
سیستم های گرمایش خانگی
در این صفحه با سیستم های گرمایش خانگی آشنا می شوید:
عبارت HVAC – گرمایش، تهویه و تهویه مطبوع – برای شرح سیستم کنترل جوی کلی در یکخانه بهکاربرده میشود. صرفنظر از اینکه چه سیستم HVAC استفاده میشود، هدف تمام وسایل گرمایش ایجاد انرژی گرمایی از یک منبع سوختی و انتقال آن به فضاهای نشیمن برای حفظ دمای مطلوب محیط است. سیستمهای گرمایش میتوانند از انواع منابع سوختی استفاده کنند شامل گاز طبیعی، پروپان، نفت، بیوسوخت (مانند چوب) و برق. برخی از خانهها بیش از یک سیستم گرمایش دارند مانند زمانی که زیرزمین توسط یک سیستم متفاوت با بقیه خانه گرم میشود.
سیستمهای گرمایش-سرمایش هوای متحرک
رایجترین سیستم HVAC در خانههای مدرن با اختلاف سیستم هوای متحرک است که از یک شعله با فن دمنده استفاده میکند که هوای گرم شده را از طریق شبکهای از داکت ها به اتاقهای مختلف خانه منتقل میکند. سیستمهای هوای متحرک در تنظیم دمای اتاق سریع هستند و چون سیستمهای تهویه مطبوع نیز میتوانند از همین دمنده و شبکه داکت بهطور مشترک استفاده کنند، این یک سیستم HVAC کلی کارآمد است.
منابع سوختی
شعلههایی که سیستمهای هوای متحرک را راه میاندازند را میتوان با گاز طبیعی، پروپان مایع (LP)، نفت یا برق تغذیه کرد.
توزیع
هوایی که توسط شعله گرم شده یا هوای گرم شده توسط المنت از طریق شبکهای از داکت ها به دریچههای گرمایش در هر اتاق توزیع میشود. سیستم دیگری از داکت ها هوا را از طریق جریان بازگشتی هوای سرد به شعله بازمیگرداند.
مزایا
- سیستمهای هوای متحرک را میتوان فیلتر کرد تا گردوغبار و مواد آلرژیزا حذف شود. بااینحال، آنها میتوانند مقدار مواد آلرژیزا درون هوا را افزایش دهند.
- تجهیزات مرطوبکننده یا خشککننده را میتوان با سیستم هوای متحرک ادغام کرد.
- شعلههای هوای متحرک نسبتاً ارزان هستند.
- این شعلهها میتوانند به بالاترین نرخ AFUE (بازده مصرف سوخت سالانه) هر سیستم گرمایش برسند (ولی این بدین معنا نیست که کارآمدترین روش برای گرم کردن خانه هستند).
- سیستمهای هوای متحرک میتوانند سرمایش را با ظرفیتهای گرمایش ترکیب کنند.
معایب
- نیاز به داکت و گرفتن فضا در دیوارها.
- فن شعلهها میتوان پرسروصدا باشد.
- هوای متحرک میتواند باعث پخش مواد آلرژیزا شود.
- هوای متحرک میتواند خشک شود مگر اینکه مرطوب شود.
- چون سیستمهای هوای متحرک هوا را گرم میکنند نه اشیای داخل اتاق را این راحتترین فرم گرمایش در نظر گرفته نمیشود.
بیشتر بخوانید: آشنایی با انواع هواساز و ایرواشر
سیستمهای شعلهای هوای گرانشی
پیش از سیستمهای هوای متحرک، شعلههای هوای گرانشی نیز هوا را از طریق سیستم داکت های فلزی توزیع میکنند، اما بهجای حرکت دادن هوا بهوسیله دمنده، سیستمهای هوای گرانشی با فیزیک ساده حرکت رو بالای هوای گرم و حرکت رو به پایین هوای سرد کار میکنند. شعله هوای گرانشی در زیرزمین هوا را گرم میکند که از طریق داکت به اتاقهای مختلف بالا میرود. هوای سرد از طریق سیستم داکت بازگشتی هوای سرد به شعله بازمیگردد. شعلههای بهاصطلاح «اختاپوسی» که در بسیاری از خانههای قدیمی یافت میشوند، شعلههای هوای گرانشی هستند.
سیستمهای هوای گرانشی دیگر نصب نمیشوند ولی در بسیاری از خانههای قدیمی بهطور مؤثر به کار خود ادامه میدهند.
