سیستم گرمایش از کف که انتقال حرارت به صورت تشعشعی (تابشی) سهم زیادی در فرآیند گرمایشی آن دارد، در مقایسه با سایر سیستم‌های حرارتی، در صرفه جویی و بهینه سازی مصرف انرژی و آسایش ساکنان ساختمان‌ها، دارای نقاط قوت بسیاری است. در سال‌های اخیر، سیستم گرمایش از کف در کشورهای اروپائی و آمریکا بسیار متداول شده است. دلیل این گسترش روز افزون بهینه بودن مصرف انرژی، توزیع یکسان گرما در تمامی سطح و فضا و دوری از مشکلات موجود در سایر روش‌ها، به عنوان مثال سیاه شدن دیوارها، گرفتگی و پوسیدگی لولهها و… است.
انواع روش‌های گرمایش از کف
گرمایش با هوای گرم
گرمایش با جریان الکتریسیته
گرمایش با آب گرم
هوا نمی‌تواند گرما را برای مدت زمان زیادی در خود نگاه دارد، لذا روش هوای گرم در کاربری های مسکونی چندان مقرون به صرفه نخواهد بود. روش الکتریکی نیز فقط زمانی مقرون به صرفه است که قیمت انرژی الکتریکی کم باشد. در مقایسه با دو روش ذکر شده، سیستم گرمایش با آب گرم ( هیدرولیک) مقرون به صرفه تر است.
سیستم گرمایش از کف به عنوان راحت ترین، سالم ترین و طبیعی ترین روش برای گرمایش شناخته شده است. همانطور که افراد در یک روز سرد زمستانی توسط تشعشع خورشید احساس گرما می‌نمایند در این روش نیز گرما را بوسیله انتقال حرارت تشعشعی (تابشی) از کف دریافت می‌کنند. در این سیستم گرمایشی، معمولاً دمای آب گرم موجود در لوله‌های کف خواب بین ۳۰ تا ۶۰ درجه سانتی گراد است. در سایر سیستم های موجود، دمای آب بین ۵۴ تا ۷۱ درجه سانتی گراد است. با مقایسه این سیستم با دیگر سیستم ها، می‌توان ملاحظه کرد که ۲۰ تا ۴۰ درصد در مصرف انرژی صرفه جوئی می‌شود. در سیستم های گرمایشی مرسوم (مانند رادیاتور و بخاری) هوای گرم در اثر کاهش چگالی سبک شده و به سمت سقف می‌رود و اولین جائی که گرم می‌شود سقف است. واضح است که به علت بالا بودن دمای هوا در مجاورت سقف، میزان انتقال حرارت آن به بیرون از سقف از هرجای دیگر بیشتر است و این عامل باعث اتلاف مقدار زیادی انرژی می‌شود. سیستم گرمایش از کف برخلاف سیستم های مذکور هوای مجاور کف که نیاز اصلی ساکنان را است گرم می‌کند. در ساختمان‌هائی که دارای سقف بلند هستند استفاده از سیستم گرمایش از کف باعث کاهش مصرف انرژی و صرفه جوئی در مصرف سوخت می‌شود.
