مصدر حرارة واحد، طرفان: لماذا لا يصبح التدفئة الأرضية دافئة؟

مضخة الحرارة تعمل بشكل طبيعي.

درجة حرارة الماء الخارج صحيحة.

يبدو تدفق المياه عبر حلقات التدفئة الأرضية معقولاً.

لا يوجد انسداد هواء واضح، وقد تم موازنة النظام الهيدروليكي بشكل صحيح.

لكن الغرفة لا تزال تكافح للوصول إلى درجة الحرارة المستهدفة.

ماذا يمكن أن يكون الخطأ أيضًا؟

سبب يتم تجاهله بشكل متكرر هو:

مساحة تبديد الحرارة الفعالة لنظام التدفئة الأرضية صغيرة جدًا.

يمكن أن يحدث هذا عندما تغطي مناطق كبيرة من الأرضية المدفأة أرائك، أو أسرة، أو خزائن، أو سجاد سميك، أو مواد أخرى ذات مقاومة عالية. يمكن أن يحدث هذا أيضًا عندما تكون مسافة أنابيب التدفئة الأرضية واسعة جدًا، أو عندما تكون مساحة الأرضية المدفأة الفعلية صغيرة جدًا بالنسبة لفقدان الحرارة التصميمي للغرفة.

في الجزء 4 من سلسلة استكشاف الأخطاء وإصلاحها "مصدر حرارة واحد، طرفان"، نشرح لماذا لا تتساوى مساحة الأرضية الإجمالية و "مساحة التسخين الفعالة" بالضرورة - ولماذا يهم هذا الاختلاف في أنظمة مضخات الحرارة من الهواء إلى الماء.1. ما هي "مساحة تبديد الحرارة الفعالة" للتدفئة الأرضية؟تعمل التدفئة الأرضية عن طريق نقل الحرارة من الماء الساخن داخل الأنابيب إلى هيكل الأرضية.ثم تنتقل الحرارة صعودًا عبر:أنبوب التدفئة الأرضية → هيكل المونة/الأرضية → تشطيب الأرضية → الغرفة

لذلك، تعمل مساحة الأرضية القابلة للاستخدام كمصدر حرارة كبير ومنخفض الحرارة.

لكن ليس كل متر مربع من الأرضية ينقل الحرارة بفعالية إلى الغرفة بالضرورة.

ضع في اعتبارك غرفة نوم بمساحة 15 متر مربع.

بعد التركيب:

سرير كبير؛

خزانة ملابس؛

خزائن بجانب السرير؛

مكتب؛

• أثاث آخر؛

• ربما تظل مساحة 8-10 متر مربع فقط من الأرضية خالية نسبيًا.

• إذا كان السرير بقاعدة صلبة تستقر مباشرة على الأرض، فقد يتم تقليل مساحة نقل الحرارة الفعالة بشكل أكبر.

• لذلك:

• مساحة الغرفة الإجمالية ≠ مساحة تبديد الحرارة الفعالة للتدفئة الأرضية.

يصبح هذا التمييز مهمًا جدًا في الغرف ذات أحمال التسخين العالية.

2. لماذا يقلل تغطية الأرضية من أداء التدفئة؟

الخطوة 4 - تحقق من الأثاث

عندما تستقر قطعة كبيرة من الأثاث مباشرة على الأرض، فإنها تغير مسار نقل الحرارة هذا.

بدلاً من:

الأرضية المدفأة → الغرفة

لدينا الآن:

الأرضية المدفأة → الأثاث → نقل حرارة مقيد → الغرفة

لا تختفي الحرارة تمامًا، ولكن نقلها المفيد إلى المساحة المشغولة يقل.

تكون المشكلة ملحوظة بشكل خاص مع الأثاث الذي يحتوي على فجوة هواء قليلة أو معدومة تحته، مثل:

خزائن ملابس قائمة بذاتها؛

أسرة بقاعدة صلبة؛

أرائك كبيرة ذات خلوص منخفض جدًا؛

خزائن مدمجة؛

• منصات تخزين.

• لذلك، يجب مراعاة المناطق الكبيرة المغطاة بشكل دائم أثناء تصميم التدفئة الأرضية.

