چکیده

در این مقاله به بررسی یکی از روشهاي نوین گرمـایش ، یعنـی گرمـایش از کف که مورد استقبال واقع شده ، پرداخته شده است . پـس از معرفـی ایـن روش گرمایش و انواع آن و چگونگی مطابقت آن بـا فراینـد و مکانیسـم آزاد سازي انرژي از بدن انسان و مقایسه این دو مـورد مـورد توجـه قـرار گرفتـه است .
همچنین در بخش دیگري از این تحقیـق مقـدمات ، سـاختار کلـی و اجـزا سیستم گرمایش از کف و اجراي آن که شامل لایه عـایق ، لولـه هـاي بکـار رفته در ان، ورقه بتونی ، منیفولد مورد بررسی قرار گرفته است .
در ضمن به روشهاي طراحی و چگونگی آرایش و فواصل لوله ها و محاسبات دبـی سـیال وافـت فشـار بـین کلکتورهـاي رفـت و بـر گشـت کـه یکـی از پارامترهاي مهم این سیستم میباشد، پرداخته شده است .

همچنین به روشهاي کنترل دما و انواع منابع تامین کننـده حرارتـی جهـت استفاده در گرمایش از کف معرفی شده است .
کلمات کلیدي: گرمایش از کف، انتقال حرارت، بهینه سازي ، مصرف انـرژي، کلکتور گرمایش از کف

مقدمه

با افزایش روز افزون جمعیت و همچنین کاهش منابع انرژي ، اهمیت مصرف بهینه انرژي افزایش می یابد. در این راسـتا نقـش سیسـتم هـاي گرمایشـی ساختمان ها و مجتمع هاي مسکونی در کنترل و بهینه سازي مصرف انرژي مهم و قابل تأمل می باشد سیستم گرمایش از کف که در فرآینـد گرمایشـی آن ، انتقال حرارت تابشی سهم زیادي دارد ( بـیش از ۵۰ درصـد از انتقـال حرارت به صورت تابشی است ) در مقایسه با سایر سیستم هاي گرمایشی نه تنها در صرفه جویی و بهینه سـازي مصـرف انـرژي بلکـه در مقولـه رفـاه و آسایش ساکنان ساختمان ها داراي نقاط قوت بسیاري می باشد.
• استفاده از روش گرمایش از کف جهت گرمایش محل سکونت از دیرباز به روش هاي مختلف انجام می گرفته است بطوري که رومیها از ایـن روش براي گرم کردن حمامهاي عمومی خود استفاده می کرده اند و کره اي ها دود حاصل از سوخت را قبل از اینکه دودکش عبور کنـد از درون کانـال هایی که در زیر کف تعبیه شده بود انتقال می دادند. در کشور ایران نیـز در مناطق کوهستانی و سردسیر از جمله آذربایجان این روش مورد استفاده قرار می گرفته که بیشترین مورد استفاده آن در حمام ها بوده است.

در سالهاي اخیر ، سیستم گرمایش از کف در کشـورهاي اروپـایی و آمریکـا بسیار متداول شده است به نحوي که در اواسط قـرن ۲۰ مـیلادي سیسـتم گرمایش از کف با استفاده از لوله هاي آهنی و مسی گسترش یافت ولـی بـه دلیل پوسیدگی لوله هاي آهنی و گرانی لوله هاي مسـی دیـري نپائیـد کـه

جاي خود را به سیستم گرمایش و تهویه مطبوع داد. با تولد پلمیر PEX در اواخر دهه ۶۰ میلادي در قاره اروپا دانشمندان پلیمر لوله هـاي PEX رابـه عنوان یکی از ره آوردهاي ایـن قـرن بـراي مهندسـان مکانیـک بـه ارمغـان آوردند. اگرچه لوله هاي PEX توانستند معضل پوسیدگی لوله هاي آهنی را مرتفع نمایند ولی به دلیل دو محـدودیت دیگـر ( نفـوذ اکسـیژن و ضـریب انبساط طولی زیاد ) نتوانستند نیازهاي مهندسان مکانیک را به طـور کامـل اجابت کنند لذا دانشمندان پلیمر با متخصصات ساخت و تولید جهت تولیـد لوله هاي پلیمري – فلزي هماهنگ شـدند و تحقیقـات گسـترده اي را آغـاز نمودند. این تحقیقات زمینه تولید لوله هاي PEX-AL-PEX فراهم نمود.

که همزمان با حل معضل پوسیدگی لوله هاي فلزي ، مشکل نفوذ اکسیژن و زیاد بودن ضریب انبساط طولی لوله هاي تک لایه پلیمري را مرتفع نمودند.