مراحل اجرای سیستم گرمایش از کف
سیستم گرمایش کف متناسب با معماری و کاربری ساختمان طراحی می‌شود و متناسب با این طراحی سایر لوله کشی‌ها و تاسیسات برقی ساختمان مشخص می‌شوند. کلکتورهای سیستم گرمایش از کف بهتر است که همرمان با لوله کشی‌های ساختمان (آب سرد و گرم آتشنشانی و گاز) نصب شوند. معمولاً در طول اجرای یک ساختمان، بارها نقشه‌ها و جانمائی بعضی از تجهیزات از سوی ناظران یا سازندگان تغییر می‌کند. در اکثر مواقع این تغییزات موجب سخت تر شدن اجرای سیستم گرمایش از کف می‌شود. نصب همزمان کلکتور این سیستم با دیگر کلکتورها باعث اجرای مهندسی تر و ساده تر آن خواهد شد./ بازسازی ساختمان
اتمام سفت کاری ساختمان، انجام لوله کشی‌ها، اجرای سیستم‌های برقی، نصب کلکتورهای گرمایش از کف و انجام نازک کاری ساختمان عملیاتی است که قبل از نصب سیستم و خواباندن لوله‌های گرمایش از کف انجام می‌شود. لوله های این سیستم بسیار حساس بوده و در صورت وارد آمدن هرگونه صدمه، کل سیستم کارایی خود را از دست خواهد داد. برای جلوگیری از وارد آمدن هر گونه صدمه به لولهها ضروری است که نازک کاری دیوارها وسقف ها به اتمام رسیده باشد. پس عایق کاری کف قبل از خوابانیذن لوله ها نیز باعث افزایش راندمان سیستم خواهد شد. عایق مربوط به سیستم گرمایش از کف مخصوص بوده و شکل، جنس و ضخامت این عایق ها با توجه به شرکت ارائه دهنده تجهیزات متفاوت است. با اتمام عایق کف و حاشیه‌ها و جایگذاری مصالح مورد نیاز، می‌توان لولهها را در کف خوابانید. طراحی سیستم قطر لوله ها و فاصله آنها از یکدیگر را مشخص می‌کند. باید در نظر داشت که در ناحیه بندی‌ها و طراحی‌ها درز انبساط نیز در نظر گرفته می‌شود. با اتمام لوله کشی و اتصال به کلکتورها، تمامی سیستم تست می‌شود. با انجام تست می‌توان نشتی سیستم در محل اتصالات کلکتورها و یا صدمه دیدگی لولهها را تشخیص داد. در نهایت پس از تست، ضروری است بتن ریزی روی لولهها انجام شود. ضخامت این بتن معمولاً بین ۲ تا ۴ سانت است.
مزایای سیستم گرمایش از کف
در روش گرمایش از کف ابتدا قسمت پائین که مورد نیاز ساکنین است گرم می‌شود و هوا با دمای کمتری به سقف می‌رسد، که این یکی از مزایای اصلی این سیستم است. یکی دیگر از مزایای استفاده از روش گرمایش از کف که امروزه بسیار مورد توجه واقع می‌شود آسایش و راحتی افراد است، به طوریکه آسایش و راحتی فرد در محل سکونتش بدون اینکه از هر بابت دارای محدودیت باشد فراهم می‌شود. در نظر بگیرید که بدن شما در یک اتاق بگونه‌ای گرم شود که شما در هنگام استراحت هیچگونه هوای گرمی را استنشاق نکنید و تنفس شما بسیار ملایم صورت گیرد، این بهترین روش گرم کردن در یک آپارتمان یا یک منطقه صنعتی است. همه اعضای بدن شما بخصوص پا که بیشترین فاصله را با قلب دارد همیشه گرم خواهد ماند و این برای انسان بسیار مطلوب خواهد بود.
سیستم گرمایش از کف برخلاف رادیاتور که هوای محل سکونت را به دلیل گرمای بیش ازحد خشک می‌کند، رطوبت را در حد متعادل نگه می‌دارد. بیشتر افراد از کثیف شدن دیوارها و محیط زندگی در اثر استفاده از منابع گرمایی همچون بخاری و رادیاتور احساس نارضایتی می‌کنند. از آنجا که در سیستم گرمایش از کف جریان هوا به آرامی از پایین به بالا است بنابراین دیوارها پاکیزه می‌مانند.
همین امر در مورد افرادی که دارای آلرژی هستند بسیار مورد اهمیت است زیرا که محیط زندگی عاری از هرگونه محرک خواهد شد. استفاده از این سیستم در مکان‌هایی همچون آشپزخانه و حمام که کف آنها معمولاً خیس و مرطوب است مناسب بوده و باعث خشک شدن کف می‌شود. مسئله مهم دیگر اینکه در این روش رطوبت زمین که در بعضی از منازل منجر به بروز بیماریهای مفصلی می‌شود از بین رفته و باعث کاهش درد بیماران مبتلا به ناراحتی‌هایی از قبیل رماتیسم خواهد شد.