• 3. مثال بسيط: غرفة بمساحة 15 متر مربع ليست بالضرورة سطح تسخين بمساحة 15 متر مربع

• لنفترض أن غرفة نوم بها مساحة أرضية إجمالية قدرها:

• 15 متر مربع

تتطلب الغرفة قدرة تسخين تصميمية قدرها:

900 واط

إذا كانت الغالبية العظمى من الأرضية قادرة على نقل الحرارة بفعالية، فإن متوسط ​​الخرج المطلوب هو:

900

واط

÷

15

$$واط$$

÷

9

متر مربع

=

$$تشطيب أرضية ذو مقاومة أقل؛$$

عزل محسّن؛

أو تدفئة تكميلية.

لهذا السبب يجب مراعاة تخطيط الأثاث "قبل الانتهاء من تخطيط أنابيب التدفئة الأرضية".

4. يمكن أن تصبح السجاد السميك عازلًا حراريًا

• الأثاث ليس المشكلة الوحيدة.

• يمكن أن تقلل تشطيبات الأرضيات أيضًا من نقل الحرارة.

• يضيف السجاد السميك، خاصة عند دمجه مع بطانة عازلة، مقاومة حرارية بين الأرضية المدفأة والغرفة.

• بدلاً من انتقال الحرارة بسهولة إلى الأعلى، يبطئ تشطيب الأرضية الانتقال.

• يمكن أن يخلق هذا موقفًا مثيرًا للاهتمام:

• الأرضية تحت السجاد دافئة، لكن الغرفة أعلاه لا تتلقى حرارة مفيدة كافية.

بمعنى آخر، ينتج نظام التدفئة الأرضية الحرارة - ولكن لا يمكن إطلاق الحرارة بكفاءة.لهذا السبب يجب دائمًا مراعاة مواد الأرضيات عند تصميم أنظمة التدفئة منخفضة الحرارة.

تتميز تشطيبات الأرضيات المختلفة بخصائص حرارية مختلفة.

تشمل التشطيبات النموذجية:

بلاط السيراميك؛

الحجر؛

الخشب الهندسي؛

اللامينيت؛

الفينيل؛

السجاد.

يوفر بلاط السيراميك والحجر بشكل عام نقل حرارة جيد نسبيًا.

عادةً ما تقدم الخشب واللامينيت والسجاد مقاومة حرارية أكبر، على الرغم من أن الأداء الفعلي يعتمد بشكل كبير على المنتج والسمك المحدد.

المعلمة الهندسية المهمة هي المقاومة الحرارية الإجمالية لـ:

تشطيب الأرضية + البطانة + الطبقات الأخرى فوق هيكل التسخين

• غالبًا ما تحدد الشركات المصنعة للأرضيات المتوافقة مع التدفئة الأرضية الحد الأقصى للمقاومة الحرارية المسموح بها.

• يجب التحقق من هذه المعلومات أثناء التصميم.

• 6. يجب مناقشة تخطيط الأثاث قبل تركيب التدفئة الأرضية

• في المشاريع الحقيقية، لا يتلقى مصمم HVAC أو التدفئة الأرضية دائمًا تخطيط الأثاث النهائي.

• يمكن أن يخلق هذا مشاكل لاحقًا.

• على سبيل المثال، قد يتم تركيب الأنابيب بشكل موحد في جميع أنحاء غرفة النوم.

بعد البناء، يقوم المالك بتركيب:

سرير كبير بقاعدة صلبة؛

خزائن ملابس من الأرضية إلى السقف؛

سجاد سميك.

يتم الآن إعاقة نسبة كبيرة من سطح التسخين.

قد يشتكي العميل بعد ذلك:

"الأرضية دافئة في بعض الأماكن، لكن درجة حرارة الغرفة لا تزال منخفضة."

من منظور التشغيل، يمكن أن يكون هذا مربكًا لأن:

تشغيل مضخة الحرارة طبيعي؛

درجة حرارة الماء طبيعية؛

التدفق طبيعي؛

• تشغيل الموزع طبيعي.

• العامل المفقود هو "سطح الانبعاث الحراري القابل للاستخدام".

• بالنسبة للبناء الجديد، يجب تنسيق تخطيط الأثاث وتصميم التدفئة الأرضية كلما أمكن ذلك.