به همین دلیل لوله هاي PEX-AL-PEX به عنـوان کـاملترین محصـول جهت کاربردهاي تأسیسات گرمایشی و سرمایشی شناخته شده اند و بـدون داشتن رقیب جدي بخش زیادي از بازار را به خود اختصاص داده اند

بدنه اصلی مقاله

• به طور کلی سه نوع روش گرمایش از کف موجود است :

۱٫ سیستم گرمایش از کف با هواي گرم
۲٫ سیستم گرمایش از کف با جریان الکتریسیته
۳٫ سیستم گرمایش از کف با آب گرم
به دلیل اینکه هوا نمی تواند گرمـاي زیـادي را در خـود نگـاه دارد سیسـتم گرمایش از کف با هواي گرم در منازل مسـکونی چنـدان مقـرون بـه صـرفه نیست. روش الکتریکی نیز فقط زمانی مقرون به صرف است که قیمت انرژي الکتریکی کم باشد در مقایسه با دو روش ذکر شده سیستم گرمـایش بـا آب گرم مقرون به صرفه تر می باشد و بدین علت است که سالهاي متمـادي در سراسر دنیا مورد استفاده قرار گرفته است.

• روش گرمایش از کف بـه عنـوان راحـت تـرین ، سـالم تـرین و طبیعی ترین روش براي گرمایش شناخته شده است. همانطور کـه افـراد در یک روز سرد زمستانی توسط تابش خورشید احساس گرمـا مـی نماینـد در این روش نیز گرما را بوسیله انتقال حرارت تابشی اتز کف محل سکونت خود دریافت می کنند و یقیناً احساس آسایش بیشتري خواهند نمود.

• در این سیستم گرمایشی ، معمولاً دماي آب گرم موجود در لوله هاي گرمایش از کف بین ۴۰ تا ۵۰ درجه سانتیگراد می باشد که در مقایسه با سایر روشهاي موجود که دماي آب بین ۶۵ تا ۸۲ درجه سـانتیگراد اسـت حداقل بین ۴۰ تا ۶۰ درد در مصرف انرژي صرفه جوئی می شود.
• یکی از دلایلی که سیستم گرمـایش از کـف را بـه شـدت مـورد استقبال ساکنان ساختمانها قـرار داده اسـت همـاهنگی آن بـا مکـانیزم آزاد

۱

اولین کنفرانس بین المللی تهویهمطبوع و تاسیسات حرارتی و برودتی HVACConf-1-023

سازي انرژي از بدن انسان می باشـد. چهـار فرآینـد طبیعـی در آزاد سـازي حرارت از بدن دخالت دارد :

– انتقال حرارت به واسطه تنفس و تبخیر رطوبت از پوست
– انتقال حرارت به هواي اطراف بدن از طریق جابجائی
– انتقال حرارت از طریق هدایت به اشـیائی کـه بـدن بـا آنهـا در
تماس است.
– انتقال حرارت به صورت تابشی بین بدن و اشیاء پیرامون آن

انتقال حرارات به وسیله تنفس و تبخیر رطوبت از پوست

تنفس و تبخیر رطوبت از پوست %۲۵ از کـل حـرارت انتقـال یافتـه از بـدن انسان طی یک فعالیت سبک در یک فضاي خانگی یا اداري را تشـکیل مـی دهد.
انتقال حرارت به هواي اطراف بدن از طریق جابجائی

حرارت ازپوست و لباس ما به هواي اطراف جریان می یابد مشروط بـر آنکـه هواي دماي پائینتري داشته باشد. این نمونه اي از انتقال حـرارت جابجـائی محسوب می شود. هر فرد به شرط آنکه لباس ضـخیم نپوشـیده باشـد و در یک فضاي خانگی یا اداري قرار داشته باشد حدود %۳۰ از کل حرارت انتقال یافته را به روش جابجائی دفع می نماید.

انتقال حرارت از طریق هدایت به اشیائی که بدن بـا آنهـا در تمـاس

است

انتقال حرارت از طریق هدایت زمانی اتفاق می افتد که هـر یـک از قسـمت هاي بدن ما شیء سردتري را لمس کند اگر شما با پاي برهنه بـر روي کـف محوطه اي واقع در طبقه فوقانی یک زیرزمین سرد بایستید ، پاهایتان سریعاً تأثیر انتقال حرارت هدایتی را حس خواهند کرد. همچنین اگـر شـما جـاي فردي را که براي مدتی ( هرچند کوتاه ) روي یک صندلی نشسته بوده است اشغال کنید ، اأثیر انتقال هدایت حرارتی را لمس خواهید کـرد. چـون بـدن انسان به طور پیوسته با اشیاء سردتر یا گرمتر در ارتبـاط نمـی باشـد بـراي انتقال حرارت هدایتی نمی توان درصد ثابتی در نظر گرفت.

انتقال حرارت به صورت تابشی بین بدن و اشیاء پیرامون آن

انتقال حرارت تابشی از پوست و لباس ما به اشیاء پیرامون نقش مهمی را در تأمین یا عدم تأمین آسایش دمـائی ایفـا مـی کنـد. هرگـاه مـا در مجـاورت اشیائی سردتر از سطوح پوست و لباسمان قرار بگیریم حرارت از بـدنمان بـه سطوح پیرامونی تابیده می شود. در یک فضاي خانگی یا اداري به شرط آنکه شخص لباس ضخیم نپوشیده باشد تقریباً نیمی از کل حرارت انتقـال یافتـه به صورت تابشی آزاد می شود.
بدن ما به طور خودکار همه این فرآیندها را تعدیل می کند تا حرارت داخلی بدن تنظیم شود. وقتی یک از روش هاي چهارگانه انتقال حرارت محدود می شود ، بدن ما تلاش می کند تا سـایر مکانیزمهـاي آن را تسـریع بخشـد. از طرفی چون حدود ۵۰ درصد از کل حرارت انتقال یافته در سیستم گرمایش از کف به صورت تابشی انتقال می یابد ، بدن ما جهت تسریع سایر مکـانیزم ها تلاش مـی نمایـدو بـدین ترتیـب همـاهنگی خاصـی بـین ایـن سیسـتم گرمایشی و مکانیزم انتقال حرارت بـدن انسـان بـه وجـود آمـده و آسـایش گرمائی به نحو بی نظیري تأمین می گردد.

