پاورپوینت معماری گرمایش از کف

پاورپوینت معماری گرمایش از کف در 25 اسلاید به برسی بیشتر سستم های گرمایشی پرداخته است که یکی از اصل های مهم در معماری ساختمان می باشد. با افزایش روز افزون جمعیت و همچنین کاهش منابع انرژی، مصرف بهینه انرژی امری بدیهی می باشد. در این راستا نقش افزایش رسیستم های گرمایشی بهینه ساختمان ها و مجتمع های مسکونی در کنترل و بهینه سازی مصرف انرژی مهم و قابل تامل می باشد. سیستم حرارتی گرمایش از کف که انتقال حرارت به صورت تشعشعی (تابشی) سهم زیادی در فرآیند گرمایشی آن دارد‏‏‎.

فهرست مطالب

• سیستم گرمایش از کف
• آشنایی با سیستم های گرمایش از کف
• روش های گرمايش از كف
• فواید استفاده از سیستم گرمایش کفی
• روشهای کنترل دما در  سیستم گرمایش کفی
• مدل شبیه سازی انرژی ساختمان

پاورپوینت معماری گرمایش از کف

پاورپوینت معماری گرمایش از کف

گرمایش از کف از قدیم بوده اما با روش دیگر که هرروزه در حال تغییر می باشد. بطوریکه رومی ها زیر کف را کانال کشی کرده و هوای گرم را از آن عبور می دادند و کره ای ها دود حاصل از سوخت را قبل از اینکه از دودکش عبور کند از زیر کف انتقال می دادند. در کشور های دیگر همچون ایران لوله کشی های آب گرم از کف ساختمان رد میشده و این اتفاق بیشتر در حمام ها انجام می شد.

سبکی وزن ساختمان، افزایش ارتفاع اتاقها

بعلت استفاده از یک نوع لوله با سایز پائین و همچنین حذف عبور لوله های تاسیساتی از روی یکدیگر ( که عموما باعث بالا آمدن کف واحدها و پر کردن کف در زمان ساخت می شود ) ضخامت پوشش به مقدار زیادی کاهش می یابد. این امر ضمن کم کردن وزن ساختمان ( و در نتیجه استقامت بیشتر آن ) موجب افزایش ارتفاع سقف واحدها نیز می گردد.

پاورپوینت معماری گرمایش از کف

سیستم گرمایش از کف (Underfloor Heating)، هرچند امروزه به عنوان یک تکنولوژی مدرن و لوکس شناخته می‌شود، اما ریشه‌های تاریخی آن به دوران امپراتوری روم و سیستم‌های “هیپوکاست” (Hypocaust) بازمی‌گردد. این سیستم، رویکردی بنیادین و متفاوت به گرمایش فضا ارائه می‌دهد که مبانی نظری آن عمیقاً در اصول فیزیک انتقال حرارت، فیزیولوژی آسایش حرارتی انسان و بهره‌وری انرژی استوار است. درک این مبانی، کلید طراحی و اجرای موفق این سیستم و دلیل برتری آن بر روش‌های گرمایشی سنتی مانند رادیاتور است.

۱. اصول انتقال حرارت: تابش، کلید آسایش

انتقال حرارت در فیزیک به سه روش اصلی صورت می‌گیرد: هدایت (Conduction)، همرفت (Convection) و تابش (Radiation). سیستم‌های گرمایشی سنتی مانند رادیاتور یا بخاری، عمدتاً بر اساس همرفت کار می‌کنند. آن‌ها حجم کوچکی از هوای اطراف خود را به شدت گرم می‌کنند. این هوای گرم به دلیل چگالی کمتر به سمت سقف بالا می‌رود، در آنجا سرد شده و دوباره به سمت پایین حرکت می‌کند و یک چرخه همرفتی ایجاد می‌کند. این چرخه چند مشکل اساسی دارد:

• توزیع نامتوازن دما: هوای گرم در زیر سقف تجمع می‌کند، در حالی که کف و قسمت‌های پایینی فضا سرد باقی می‌ماند. این پدیده که به آن “لایه‌بندی حرارتی” (Thermal Stratification) می‌گویند، باعث اتلاف انرژی و کاهش آسایش می‌شود.
• ایجاد جریان هوا و گرد و غبار: چرخه‌های همرفتی باعث جابجایی دائمی هوا و در نتیجه، گرد و غبار، آلرژن‌ها و سایر ذرات معلق در فضا می‌شوند که می‌تواند برای افراد مبتلا به آلرژی یا مشکلات تنفسی مضر باشد.