همچنین از رطوبت دیوارها و کپک زدن آن که شکل خوشایندی ندارد جلوگیری می‌شود و دیگر اینکه در این سیستم جایی برای رشد و تکثیر حشرات موزی وجود ندارد. یکی دیگر از فواید سیستم گرمایش از کف این است که دیگر فضای منزل یا محل کار توسط دستگاه‌های رادیاتور و بخاری اشغال نمی‌شود و به همین منظور آزادی بیشتری در تغییر دکوراسیون محل زندگی خواهید داشت.
یکی دیگر از مزایای استفاده از سیستم گرمایش از کف در روش‌های ذوب برف است به طوری که از این روش برای ذوب یخ یا برف موجود در پیاده روها، لنگرگاه‌های بارگیری، جاده‌ها، ورودی ساختمان‌ها و بیمارستان‌ها، باند فرود هواپیما و زمین‌های ورزشی از جمله زمین فوتبال و غیره که دسترسی آسان و سریع به محل الزامی است می‌توان استفاده کرد. به طوری که این روش علاوه بر کاهش هزینه‌های برف روبی و نمک پاشی، در حفظ ساختار بسیار موثر خواهد بود.
فواید استفاده از سیستم گرمایش از کف
آسایش و آرامش در بالاترین حد ممکن
درجه حرارت ثابت و دائمی در کل طول زمستان در نزدیکی کف ساختمان وجود خواهد داشت. این حالت بسیار دلپذیری است که محیط اطراف پا، گرم بوده و هوای تنفس شده گرمای زیادی نداشته باشد. پروفیل دمایی سیستم گرمایش از کف به پروفیل ایده آل بسیار نزدیک است. گرما به آرامی از کف به سمت سقف منتشر می‌شود، پای گرم و سر خنک، به سلامت کمک می‌کند.
ثابت بودن حرارت
به علت جرم زیادِ پوششِ کفِ ساختمان، در صورت هر گونه قطع برق و یا عوامل دیگر که باعث توقف حرارت دهی مرکزی باشد، مدت زمان سرد شدن بسیار طولانی تر از سایر سیستم‌ها است. در این سیستم، ابتدا مدت زمانی طول می‌کشد تا کف زمین به درجه حرارت مطلوب برسد، ولی پس از گرم شدن، این حرارت به صورت با ثبات‌تری در طول مدت زمستان مورد استفاده قرار خواهد گرفت.
سبکی وزن ساختمان، افزایش ارتفاع اتاق‌ها
به علت استفاده از یک نوع لوله با سایز پائین و همچنین حذف عبور لوله‌های تاسیساتی از روی یکدیگر (که عموماً باعث بالا آمدن کف واحدها و پر کردن کف در زمان ساخت می‌شود) ضخامت پوشش به مقدار زیادی کاهش می‌یابد. این امر ضمن کم کردن وزن ساختمان، موجب افزایش ارتفاع سقف واحدها نیز می‌شود.
صرفه جویی در مصرف سوخت
به علت تماس مستقیم افراد با منبع گرمایش، درجه حرارت اتاق در مقادیر پائین‌تری تنظیم می‌شود. این امر موجب صرفه جویی ۲۰ الی ۴۰ درصدی در مصرف سوخت خواهد شد.
آزادی عمل در دکوراسیون داخل منزل
به علت قرار گرفتن این سیستم در داخل کف زمین، اثاثیه را می‌توان در هر گوشه ازساختمان قرار داد. این امر به خصوص در واحدهای کوچکتر و اتاق خواب‌های بافضای محدود، ملموس‌تر خواهد بود.