• با استفاده از این روش رطوبت دیوارها از بـین مـی رود و دیگـر

شاهد ترك یا پوسیدگی حاصل از رطوبت در سـطح دیوارهـا نخـواهیم بـود.

همچنین به علت عدم وجود رطوبت در کف اتاقها ، جائی براي رشد و تکثیر حشرات موزي وجود ندارد.
• یکی دیگر از مزایاي سیستم گرمایش از کف این است که دیگـر فضاي منزل یا محل کار توسط رادیاتور یا بخـاري اشـغال نمـی شـود و بـه همین دلیل در تغییـر دکوراسـیون محـل زنـدگی آزادي بیشـتري خواهیـد داشت.

• همانطور که می دانید بیشـتر افـراد از کثیـف شـدن دیوارهـا و محیط زندگی در اثـر اسـتفاده از منـابع گرمـایی ماننـد بخـاري و رادیـاتور احساس نارضایتی می کنند ، از آنجا که در سیستم گرمایش از کف جریـان هواي کمتري وجود دارد بنابراین دیوارها پاکیزه مـی ماننـد. همـین امـر در مورد افرادي که داراي حساسیت ( آلرژي ) هستند بسیار اهمیت دارد ، زیرا محیط زندگی در این روش عاري از هرگونه محرك است.
• استفاده از این سیستم در مکان هایی همچون آشپزخانه و حمام که کف آنها معمولاً خیس و مرطوب است مناسـب بـوده و اسـتفاده از ایـن روش باعث خشک شدن کف این محل ها می شود. مسئله مهم دیگر اینکـه در این روش رطوبت زمین که در بعضی از منازل منجر به بروز بیماري هاي مفصلی می شود از بین رفته و کاهش درد بیماران مبتلا به ناراحتی هایی از قبیل روماتیسم از دیگر مزایاي این سیستم است.
• یکی از مزایاي قابل توجه سیستم گرمایش از کف امکان کنتـرل دماي هر اتاق به صورت مجزا و جداگانه است که نتیجه آن آسایش هـر چـه بیتر تک تک افراد خانواده می باشد.
• چون در سیستم گرمایش از کف نیازي به جابجائی اجباري هـوا نیست بنابراین دلیلی براي استفاده از فن و یا دمنده وجود ندارد و همین امر باعث حذف صداي اضافی این وسایل می شود.
از دیگر کاربردهاي روش گرمایش از کـف اسـتفاده از آن در سیسـتم هـاي ذوب برف است به طوري که می توان از این سیستم براي ذوب کردن یـخ و برف پیاده روها ، لنگرگاههاي بارگیري ، جاده هـا ، ورودي سـاختمان هـا و بیمارستان ها ، بند فرود هواپیما و زمین هاي ورزشی که دسترسی آسـان و سریع به محل الزامی است استفاده کرد. با استفاده از این روش هزینه هـاي برف روبی و نمک پاشی از بین می رود و همچنین از محیط زیست پیرامون ساختمان مورد نظر به خوبی محافظت می شود.
ساختار کلی پیش شرایط کلی لازم براي نصـب سیسـتم گرمـایش از کـف در سـاختمان عبارتند از:

الف ) نصب چهارچوب تمام ورودیها و خروجیهاي ساختمان مانند چهارچوب دربها و پنجره ها ب ) گچکاري داخل ساختمان به طوري که عملیات مذکور تا ۳۰ سـانتیمتر
بالاتر از کف نهایی کاملاً تکمیل گردد.
سیستم گرمایش از کف شامل لایه عایق کف ، لوله پنج لایه ، ورقه بتـونی و لایه عایق پیرامونی می باشد.
لایه هاي ساختمان ، اجزاي ساختمان
کف ساختمان( ( Structural base slab

کف ساختمان باید مطابق با استانداردهاي لازم خود طراحی و ساخته شود ، قبل از اجراي سیستم گرمایش از کف باید تمام عملیـات تأسیسـات بـرق و مکانیک که لازم است در کف ساختمان اجرا گردد به اتمام رسـیده و تسـت شده باشد. از جمله این موارد ، اجراي سیستم هاي لولـه کشـی آب سـرد و آب گرم مصرفی ساختمان و سیستم هاي لولـه کشـی فاضـلاب مـی باشـد.
همچنین رعایت نکات ذیل ضروري است:

۲

اولین کنفرانس بین المللی تهویهمطبوع و تاسیسات حرارتی و برودتی HVACConf-1-023

الف ) در صورتی که نقشه تأسیسات برق و مکانیک سـاختمان بـه گونـه اي طراحی شده است که لازم است تأسیسات مـذکور در کـف سـاختمان اجـرا گردند باید کلیه تأسیسات مذکور قبل از اجراي سیسـتم گرمـایش از کـف ، اولاً اجرا و ثانیاً تست گردند .