منبع سوختی
شعلههای هوای گرانشی را میتوان با گاز طبیعی، پروپان مایع (LP)، نفت یا برق سوخت رسانی کرد.
توزیع
هوای تهویه شده از طریق داکت های فلزی به چرخه درمیآید.
مزایا
- سیستمهای گرانشی هیچ قسمت متحرکی ندارند و میتوانند برای چندین دهه بمانند.
- تجهیزات سیستم بسیار قابلاطمینان است و نگهداری کمی نیاز دارد.
معایب
- هوا را نمیتوان بهطور مؤثر فیلتر کرد.
- بازده انرژی نسبت به شعلههای جدید پایینتر است.
- تنظیمات دما کند است چراکه سیستمها توسط جریانات همرفتی ساده کار میکنند.
سیستمهای گرمایش تابشی از کف
گرمایش از کف مدرن نوعی از سیستم گرمایش تابشی است. گرمایش تابشی از گرمای هوای متحرک متفاوت است بهطوریکه در آن بهجای گرم شدن فقط هوا، اشیا و مواد مانند مبلمان و کفسازی گرم می-شوند. اکثر سیستمهای تابشی کل خانه گرما را بهوسیله آب داغ گرم شده درون یک دیگ بخار یا آبگرمکن پخش میکنند.
گرمایش از کف شامل لولههای پلاستیکی آب نصبشده درون دال بتنی طبقات یا متصل شده به بالا یا زیر کفهای چوبی است. این روش بیسروصدا است و بهطورکلی بازده انرژی بالایی دارد. این روش خانه را بهآرامی گرم میکند و نسبت به هوای متحرک زمان بیشتری برای تنظیم دما میبرد ولی گرمای آن بادوامتر است.
همچنین سیستمهای گرمایش از کفی وجود دارد که از سیمهای برق نصبشده زیر مصالح کفسازی، معمولاً سرامیک یا سنگ، استفاده میکنند. اینها از سیستمهای آب گرم کم بازدهتر هستند و معمولاً فقط در فضاهای کوچک مانند سرویسهای بهداشتی مورداستفاده قرار میگیرند.
منابع سوختی
سیستمهای لولهکشی آب گرم بهطورمعمول توسط یک دیگ بخار مرکزی گرم میشوند که میتواند توسط گاز طبیعی، پروپان مایع (LP) یا برق سوخترسانی شود. آب گرم همچنین میتواند توسط سیستمهای آب گرم خورشیدی تأمین شود که بهطور رایج بهعنوان ضمیمهای تکمیلی برای سیستمهای مبتنی بر سوخت استفاده میشوند.
توزیع
سیستمهای گرمایش از کف معمولاً توسط جریان آب گرم درون لولههای پلاستیکی توزیع می-شوند.
مزایا
- سیستمهای تابشی راحتی، حتی گرما تأمین میکنند.
- سیستمهای تابشی زمانی که توسط دیگ بخار گرم شوند میتوانند بسیار بازدهی انرژی بالایی داشته باشند.
معایب
- سیستمهای تابشی نسبتاً در گرم شدن و تنظیم تغییرات دما کند هستند.
- نصب سیستمهای گرمایش از کف میتوان گران باشد.
- در صورت بروز مشکلات تعمیری دسترسی به لولهکشی مخفی دشوار است.
- سیستمهای مبتنی بر دیگ بخار را نمیتوان با سیستم تهویه مطبوع ادغام کرد.
سیستمهای رادیاتور و دیگ بخار سنتی
خانه و ساختمانهای آپارتمانی قدیمیتر معمولاً بهوسیله سیستمهای رادیاتور و دیگ بخار سنتی گرم می-شوند. اینها شامل یک دیگ بخار مرکزی است که بخار و آب گرم را از طریق لولهها به واحدهای رادیاتور قرارگرفته بهطور استراتژیک در اطراف خانه منتقل میکنند. رادیاتور کلاسیک – یک واحد آهنی که معمولاً نزدیک پنجرهها قرار دارد – معمولاً رادیاتور بخار نامیده میشود اگرچه این عبارت در برخی موارد دقیق نیست.
در واقعیت، دو نوع سیستم وجود دارد که از این رادیاتورهای قدیمی استفاده میکند. دیگهای بخار واقعی درواقع بخار گازی را از طریق لولهها به رادیاتورها منتقل میکنند که دوباره به آب میعان شده و دوباره برای گرم شدن به دیگ بخار بازمیگردد. سیستمهای رادیاتور مدرن آب گرم را با پمپهای برقی به رادیاتورها منتقل میکنند. آب گرم حرارت خود را در رادیاتور آزاد میکند و آب سرد شده برای گرم شدن بیشتر به دیگ بخار بازمیگردد. سیستمهای رادیاتوری آب گرم در اروپا بسیار رایج هستند.