7. يمكن أن تخلق مسافة الأنابيب انخفاضًا مخفيًا في قدرة التسخين الفعالة

هناك نوع آخر من "مساحة تبديد الحرارة غير الكافية" أقل وضوحًا.

قد تبدو الأرضية متاحة بالكامل، ولكن "مسافة أنابيب التدفئة الأرضية واسعة جدًا".

على سبيل المثال، تخيل غرفة ذات حمل عالٍ حيث يتطلب التصميم المحسوب مسافة أنابيب قريبة نسبيًا.

• إذا زاد المثبت المسافة ببساطة لـ:

• تقليل استهلاك الأنابيب؛

• تقصير وقت التركيب؛

• تقليل تكلفة المواد؛

قد لا توفر الأرضية بعد ذلك خرج حرارة كافٍ.قد تتراوح المسافات الشائعة من حوالي:

اعتمادًا على تصميم النظام.

لا توجد مسافة واحدة مناسبة لكل غرفة.

8. لماذا تقلل مسافة الأنابيب الأوسع من خرج الحرارة

تنتشر الحرارة جانبيًا عبر الأرضية من كل أنبوب تدفئة أرضية.إذا كانت الأنابيب قريبة نسبيًا من بعضها البعض، تصبح درجة حرارة سطح الأرضية أكثر انتظامًا.

مفاهيميًا:

مسافة أنابيب أقرب

• → درجة حرارة أرضية أكثر انتظامًا

• → قدرة أكبر على نقل الحرارة

• مسافة أنابيب أوسع

→ مناطق باردة أكبر بين الأنابيب

→ متوسط ​​درجة حرارة سطح أقل

→ خرج حرارة غرفة أقل محتمل

لذلك، فإن مجرد تغطية الغرفة بأكملها بأنبوب تدفئة أرضية لا يضمن قدرة تسخين كافية.

"كثافة وتخطيط الأنابيب" مهمة.

9. يجب أن تتبع مسافة الأنابيب حمل حرارة الغرفة

يجب أن يبدأ تصميم التدفئة الأرضية الجيد بحسابات فقدان حرارة الغرفة حسب الغرفة.

قد تتطلب مناطق مختلفة من نفس المبنى مسافات أنابيب مختلفة.

على سبيل المثال:

غرفة نوم داخلية

عزل جيد، نافذة صغيرة وفقدان حرارة منخفض:

قد تكون المسافة الأوسع مقبولة.
غرفة معيشة بزجاج كبير

فقدان حرارة محيطي أعلى:

قد تكون المسافة الأقرب مطلوبة.
حمام
متطلب درجة حرارة راحة أعلى:

قد تكون المسافة الأقرب مناسبة.

منطقة محيطية بالقرب من النوافذ الكبيرةفقدان حرارة محلي أعلى:يمكن أن تساعد مسافة الأنابيب الأقرب في تعويض الطلب الأعلى.

لذلك، يجب أن يكون المنطق الهندسي:

فقدان حرارة الغرفة → مساحة الأرضية الفعالة المتاحة → واط/متر مربع المطلوب → مسافة الأنابيب → درجة حرارة الماء → التدفق

وليس:

استخدم نفس مسافة الأنابيب في كل مكان.

10. يجب مراعاة المساحة الفعالة قبل حساب واط/متر مربع المطلوب

هذه نقطة مهمة بشكل خاص.

لنفترض أن غرفة معيشة تتطلب:

3000 واط

ولديها مساحة أرضية إجمالية قدرها:

30 متر مربع

للوهلة الأولى:

3000

÷

30

=

100

واط

/

متر مربع

3000 ÷ 30 = 100 واط/متر مربع

ولكن افترض أن 8 متر مربع غير متاحة بشكل فعال بسبب:

خزائن ثابتة؛

أثاث كبير؛

سلالم؛

هياكل أرضية دائمة.