ب ) با توجه به اینکه پس از اجراي سیستم گرمـایش از کـف دسترسـی بـه تجهیزات تأسیسات برق و مکانیک پوشانده شده در زیر لایه گرمایش از کف با دشواري همراه است لذا رعایت نکات ذیل در انتخاب و اجراي سیستم برق و مکانیک ضروري است:

.۱ استفاده از لوله هاي فلزي و لوله هاي پروپیلن ( لوله هاي سبز )

جهت لوله کشی آب سرد و آب گرم مصرفی ساختمان هایی که در مورد آنها قرار است سیستم گرمایش از کف طراحی و اجرا گردد ممنوع است.

۲٫ در صورتی که نقشه معماري به گونه اي طراحی شده اسـت کـه در سرویس هاي بهداشتی سقف کاذب نصب می گردد ( که معمولاً در اکثـر نقشه هاي معماري این شرایط لحاظ می گـردد ) توصـیه مـی گـردد نقشـه سیستم لوله کشی فاضلاب پلان مذکور به گونه اي طراحی گردد که اجـزا و قطعات هر سیستم بهداشتی در سقف کاذب سیستم بهداشتی طبقه زیـرین اجرا گردد.
۳٫ در مورد ساختمان هایی که سـقف آنهـا از نـوع کامپوزیـت مـی باشد ، با توجه به اینکه در پلان معماري نقشه هاي مذکور سقف کاذب نیـز در نظر گرفته می شود ، لذا اکیداً توصیه مـی گـردد کـه تأسیسـات بـرق و مکانیک پلان هاي مذکور در داخل سقف کاذب طراحی و اجرا گردد.

ج ) در صورت اجراي سیستم هاي برق و مکانیک روي کف ساختمان ، باید پس از تست ، سایر اجزا و قطعات سیستم هاي مذکور کاملاً پوشانده شوند و سطحی تراز براي نصب عایق حرارتی فـراهم گـردد. ضـمناً وجـود هـر نـوع

برآمدگی در سطح تراز مجاز نمی باشد.
د ) از شن طبیعی و ماسه نمی توان براي تراز کردن ( ( Leveling کف بنا استفاده نمود.

ه ) قبل از اجراي سیستم گرمایش از کف باید سیستم هـاي بهداشـتی و یـا سایر سطوحی که عایق کاري رطوبتی براي آنها پیش بینـی شـده اسـت بـه عایق رطوبتی مناسب مجهز گردند.

لایه هاي عایق، لایه هاي محافظ، نوارهاي پیرامون

با توجه به این که در سیستم گرمایش از کف، سـطوح حرارتـی انـرژي را از لوله هاي حرارتی دریافت وبه محیط محل سکونت انتقال می دهند لذا کلیه سطوح زیرین لوله هاي گرمایش از کف باید عایقکاري گردند. این عایقکاري توسط ورقهاي پلی استایرن با ضخامت حداقل ۳ سانتیمتر یـا بیشـتر انجـام میگیرد .
لایه هاي عایق

لایه عایق بسته به شرایط حرارتی در زیر سازه سیستم گرمایش از کف بایـد حداقل مقاومتهاي حرارتی را که در زیر ارائه شده است دارا باشد:

نوارهاي عایق پیرامونی

با توجه به اینکه دیواره پیرامون کف گرمایشی در داخل کف گرمایشی نفـوذ پیدا کرده است لذا در صورت عدم عایقکاري ایـن دیـواره ، مقـداري از ایـن انرژي به طریقه هداست به دیواره انتقال و در جهت دماي کـم حرکـت مـی کند. لذا لازم است پیش از نصب ورقه بتونی یک نوار انبساطی (اتصـال لبـه اي) در طول دیوارها و دیگر اجزا متعلق به ساختمان که در ورقه بتونی نفوذ میکنند قرار داده شود. نوار عایق پیرامونی باید از سطح پایه شروع و تا سطح

کف تمام شده ادامه یابد و به ورقه بتونی امکان حرکت حداقل بـه میـزان ۵

میلیمتر ( به دلیل انبساط حرارتی) بدهد بخش بالایی نوار عایق پیرامون که تا بالاي سطح کف کامل شده بالا می آید تا زمان تکمیل پوشش کف بریـده نمی شود. در صورت عدم تامین این شـرایط ، افـزایش حجـم در بتـون بـه صورت تنش ذخیره شده و این تنش به حساس ترین المانهـاي درون بتـون که همان لوله هاي گرمایشی می باشند وارد مـی گـردد و از عمـر سیسـتم کاسته می شود.