منابع سوختی
سیستمهای رادیاتور/دیگ بخار را میتوان با گاز طبیعی، پروپان مایع، نفت یا برق سوخترسانی کرد. دیگهای بخار قدیمی حتی با زغالسنگ نیز تغذیه میشدهاند.
توزیع
گرما بهوسیله بخار یا آب گرم در حال چرخش درون لولههای فلزی به رادیاتورهایی تولید میشود که به شکلی ساختهشدهاند که انتقال انرژی گرمایی را تسهیل کنند.
مزایا
- گرمای تابشی نسبتاً راحت است و بهمانند هوای متحرک هوا را خشک نمیکند.
- رادیاتورها را میتوان به قرنیزهای مخفی یا رادیاتورهای پانل دیواری ارتقا داد.
- زمانی که دیگهای بخار قدیمی جایگزین میشوند، دیگهای بخار مدرن میتوانند بازدهی انرژی بسیار خوبی ارائه کنند.
معایب
- رادیاتورها میتوانند ازنظر بصری زیبا نباشند.
- موقعیت رادیاتورها میتواند قرارگیری مبلمان و پوشش پنجرهها را محدود کند.
- سیستمهای مبتنی بر دیگ بخار را نمیتوان با سیستم تهویه مطبوع ترکیب کرد.
رادیاتور قرنیزی آب گرم
نوع مدرنتری از گرمایش تابشی سیستم قرنیزی آب گرم یا سیستم هیدرونیک است. این سیستمها نیز از یک دیگ بخار مرکزی برای گرم کردن آب استفاده میکنند بهطوریکه آن را از طریق سیستمی از لولههای آب به واحدهای گرمایشی قرنیزی مخفی منتقل میکند که گرما را بهوسیله پرههای فلزی نازک که اطراف لولههای آب هستند از آب به اتاق منتقل میکند. این لزوماً یک نسخه ارتقا و تکاملیافته سیستمهای رادیاتور ایستاده قدیمی است.
منابع سوختی
دیگهای بخار سیستمهای هیدرونیک را میتوان با گاز طبیعی، پروپان مایع (LP)، نفت یا برق سوخترسانی کرد. میتوان با سیستمهای گرمایش خورشیدی نیز به آنها کمک کرد.
توزیع
- آب داغ توسط دیگ بخار گرم شده و به واحدهای قرنیزی "پره-لوله" نصبشده روی دیوارها منتقل میشود. این پرهها سطح انتشار گرما را برای بازدهی بیشتر افزایش میدهند.
- گرما توسط جریان همرفت طبیعی منتقل میشود: هوای گرم شده از واحد قرنیزی بالا میرود درحالیکه هوای سرد به سمت واحد برای گرم شدن حرکت میکند.
مزایا
- سیستمهای هیدرونیک میتوانند بازدهی انرژی عالی داشته باشند.
- سیستمهای هیدرونیک به دلیل نداشتن فن یا دمنده بیسروصدا هستند.
- دما را میتوان بهدقت کنترل کرد.
- سیستمهای رادیاتوری بادوام هستند و به تعمیرات و نگهداری اندکی نیاز دارند.
معایب
- واحدهای قرنیزی تابش/همرفت نباید مسدود شوند و میتوانند در قرارگیری مبلمان و طراحی چالش ایجاد کنند.
- رادیاتورها در گرم شدن کند هستند.
- سیستمهای آب گرم را نمیتوان با سیستمهای تهویه مطبوع ترکیب کرد.
- اگر گرما برای دوره بیشازحدی درون لولهها نباشد لوله ممکن است درخطر انجماد باشند.
سیستمهای گرمایش پمپ حرارتی
جدیدترین فناوری گرمایش (و سرمایش) خانه پمپ حرارتی است. با استفاده از سیستمی مشابه تهویه مطبوع، پمپهای حرارتی گرما را از هوا گرفته و آن را با استفاده از هواساز داخلی به خانه منتقل میکنند. سیستمهای خانگی استاندارد پمپهای حرارتی با منبع هوا هستند که گرما را از هوای خارج میگیرند. همچنین پمپهای حرارتی با منبع زمینی یا ژئوترمال که هوا را از عمق زمین میگیرند به همراه پمپهای حرارتی با منبع آبی که برای به دست آوردن حرارت متکی به یک آبگیر یا دریاچه هستند.