هوای پاکیزه‌تر و خشک نشدن هوا
در سیستم رادیاتوری، عموماً هوای اتاق خشک می‌شود. در بسیاری از موارد با قراردادن کتری آب به روی رادیاتور سعی در افزایش رطوبت اتاق می‌شود. این مشکل در سیستم گرمایش از کف ، وجود نخواهد داشت.
تمیزی دیوارها و اثاثیه منزل
به علت سیکل گردش هوای داغ در زمان استفاده از رادیاتور عموماً دیوارهای بالای رادیاتور به مرور زمان سیاه شده و دوده را بخود جذب می‌نماید. در سیستم گرمایش از کف این مشکل برطرف شده و دیوارها و سایر لوازم در طول زمان سیاه نخواهد شد.
افزایش ارزش منزل
استفاده از سیستم گرمایش از کف موجب افزایش ارزش منازل می‌شود. اگر چه نصب این سیستم از لحاظ هزینه تفاوت چندانی با سیستم حرارت توسط رادیاتورهای مرغوب ندارد، ارزش افزوده آن برای ساختمان بسیار بیشتر خواهد بود.
استفاده از منابع حرارتی مختلف
سیستم گرمایش از کف می‌تواند از منابع مختلفی برای تامین گرمایش استفاده کند. موتو‌ر خانه، پکیچ و حتی حرارت خورشید‌ی می‌توانند در این سیستم مورد استفاده قرار گیرند.
خشک‌تر باقی ماندن زمین‌های مرطوب یا خیس
در صورت نصب سیستم گرمایش از کف در محل‌هایی مانند آشپزخانه، سرویس‌های بهداشتی و زیر زمین، در صورت خیس شدن کف این محل‌ها به علت شستشو به سرعت خشک خواهد شد.
معایب سیستم گرمایش از کف
زمان بالای پیش گرمایش سیستم
عدم امکان اعمال تغییرات کلی در کف ساختمان
کف سازی قبل از اجرای گرمایش از کف
همه گیر نشدن سیستم گرمایش از کف
سوختن کف پا یا داغ شدن بیش از حد کف
باردار شدن پرزهای فرش یا موکت
روش‌های کنترل دما در سیستم گرمایش از کف
سیستم کنترل دمای بصورت دستی
سیستم کنترل دمای اتوماتیک بصورت مکانیکی
سیستم کنترل دمای اتوماتیک بصورت برقی
سیستم کنترل دمای به صورت دستی
در این سیستم شیرآلات قطع و وصل که به خروجی‌های هر کلکتور متصل شده است. با استفاده از این شیرآلات، امکان کنترل منطقه‌های حرارتی به صورت دستی امکان پذیر می‌شود. از مزایای این سیستم، اقتصادی بودن و ساده بودن آن است.
سیستم کنترل دمای اتوماتیک به صورت مکانیکی
در این سیستم شیرآلات کنترلی گرمایش از کف در داخل دیوار هر فضای گرمایشی، نصب شده است. بر روی این شیرآلات ترموستات حرارتی نصب شده است و تنظیم حرارت محیط بدون دخالت دست و به صورت مکانیکی و اتوماتیک کنترل می‌شود. در این روش کنترلی داخل جعبه شیر گرمایشی، شیر تخلیه هوا نیز پیش بینی شده است.
سیستم کنترل دمای اتوماتیک به صورت برقی
در این سیستم شیرهای برقی به حس‌گرهای الکتریکی در هر محیط به طور جداگانه وصل شده‌اند. این شیرآلات فرمان قطع و وصل هر مدار حرارتی را دریافت نموده و عملیات تنظیم خودکار هر محیط را انجام می‌دهند. دبی سنج یا دماسنج هایی که بعضاً بر روی خروجی و ورودی کلکتور ها نصب می‌شود، کنترل‌های مختلف و متنوعی را برای کاربر ممکن می‌سازد. سیستم اتوماتیک برقی پایپکس کاملترین روش کنترلی دمائی فضای گرمایش کف است.