لوله گرمایش از کف

براي انتقال آب گرم به کف گرمایشی باید آب از درون لولـه گرمـایش عبـور کند. آنچه در دنیا بعنوان لوله گرمایشی کـاربرد دارد لولـه هـاي پلیمـري از جنس PEX است. به خصوص اگر بخواهیم با حفظ تمـام مزایـا بـر معضـل انبساط طولی لوله PEX غلبه کنـیم لولـه PEX-AL-PEX مطـرح مـی گردد که لوله نیوپایپ داراي این مشخصات است.
امروزه لوله هاي پنج لایه علاوه بر دارا بودن خاصیت انتقـال حـرارت کمتـر نسبت به لوله هاي مسـی داراي خـواص ایـده ال دیگـري از قبیـل انعطـاف
پذیري ، مقاومت در برابر خوردگی و طول عمر بالاي ۱۰۰ سـال مـی باشـد. همچنین کم بودن ضریب انتقال حرارت لوله پنج لایه w/mk) 0,45)نسبت به لوله مسی w/mk) 400)یک مزیت براي ایـن لولـه دراسـتفاده از آن در

سیستم گرمایش از کف محسوب می گـردد. چـرا کـه نتیجـه آن گرمـایش یکنواخت سطح و محل مورد نظر است.
لوله پنج لایه نوعی لوله مرکـب اسـت کـه سـطوح داخلـی و خـارجی آن از جنس پلی اتیلن مشبک و لایه مرکزي آن از جنس آلومینیوم می باشد. بین لایه آلومینیومی و پلی اتیلنی از یک لایه چسب اسـتفاده شـده اسـت . ایـن ترکیب خاص لوله پنج لایه را بعنوان بهترین گزینه براي استفاده در سیستم گرمایش از کف معرفی کرده است.

مدار و منیفولد سیستم گرمایش از کف

جهت کنترل دقیق دماي طرح داخـل بـراي دسـتیابی بـه شـرایط آسـایش گرمایی در هر پروژه از تعداد مدار موازي جهت طراحی سیستم گرمـایش از کف استفاده می شود. براي توزیع آب گرم تولید شده بین مدارهاي موازي و بازگشت آب از همـان مـدارها بـه سیسـتم مرکـزي از منیفولـدهاي رفـت و برگشت استفاده می شود. محـل نصـب منیفولـد هـاي رفـت و برگشـت در قسمتی از پلان است که مدارهاي هم طول را ایجاد کند.
کلکتور رفت و برگشت همراه با تجهیزات هواگیري و شـیرآلات نصـب شـده روي هر مدار منیفولد را تشکیل میدهند.
آنچه نصب کننده سیستم گرمایش از کف بایـد بدانـد ایـن اسـت کـه لولـه گرمایش از کف از منیفولد رفت شروع و به منیفولد برگشت منتهی می شود.

نکته اول اجراء دقیق سیستم گرمایش از کف منطبق بـر نقشـه تهیـه شـده توسط مهندسی طراح است. این نقشه باید شامل مشخصات کـاملی از ابعـاد کلی طرح ، مشخصات کاملی از مدارها و اطلاعـات دقیـق و جزئـی از سـایر مدارها اعم از طول مدار ، سطح گرم شونده توسط هر مدار ( که بـا تفکیـک رنگ مدارها مشخص می شـود)و فاصـله بـین لولـه هـا در سـطوح مختلـف گرمایشی باشد.
از دیگر مزایاي مهم استفاده از مدارهاي موازي عبـارت اسـت از افـت فشـار کمتر در طول مسیر و در عین حال استقلال فضاهاي مختلف که لازم اسـت در نحوه کنترل دما به صورت مستقل عمل کنند. به علت محدودیت در افت دماي آب ورودي ( توصیه می شود حداکثرافت دما۸ یا ۱۵ درجه فارنهایـت

۳

اولین کنفرانس بین المللی تهویهمطبوع و تاسیسات حرارتی و برودتی HVACConf-1-023

باشد) . طول مدارهاي سیستم گرمایش از کف از مقادیر ارائه شده در جدول

۳ نمی تواند بیشتر باشد.

توجه :۱ استفاده از اتصال در مدار سیستم گرمایش از کف ، فقط در ورودي و خروجی منیفولد مجاز میباشد و نصب مدارهاي دو تکـه بـه هـیچ عنـوان مورد تائید نمیباشد.
توجه : ۲ حداکثر اختلاف طول مجاز در مدارهاي یک منیفولد بدون قابلیـت تنظیم فشار %۱۰ میباشد.
( مثلا اگ کوتاهترین مدار ۹۰ متر باشد، بلندترین مدار نمیتواند از ۹۹ متـر بیشتر باشد)

ســایز قطـــر قطـــر ضـــخامت وزن حجمl/m طــــــول حــــداکثر
لوله داخلی خارجی جــــــداره Gr/m پیشنهادي طــول هــر
mm mm mm mm m مدارm
9-12 9 12 1.6 80 0.064 60 76
12-16 12 16 1.65 101 0.113 90 106
16-20 16 20 1.9 150 0.201 122 152
20-25 20 25 2.25 203 0.314 152 182

نکات مهم

-۱ به جهت هاي نشان داده شـده روي مـدارها توجـه نماییـد. آب گرمتر به موقعیت دیوارهاي خارجی وارد می شود که نتیجه آن خـروج شـار گرمائی بیشتر در مرزهاي سرد اتاق است.
-۲ فاصله اي میزان ۱۰ سانتیمترالی ۱۵ سـانتیمتر بـین دیوارهـا و لوله ها در نظر بگیرید تا لوله ها از هرگونه آسیب احتمالی مصون بمانند. -۳ در زمان نقشه کشی به دنبال طرحی باشید کـه حتـی المقـدور لوله ها با دیوارها تقاطعی نداشته باشند. در صورت عبور لوله اي از یک دیوار ، محل تقاطع را روي پلان لوله کشی مشـخص نمائیـد و بـه صـاحب خانـه اطلاع دهید.