در مقابل، مبنای اصلی عملکرد سیستم گرمایش از کف، انتقال حرارت تابشی است. در این سیستم، کل سطح کف به یک منبع گرمایی با دمای پایین (معمولاً بین ۲۵ تا ۲۹ درجه سانتی‌گراد) تبدیل می‌شود. این سطح وسیع، امواج حرارتی (مشابه امواج فروسرخ خورشید) را به صورت یکنواخت به تمام جهات تابش می‌کند. این امواج، هوا را به طور مستقیم گرم نمی‌کنند، بلکه پس از برخورد با اشیاء و افراد در فضا، آن‌ها را گرم می‌کنند. این اشیاء گرم شده، خود به منابع تابشی ثانویه تبدیل می‌شوند. این مکانیزم چندین مزیت بنیادین دارد:

• توزیع یکنواخت گرما: از آنجا که منبع گرما کل سطح کف است، دما در سراسر فضا بسیار یکنواخت و مطلوب است. پدیده لایه‌بندی حرارتی به حداقل می‌رسد و اختلاف دما بین کف و سقف بسیار ناچیز است.
• آسایش حرارتی بهینه: بدن انسان نیز از طریق تابش، با محیط اطراف خود تبادل حرارتی می‌کند. وقتی بدن توسط امواج گرمایی از همه جهات احاطه شده باشد، احساس آسایش و گرمای مطبوعی می‌کند، حتی اگر دمای هوای فضا یکی دو درجه پایین‌تر از دمای مورد نیاز در سیستم‌های همرفتی باشد. این پدیده به “دمای تابشی میانگین” (Mean Radiant Temperature – MRT) معروف است و تأثیر آن بر آسایش انسان، حتی از دمای هوا نیز بیشتر است.

۲. فیزیولوژی آسایش حرارتی: تطابق با پروفایل ایده‌آل بدن

تحقیقات در زمینه فیزیولوژی انسان نشان داده است که پروفایل دمایی ایده‌آل برای آسایش حرارتی، “پاهای گرم و سر خنک” است. بدن انسان در شرایطی که دمای محیط در اطراف پاها کمی گرم‌تر و در اطراف سر کمی خنک‌تر باشد، بالاترین سطح از آسایش را تجربه می‌کند. سیستم‌های گرمایشی سنتی دقیقاً برعکس این پروفایل عمل می‌کنند؛ آن‌ها هوای گرم را به سمت سر و سقف می‌فرستند و پاها را سرد نگه می‌دارند. سیستم گرمایش از کف، به طور ذاتی با این پروفایل ایده‌آل فیزیولوژیک تطابق کامل دارد. گرما از پایین‌ترین سطح (کف) به آرامی به سمت بالا حرکت می‌کند و یک شیب دمایی عمودی بسیار ملایم و طبیعی ایجاد می‌کند که در آن، دمای نزدیک کف، گرم‌ترین نقطه و دمای نزدیک سقف، خنک‌ترین نقطه است. این هماهنگی با نیازهای طبیعی بدن، یکی از دلایل اصلی احساس راحتی و دلپذیر بودن گرمای حاصل از این سیستم است.

۳. بهره‌وری انرژی: دمای پایین، اتلاف کمتر

مبانی ترمودینامیکی سیستم گرمایش از کف، آن را به یکی از بهینه‌ترین سیستم‌های گرمایشی تبدیل کرده است.

• دمای عملکردی پایین: رادیاتورها برای گرم کردن فضا باید به دماهای بالا (۶۰ تا ۸۰ درجه سانتی‌گراد) برسند. در مقابل، سیستم گرمایش از کف با آب گرم با دمای بسیار پایین‌تر (۳۰ تا ۵۰ درجه سانتی‌گراد) کار می‌کند. تولید آب با دمای پایین‌تر، انرژی کمتری مصرف می‌کند. این ویژگی، سیستم گرمایش از کف را برای استفاده با منابع انرژی تجدیدپذیر مانند پمپ‌های حرارتی (Heat Pumps) و پنل‌های خورشیدی (Solar Collectors) که در دماهای پایین‌تر راندمان بالاتری دارند، ایده‌آل می‌سازد.
• کاهش اتلاف حرارت: همانطور که اشاره شد، به دلیل برقراری آسایش از طریق تابش، می‌توان دمای هوای اتاق را ۱ تا ۲ درجه سانتی‌گراد پایین‌تر تنظیم کرد، بدون آنکه از سطح آسایش کاسته شود. این کاهش جزئی در دمای تنظیم شده، می‌تواند منجر به صرفه‌جویی قابل توجهی (۱۰ تا ۱۵ درصد) در مصرف انرژی در طول یک فصل سرما شود. علاوه بر این، چون تجمع گرما در زیر سقف وجود ندارد، اتلاف حرارت از طریق سقف و دیوارهای بالایی نیز به مراتب کمتر است.
• جرم حرارتی (Thermal Mass): لایه‌های بتنی یا سیمانی که لوله‌های گرمایش از کف را در خود جای داده‌اند، به عنوان یک جرم حرارتی بزرگ عمل می‌کنند. این جرم، گرما را در خود ذخیره کرده و به تدریج به فضا آزاد می‌کند. این خاصیت باعث می‌شود که سیستم پس از خاموش شدن منبع انرژی، تا مدت زمان طولانی به گرمادهی ادامه دهد و نوسانات دمایی در فضا به حداقل برسد. این پایداری دمایی، هم به آسایش و هم به کاهش مصرف انرژی کمک می‌کند.

نتیجه گیری

معماری سیستم گرمایش از کف، فراتر از پنهان کردن لوله‌ها در زیر زمین است. این سیستم، یک رویکرد علمی و یکپارچه به گرمایش است که با بهره‌گیری هوشمندانه از اصول انتقال حرارت تابشی، تطابق با فیزیولوژی بدن انسان و بهینه‌سازی مصرف انرژی، سطح بی‌نظیری از آسایش و کارایی را فراهم می‌کند که دستیابی به آن با روش‌های سنتی دشوار یا غیرممکن است.