درجه و حداکثر 55 تا 60 درجه خواهد بود. این دمای آب برای گرم کردن آب گرم مصرفی مناسب نخواهد بود . بنابراین در زمان استفاده از سیستم گرمایش از کف باید برای تامین آب گرم مصرفی از روش دیگری استفاده نمود. استفاده از دو دستگاه پکیج مجزا ، استفاده از یک دیگ و یک مبدل ثانویه برای مدار گرمایش از کف ، استفاده از موتورخانه با دو دیگ و دو مدار مجزا (یکی برای تولید آب گرم مصرفی و دیگری برای تولید آب گرم مصرفی ) و استفاده از یک آب گرمکن در کنار سیستم حرارتی اصلی راهکارهای تامین آب گرم مصرفی در سیستم گرمایش از کف هستند.

نتیجه گیری برای استفاده از گرمایش کف

هر سیستم حرارتی و برودتی دارای نقاط ضعف و قوتی است که بسته به نوع کاربری توسط متخصصین پیشنهاد میشوند . استفاده از گرمایش از کف فواید فراوانی دارد اما در کنار این مزایا باید به محدودیت های گرمایش از کف نیز توجه نمود . مهمترین مساله ای که در سیستم گرمایش از کف باید در نظر گرفت مساله طراحی و اجرای صحیح سیستم است. اگر سیستم گرمایش از کف درست و بهینه طراحی و اجرا نشود نه تنها مزایای آن شامل حال بهره بردار نخواهد شد بلکه موجب اتلاف منابع مالی و هدر رفت انرژی و دور شدن از شرایط آسایش خواهد شد.

با تشکر از اعتماد شما، مشاورین فروشگاه اینترنتی بامین تهویه آماده ی پاسخ گویی به سوالات شما می باشند.
بامین تهویه تخصصی ترین وب سایت کشور در زمینه تأسیسات