ورقه بتونی

ورقه بتونی جزئی از ساختمان است که روي کف بنا یا روي لایه محـافظ یـا لایه عایق قرار میگیرد. روقه بتونی می تواند مستقیما بعنوان سطح پوششـی در نظر گرفته شود. یا طوري طراحی شـود کـه روي آن پوشـش کـف قـرار گیرد. در زمان طراحی و اجراي سیستم گرمایش از کف توجه به نکات ذیـل ضروري است :
الف) لوله هاي گرمایشی نباید ازاتصالات سازه اي بنـا عبـور کننـد و بایـد و فقط باید درون ورقه بتونی قرار گرفته باشند.
ب) در صورتیکه پلان ساختمان به گونه اي است که داراي سطحی یکپارچه با مساحت بیش از ۴۰ متر مربع باشد یا شامل مستطیل با مساحت کمتـر از
۴۰ متر مربع ولی ضلعی با طول بیشتر از ۸ متـر باشـد بایـد بـا اسـتفاده از اتصالات مخصوص (اصطلاحا(Screed joint هر سطح با مسـاحت بـیش از

۴۰ متر مربع را به سطوحی با مساحتی کمتر از ۴۰ مترمربع تقسیم نمود.
این اتصالات می توانند از جنس پلی استایرن( یا هر محصولی که در انبساط و انقباض عملکردي مناسب دارد)باشند. پیشنهاد می شود پهنـاي اتصـال ۵
الی ۱۰ سانتیمتر و ضخامت آن مطابق ضخامت ورقه بتونی ( معمولا ۳ الـی
۴ سانتیمتر) در نظر گرفته شود. از این پس اتصالات مذکور رابـا عنـوان درز انبساطی می شناسیم.
توصیه می گردد درز انبساطی روي عضوهاي اصلی سازه ساختمان یا محـل ورودي ها ( مثل ورودي دربها) و یا سایر قسـمت هـایی قـرار گیـرد کـه بـه

۴

خوبی یک مدار مستقل گرمایش را از مدار مستقل دیگر جدا کند. لوله کشی مدارهاي گرمایش پلان مورد نظر و موقعیت اتصالات قطعات باید به گونه اي باشد که حداقل تقاطع لوله ها بوجود آید.
ج) لوله هایی که از درز انبساطی عبور می کنند باید توسط یک لوله PE یـا
PVC به طوریکه قطر آن حداقل ۸ میلیمتر از لوله گرمایشی بزرگتـر اسـت عبور کند و طول این لوله محافظ حدودا ۰/۳ متر می باشد.

د) در صورتیکه سطحی که قرار است ورقه بتونی روي آن قرار بگیـرد شـیب دارباشد این ورقه باید به گونه اي روي سطح آن قرار بگیرد که سطح بـالایی آن داراي شیب یکسان با کف بنا و موازي با آن باشد.
ر) ورقه بتونی حتی المقدور باید داراي ضخامت یکنواخت ، چگالی مواد توده اي یکنواخت و ویژگی هاي کلی یکنواخت باشد.
س) ضخامت ورفه بتونی از زیر لوله گرمایشی تا زیر پوشش کف ( براي مثال تا زیر سرامیک) به هیچ عنوان نباید از ۳۰ میلیمتر کمتر باشد.
ش) افزایش ضخامت ورقـه بتـونی تـا ۵۰ میلیمتـر مشـکلی بـراي سیسـتم گرمایش از کف ایجاد نمیکند.
ص) ضخامت ورقه بتونی نباید از سه برابر اندازه بزرگترین دانه توده سـازنده آن کمتر باشد.
ض) پیش از نصب لایه هاي عایق ، کف بنـا بایـد کـاملاً مسـطح گـردد. بـه طوریکه هیچگونه برآمدگی در کف بنا مجاز نمی باشد.
ع) در زمان ساخت ورقه بتونی ، باید از لوله هاي گرمایش از کف و لایه هاي عایق در مقابل ضربات و آسیب هاي احتمالی محافظت شود.