نوع معروفی از پمپ حرارتی با منبع هوا، سیستم مینی اسپلیت یا بدون داکت است. این سیستم دارای یک کمپرسور نسبتاً کوچک در بیرون و یک یا چند هواساز داخلی است که بهراحتی در اتاقها یا نواحی دوردست یکخانه اضافه میشوند. سیستمهای پمپ حرارتی معکوسپذیر هستند و میتوان در تابستان آنها را در حالت تهویه مطبوع قرار داد. پمپهای حرارتی میتوانند بازدهی انرژی خوبی داشته باشند ولی برای آبوهوای نسبتاً ملایم مناسب هستند؛ آنها در آبوهوای خیلی گرم یا خیلی سرد کارآمد نیستند.
منابع سوختی
پمپهای حرارتی معمولاً با برقکار میکنند اگرچه مدلهای گاز طبیعی نیز در دسترس هستند.
توزیع
گرما و سرما توسط واحدهای نصبشده روی دیوار که هوا را از روی کویل های مرطوبکننده متصل به یک پمپ خارجی میدمد که گرما را از خارج خانه جذب میکند، توزیع میشود.
مزایا
- این سیستمها هم گرما و هم سرما ارائه میکنند.
- پمپهای حرارتی بازدهی انرژی خوبی دارند.
- واحدهای دیواری منحصربهفرد امکان کنترل دقیق هر اتاق را فراهم میکند.
- فنها نسبت به سیستمهای هوای متحرک مرکزی بیسروصدا تر هستند.
- نیازی به داکت نیست.
معایب
- پمپهای حرارتی برای آبوهوای نسبتاً ملایم مناسب هستند.
- توزیع هوای گرم شده یا سرد شده میتواند به دلیل خارج شدن از یک واحد (در هر اتاق یا ناحیه) محدود شود.
سیستمهای گرمایش مقاومت الکتریکی
هیترهای قرنیزی الکتریکی و دیگر انواع هیترهای الکتریکی بیشتر به خاطر هزینه بالای برق بهطور رایج برای سیستمهای گرمایش خانگی مورداستفاده قرار نمیگیرند. بااینحال آنها گزینه محبوبی برای گرمایش در زیرزمینهای تمامشده، دفاتر خانگی و اتاقهای فصلی (مانند ایوانهای سه فصلی یا اتاقهای آفتابگیر) هستند. هیترهای برقی نصب آسان و کمهزینهای دارند و نیازی به داکت، لوله، هواساز یا دیگر تجهیزات توزیع ندارند. واحدها ارزان هستند و هیچ قسمت متحرکی ندارند و مجازاً نیازی به هیچ تعمیر و نگهداری ندارند.
علاوه بر هیتر های قرنیزی مرسوم، هیترهای تابشی برقی وجود دارند که با تابش گرم میکنند. اینها معمولاً نزدیک سقف نصب میشوند و به سمت ساکنین اتاق جهتدهی میشوند که گرمای متمرکز بیشتری نسبت به واحدهای قرنیزی ایجاد میکند. هیترهای تابشی همچنین بازدهی بهتری نسبت به واحدهای قرنیزی دارند.
توزیع
هیترهای قرنیزی از جریان همرفت طبیعی برای به چرخه درآوردن گرما در اتاق استفاده میکنند. هیترهای دیواری و هیترهای چندگانه معمولاً فنهای داخلی دارند که هوای گرم شده را میدمند.
مزایا
- واحدهای هیتر تطبیقپذیر هستند و میتوانند تقریباً هرجایی نصب شوند.
- این سیستمها تنها به یک مدار الکتریکی برای تأمین برق نیاز دارند.
- واحدهای بدون فن بدون سروصدا کار میکنند.
- هیترهای برقی تابشی اشیای اتاق را گرم میکنند مانند گرمایش تابشی از کف.
- هیچ داکت کشی یا نصب گرانقیمتی نیاز نیست.
معایب
- هزینه عملیاتی هیترهای برقی بسیار گران است.
- آنها مقدار زیادی برق مصرف میکنند و بنابراین نقش به سزایی در مصرف بیرویه شبکه برق و مشکلات مربوطه دارند.
- بیشتر برق توسط نیروگاههای زغالسنگی تولید میشود بنابراین هیترهای برقی درحالیکه در حین کار بی آلودگی هستند بهطور چشمگیری در آلودگی هوا و کربن جوی نقش دارند.