مساحة التسخين الفعالة الفعلية هي:

30

$$22$$

≈

• 136

• واط

• /

• متر مربع

3000 ÷ 22 ≈ 136 واط/متر مربع

$$ولكن هناك حدود.$$

يمكن أن تؤدي درجة حرارة الماء الأعلى إلى:

$$لا ينبغي ببساطة جعل الأرضية "ساخنة قدر الإمكان".$$

يجب أن يأخذ تصميم التدفئة الأرضية في الاعتبار درجات حرارة سطح الأرضية المقبولة.

تفرق معايير الراحة عادة بين المناطق المشغولة والمناطق الخاصة/المحيطية، ويجب أن تتبع متطلبات المشروع المعيار المحلي المعمول به.

هذا يعني أن هناك حدًا عمليًا لمقدار الحرارة التي يمكن استخلاصها من كل متر مربع من الأرضية.

لذلك:

إذا كانت الغرفة تتطلب المزيد من الحرارة مما يمكن لمساحة الأرضية المتاحة توفيره بأمان وراحة، فيجب أن يأتي الحل من تصميم النظام - وليس ببساطة من درجة حرارة ماء أعلى.

تشمل الحلول الممكنة:

زيادة مساحة التسخين الفعالة؛

تقليل فقدان الحرارة؛

تحسين مسافة الأنابيب؛

• تحسين بناء الأرضية؛

• إضافة طرف تسخين آخر.

• 13. يصبح هذا مهمًا بشكل خاص مع مضخات الحرارة

• يمكن للمراجل التقليدية توليد ماء عالي الحرارة بسهولة.

• تعمل مضخات الحرارة من الهواء إلى الماء بأفضل شكل في درجات حرارة ماء أقل.

• بشكل عام:

درجة حرارة ماء خارج أقل → رفع ضاغط أقل → كفاءة أفضل

لذلك، يعد نظام التدفئة الأرضية المصمم بشكل صحيح طرفًا ممتازًا لمضخات الحرارة.

ولكن هذه الميزة تعتمد على وجود مساحة تسخين فعالة كافية.

إذا كانت مساحة التدفئة الأرضية صغيرة جدًا، فقد يتطلب النظام درجات حرارة ماء أعلى للتعويض.

يمكن أن يقلل ذلك من الكفاءة الموسمية.

لذلك، فإن مساحة الأرضية الفعالة ليست مجرد مسألة راحة.

إنها أيضًا "مسألة كفاءة مضخة الحرارة".

الخطوة 4 - تحقق من الأثاث

في سلسلتنا، نناقش نظامًا به:

مصدر حرارة واحد + طرفان

• عادةً:

• مضخة حرارة من الهواء إلى الماء

• ↓

• مراوح تبريد + تدفئة أرضية

• يمكن أن يوفر هذا الترتيب مرونة أكبر.

لنفترض أن نظام التدفئة الأرضية لا يمكنه تغطية حمل التسخين التصميمي بالكامل بسبب مساحة الأرضية الفعالة المحدودة.

يمكن لمروحة التبريد توفير سعة تكميلية خلال:

الطقس البارد جدًا؛

التدفئة السريعة؛

فترات الحمل الأقصى.

في هذه الأثناء، توفر التدفئة الأرضية:

راحة إشعاعية مستقرة؛

تشغيل منخفض الحرارة؛

تدفئة أساسية مستمرة.

يمكن أن يكون هذا استراتيجية تصميم فعالة عند التحكم فيها بشكل صحيح.

ومع ذلك، يجب تنسيق أنظمة الطرفين هيدروليكيًا وحراريًا.15. كيف يمكنك تحديد مساحة تدفئة أرضية فعالة غير كافية؟

تشمل العلامات النموذجية:

تبدو الأرضية المكشوفة بالكامل دافئة بشكل معقول

يشير هذا إلى أن الدورة قد تكون طبيعية.

درجات حرارة الإمداد والإرجاع معقولة

تبدو الدائرة الهيدروليكية تنقل الحرارة.

لا توجد مشكلة تدفق منخفض واضحة.

لا تزال الغرفة لا تصل إلى درجة الحرارة المحددة

الآن يجب أن نقارن خرج الأرضية بفقدان حرارة المبنى.

المناطق تحت السجاد أو الأثاث تتصرف بشكل مختلف

• يشير هذا إلى مقاومة حرارية محلية.