طراحی سیستم هاي گرمایش از کف

– مقدمه
اولین قدم در طراحی هر سیستم حرارتی محاسبه مقدار گرماي مورد نیاز از هر یک در اتاقها و سایر فضاها میباشد. یک محاسـبه دقیـق مقـدار اتـلاف ، میتواند طراح را از رساندن طرح مورد نظر به نقطـه بهینـه مصـرف انـرژي (
حداکثر میزان بهره وري ) و در عین حال بـالاترین سـطح آسـایش گرمـایی ساکنان ، مطمئن سازد.
درموردمحاسبه مقداراتلاف حرارتی براي سیستم هاي گرمایشی تابشی آنچه توسط انجمن هاي معتبر ذیربط توصیه می شود استفاده از محاسبات اتلاف حرارتی تجربی ( سیستم هاي گرمایشی رادیاتوري) بعنوان گزینه اي جهـت رسیدن به مقدار اتلاف در سیستم هاي گرمایش از کف می باشـد. البتـه دو نکته اصلی باید مطرح گردد :
الف)بزرگترین وجه امتیاز سیستم گرمایش از کف از عدم تولید تـوده هـواي گرم در این روش انتقال حرارت ناشی می شود. از طرفی اگـر سـاختمانی در نوع طراحی و مصالح به کار گرفته به گونه اي باشد که استعداد اتلاف هواي گرم داشته باشد و ساختمان مورد نظر به سیسـتم گرمـایش از کـف مجهـز شده باشد به دلیل عدم تولید تـوده هـواي گـرم در سیسـتم مـذکور بخـش زیادي از انرژي هدر نمی رود . در صورتیکه اگر همان ساختمان به سیسـتم رادیاتوري مجهز گردد به دلیل تولید توده هواي گرم خـود بـه خـود مقـدار زیادي از انرژي هدر می رود.
ب) دومین وجه امتیاز از سیستم هاي گرمـایش از کـف بـه افـزایش دمـاي تابشی متوسط در این سیستم در مقایسه با سیستم هاي جایجـایی هـوا بـر
می گردد. انجمن مهندسین گرمـایش ، سـرمایش و تهویـه مطبـوع آمریکـا دراستاندارد ASHRAE Standard 55-92 به تشـریح پارامترهـاي لازم
جهت تامین آسایش دمائی پرداخته است. در ایـن اسـتاندارد شـش پـارامتر

اولین کنفرانس بین المللی تهویهمطبوع و تاسیسات حرارتی و برودتی HVACConf-1-023

اصلی که جهت تامین آسایش دمایی باید در حدود قابل قبولی کنترل شوند

بدین ترتیب ذکر شده اند :
-۱ سطح فعالیت (Activity level)
-2 مقاومت پوشش لباس ( (clothing insulating value -3 سرعت هوا (Air Velocity)
-1 رطوبت (humidity)
-2 دماي هوا((Air Temperature
– 3 دماي تابش متوسط((Mean Radiant Temperature

نکته مهم اینکه دماي تابشـی متوسـط تـامین شـده توسـط سیسـتم هـاي گرمایش از کف ارائه شده در این استاندارد تطابق دارد. در صـورتیکه دمـاي تابشی متوسط که به واسطه سیستم جاجایی هوا تامین می گـردد از حـدود مشخص شده در این استاندارد کمتر می باشـد و بـه همـین دلیـل مصـرف انرژي در سیستم هاي جابجایی هوا نسبت به سیسـتم گرمـایش تابشـی بـه طور قابل توجهی افزایش می یابد. لـذا سیسـتم گرمـایش از کـف بـه دلیـل ساختار تابشی ضمن کاهش مصرف انـرژي نسـبت بـه سـایر سیسـتم هـاي گرمائی، آسایش دمایی را در حدود قابل قبول استانداردهاي مربوطه تـامین می نماید.

نظر به دو عامل فوق و فاکتورهاي برتـري بخـش سیسـتم گرمـایش از کـف نسبت به سیستم هاي رادیاتوري در کشورهاي غربی که بـه دلیـل نداشـتن منابع انرژي فسیلی، قیمت انرژي در آن کشورها واقعی اسـت و حتـی بـراي جلوگیري از اتلاف هـواي گـرم در سیسـتم هـاي رادیـاتوري طراحـی هـاي مناسبی صورت می گیرد. مهندسان تاسیسات در آن کشورها طبـق توصـیه انجمن ها و تولید کنندگان سیسـتم هـاي گرمـایش از کـف ذیـربط میـزان مصرف انرژي را در سیستم هاي گرمایش از تا میزان %۳۰ کمتر از سیسـتم هاي رادیاتوري در نظر می گیرند.
در بررسی قبض گاز ساختمان هایی که به این سیستم گرمائی مجهـز شـده اند با قبض ساختمانهاي مشابهی که به سیستم رادیاتوري مجهـز شـده انـد مورد مقایسه قرار گرفته است . پیش بینی می گـردد در نظـر گـرفتن %۴۰
بهینه سازي در مصرف انرژي براي طراحی هاي سنتی کشور ایـران عـددي مطلوب باشد و لذا در یک طرح خوب به سایر مهندسان توصیه میشود براي رسیدن به مقدار انرژي لازم در سیستم گرمایش از کف ، اتلاف حرارتی را در سیستم هاي رادیاتوري محاسبه نمـوده و % ۴۰ از کـل مقـدار آن بکاهنـد و بدین ترتیب مقدار انـرژي لازم در سیسـتم گرمـایش از کـف جهـت تـامین شرایط آسایش گرمائی ساکنان را محاسبه نمایند.

– روش طراحی

محاسبات مقدار حرارت مورد نیاز با توجه به مقدمه ذکر شده حرارت مورد نیـاز در سیسـتم گرمـایش از کـف
جهت تامین شرایط آسایش گرمائی ساکنان محاسبه می شود.
محاسبه مقدار شار گرمایی با داشتن مقدار حرارت مـورد نیـاز جهـت تـامین شـرایط آسـایش گرمـائی
ساکنان و سطح خالص گرمایش از کف مقدار شار گرمایی بدسـت مـی آیـد.