انواع منابع تامین کننده حرارتی سیستم گرمایشی از کف
سیستم‌های گرمایش از کف همانند سیستم رادیاتور قابلیت اتصال به انواع منابع تامین کننده حرارتی را دارد. ولی با توجه به راندمان بالای سیستم گرمایش از کف دمای مورد نیاز به بیشتر از ۵۰ درجه نمی‌رسد. از طرف دیگر دمای مورد نیاز سیستم آبرسانی حداقل ۶۰ درجه است. در نتیجه در ساختمانی که از گرمایش از کف استفاده می‌کند نیاز به دو مدار با درجه حرارت متفاوت ضروری است. تامین دو مدار با درجه حرارت متفاوت به روش های زیر ممکن است.
استفاده از پکیج
استفاده از موتورخانه با ۲ دیگ کوچک
استفاده از موتورخانه با یک دیگ و مبدل حرارتی
استفاده از موتورخانه با یک دیگ و الکترو والو با مدار بای پاس
مدل سازی اتلاف گرمای سیستم گرمایش کف با استفاده از یک مدل دو بعدی متصل به زمین
یک مدل شبیه سازی دو بعدی از اتلاف گرما و حرارت را توسط یک ورقه روی پایه، برای سیستم حرارتی کفی، معرفی می‌کند. وظیفه این سیستم مدل سازی تأثیر آرایش و شکل کف پی ساختمان در کارایی سیستم گرمایش است. این مدل می‌تواند برای طراحی خانه‌های دارای پتانسیل مناسب برای سیستم حرارتی کف با توجه به اتلاف گرما از طریق شکل و ترکیب کف و پی ساختمان، استفاده شود.
بررسی‌ها نشان می‌دهد که برای یافتن میزان دقیق اتلاف گرما به زمین، مدل متحرک سیستم کف مهم است اما مهمتر از آن، تأثیر بسزایی است که پی ساختمان در اتلاف انرژی ساختمان‌ها که توسط سیستم حرارت کفی گرم می‌شوند، دارد. نتیجه این مدل سازی می‌تواند در طراحی خانه‌هایی با سیستم حرارتی کفی لحاظ شود.
مدل شبیه سازی انرژی ساختمان
مدل سازی اتلاف گرمای سیستم گرمایش کف می‌تواند در یک مدل شبیه سازی شرایط حرارتی یک اتاق با گرمایش کف استفاده شود. بدین منظور مدل انتقال گرما را با خصوصیات مواد ثابت و پایدار مد نظر می‌گیرند. دیوارها، سقف، کف و پنجره‌ها با استفاده از یک متر حجمی کنترل محدود با یک طرح تهویه مجازی، مدل سازی می‌شوند. در این مدل، سیستم تهویه یک سیستم متعادل ساده است که دارای بازیافت گرما است. اطلاعات آب و هوای ساعت به ساعت (اندازه گیری شده یا از یک طرح منبع سالانه) نیز به عنوان ورودی استفاده می‌شود.
با استفاده از این برنامه گرمکن کف ، می‌تواند جزئیا‌ت به مصرف انرژی و اتلا ف گرما به زمین ر ا مشخص سازد. پیش بینی دقیق جریان گرما و حرارت نشان دهنده این مطلب است که ساختمان‌های بزرگ می‌توانند به خوبی به عنوان مدل قرار داده شوند که این کار بر پایه ویژگی بعد آنها استوار است. علاوه بر این بهتر است که شبیه سازی دینامیکی حرارت در لوله‌های گرمکن کف برای محاسبه دقیق اتلاف گرما به زمین، در صورتی که هم میانگین دقیق و هم ماکزیمم جریان گرما نیاز باشد، استفاده شود. معمولاً مقدار متوسط حرارت کف گرم شده نیاز است./ بازسازی ساختمان
م: عمران سافت