• تزداد المشكلة سوءًا خلال الطقس البارد جدًا

• يمكن أن يشير هذا إلى أن الحد الأقصى لخرج التدفئة الأرضية أقل من فقدان حرارة الغرفة الأقصى.

عند هذه النقطة، لم يعد السؤال الصحيح هو:

• "لماذا لا تسخن مضخة الحرارة؟"

• يصبح:

• "هل يمكن لمساحة الأرضية المتاحة إصدار حرارة كافية لتغطية فقدان حرارة الغرفة؟"

16. معادلة تشخيصية مفيدة

طريقة مبسطة لفهم المشكلة هي:

Q

غرفة

=

A

فعالة

×

q

Q_{room}=A_{effective}times q

حيث:

Qroom

= قدرة تسخين الغرفة المطلوبة، واط

Aeffective

= مساحة الأرضية الفعالة للانبعاث الحراري، متر مربع

q

= متوسط ​​خرج الحرارة المطلوب، واط/متر مربع

لذلك:

q

=

Q

غرفة

A

$$18. تسلسل استكشاف الأخطاء وإصلاحها العملي$$

عندما تبدو مضخة الحرارة ودورة المياه طبيعية ولكن الغرفة تظل باردة، تحقق مما يلي.

• الخطوة 1 - حساب فقدان حرارة الغرفةكم واط تحتاج الغرفة فعليًا في ظل ظروف التصميم؟

• الخطوة 2 - حساب مساحة التدفئة الأرضية الفعالةاستبعد أو قم بتقييم المناطق المحجوبة بشكل دائم بعناية.

• هل تعيق العناصر الكبيرة ذات القاعدة الصلبة مساحة أرضية كبيرة؟هل يمكن لسطح الأرضية المتاح توفيره بشكل واقعي؟

الخطوة 4 - تحقق من الأثاث

$$الأرضية دافئة لكن الغرفة باردة$$

مساحة فعالة غير كافية

فقدان حرارة الغرفة مقابل خرج التدفئة الأرضية

منطقة أمام الأريكة باردة

الأثاث يحجب الحرارة

قاعدة الأثاث/الخلوص

الأرضية تحت السجاد دافئة

مقاومة حرارية عالية

$$العلاقة الهندسية الكاملة هي:$$

فقدان حرارة المبنى

• ↓

• قدرة التسخين المطلوبة

• ↓

• مساحة التدفئة الأرضية الفعالة

• ↓

• واط/متر مربع المطلوب

↓

مسافة الأنابيب + بناء الأرضية

↓

درجة حرارة الماء + التدفق

↓

خرج حرارة الأرضية

↓

راحة داخلية

يقودنا هذا إلى مبدأ مهم آخر:

لا تتحدد قدرة التدفئة الأرضية فقط بكمية الحرارة التي تدخل الأنابيب، بل أيضًا بمدى فعالية الأرضية في إطلاق تلك الحرارة إلى الغرفة.

بالنسبة لأنظمة مضخات الحرارة من الهواء إلى الماء، فإن زيادة مساحة الانبعاث الحراري المنخفضة الحرارة الفعالة تسمح لمضخة الحرارة بالعمل في درجات حرارة ماء أقل - وهذا هو أحد مفاتيح تحقيق كل من "الراحة والكفاءة الموسمية العالية".

مصدر حرارة واحد، طرفان - سلسلة استكشاف الأخطاء وإصلاحها

تتضمن سلسلتنا الآن:

الجزء 1 - التشغيل الأولي أو الإغلاق طويل الأمد

الجزء 2 - الهواء المحبوس في أنابيب التدفئة الأرضية

الجزء 3 - تصميم وتخطيط الأنابيب السيئ

الجزء 4 - مساحة تبديد الحرارة الفعالة غير كافية

سنستمر في فحص الأسباب الواقعية لأداء التدفئة الأرضية الضعيف من منظور "نظام مضخة الحرارة + النظام الهيدروليكي الكامل"، بدلاً من التركيز فقط على وحدة مضخة الحرارة نفسها.

لمزيد من المقالات الفنية حول مضخات الحرارة من الهواء إلى الماء، والتدفئة الأرضية، ومراوح التبريد، وتصميم الأنظمة الهيدروليكية:

www.ecoheat-pump.com