قابل توجه است سطح خالص گرمایش از کف شـامل سـطوح کـف کمـدها، زیرکابینت ها و یخچالها که در طراحی رادیاتور گرمایش از کف حضور ندارند نمی باشد.
پارامتر مهمی که در این مرحله باید مورد بررسی قرار گیرد حـداکثر دمـاي سطح کف میباشد. مطابق جدول ذیل براي تامین هر یـک از مقـادیر شـارژ

گرمائی با توجه به اینکه دماي اتاق متناظر یک دماي سطح مشـخص اسـت.

لذا با توجه به جدول ذیل دماي سطحی که موجب تامین شار گرمائی مـورد نیاز می گردد محاسبه می گردد.
حداکثر دماي کف اتاق هایی که اتلاف گرمـاي زیـادي دارنـد ، حمـام هـا و ورودي هاي ساختمان ۹۰ درجه فارنهایت در نظر گرفته شود.
حداکثر دماي کف اتاق هایی که اتلاف گرماي زیـادي ندارنـد ، آشـپزخانه و پذیرائی ۸۵ درجه فازنهایت در نظر گرفته شود.

شار گرمائی دماي اتاق
Btu/h
60 F 65 F 68 F 70 F 72 75 F
10 65 70 73 75 77 80
15 67,5 72,5 75,5 77,5 79,5 82,5
20 70 75,5 78 80 82 85,5
25 72,5 77,5 80,5 82,5 84,5 87,5
30 75 80 83 85 87 90
35 77,5 82,5 85,5 87,5 89,5 92,5
40 80 85 88 90 92 95
45 82,5 87,5 90,5 92,5 94,5 97,5
50 58 90 93 95 97 100

با در نظر گرفتن جدول زیر ، فواصل بین لوله هـا بـا توجـه بـه مقـدار شـار گرمائی مورد نیاز وسایز لوله مصرفی محاسبه میگردد .

شار گرمائی سایز لوله و فواصل بین لوله ها (سانتیمتر)
W/m
9-12 12-16 16-20 20-25
0-32 25 30 30 35
32-63 25 30 30 35
63-95 15 25 25 30
95-126 10 15 20 25

انتخاب فواصل بین لوله ها

فاصله بین لوله ها در سیستم گرمایش از کف ارتباط مستقیم با مقـدار شـار گرمایی ، دماي آب ورودي و آسایش کارکنانا دارد. جـدول شـماره ۵ فاصـله پیشنهادي بین لوله ها را در حالت هاي مختلف مسکونی و تجاري ارائه داده است.
تذکر : طراحی اغلب ساختمان هاي مسکونی و مراکز کم جمعیت تجاري بـا لوله سایز ۱۶-۱۲ انجام می گیرد.
هرچند در برخی از طرح ها ممکن است از لوله هاي سایز ۱۲-۹ یـا ۲۰-۱۶
نیز استفاده گردد.

سطوح سایز لوله مصرفی و فواصـل بـین لولـه هـا
(سانتیمتر)
۹-۱۲ ۱۲-۱۶ ۱۶-۲۰
۱ تا ۱,۵ متر ۱۵ ۱۵ ۲۰
(حاشیه سرد طبقات)

۵

اولین کنفرانس بین المللی تهویهمطبوع و تاسیسات حرارتی و برودتی HVACConf-1-023

۱ تا ۱,۵ متر ۱۰ ۱۰ ۱۵
(حاشیه سرد طبقه اخر)
اتاق خواب ۱۵ ۲۰-۲۵ ۲۵-۳۰
حمام – اشپزخانه ۱۵ ۲۰ —-
اتاق پذیرائی – ناهار خوري ۱۵-۲۰ ۲۰-۳۰ ۲۵-۳۵
دفتر کار – کلاس درس —- ۲۰-۳۰ ۳۰

پوشش کف

پوشش کف از پارامترهاي موثر در طراحی سیستم گرمایش از کف می باشد.

پوششهاي مختلف کف داراي مقادیر مختلف مقاومت حرارتی می باشند کـه بایدتوسط طراح وارد فرایند طراحی گردند.

مقادیر مختلف مقاومت حرارتی انواع پوشش هـا در جـدول شـماره ۷ آمـده است. اگر در طرح شـما از پوشـش هـاي مختلـف کـف در قسـمت معینـی استفاده شده است باید آن مقادیر را با هم جمع کنید تا مقاومت کلی سطح
مورد نظر بدست آید. توصـیه مـی شـود مجمـوع مقاومـت پوشـش کـف از m2k/w0,44 بیشتر نباشد.

-میانگین دماي آب

میانگین دماي آب سیستم گرمایش از کف با توجه به پارامترهاي پارگرمایی موردنیاز و مقاومت حرارتی سطح گرمایش از کف و استفاده از نمودار شماره یک قابل محاسبه است.

به طور کلی حداکثرمیانگین دماي آب در سیستم گرمایش از کـف بـا ورقـه بتونی می باشد.