في ظل ظروف الحياة العصرية، يختار العديد من مالكي العقارات الخاصة طرقاً بديلة لتدفئة الفراغات الداخلية، فإن جودة وطبيعة التدفئة لها تأثير كبير على الشعور بالراحة وخاصةً في المنازل، بحيث يتعين على الإنسان البقاء لفترات طويلة داخل المنزل خاصةً في فصل الشتاء، فكان نظام التدفئة المركزية هو الخيار الأول.
يتحدث هذا المقال عن التدفئة المركزية، ويشمل:
نبذة عن التدفئة المركزية.
تاريخ التدفئة المركزية.
أنظمة التدفئة المركزية المعاصرة.
تحليل نظام التدفئة المركزية.
إيجابيات وسلبيات التدفئة المركزية.
كيفية تمديد التدفئة المركزية.
تكلفة التدفئة المركزية.
نبذة عن نظام التدفئة المركزية
تعتبر التدفئة المركزية من أكثر الوسائل الآمنة بين أنظمة التدفئة الأخرى، فهي تغطي كل الفراغات الداخلية سواء كانت مساكن مفردة أو عمارات أو مباني، ويستعمل فيها مختلف أنواع الوقود مثل الحطب والفحم والغاز والنفط والكهرباء، ويعتمد هذا النظام بشكل أساسي على توليد بخار أو هواء ساخن أو ماء ومن ثم نقل الحرارة إلى الفراغات المختلفة، فتتم عملية التدفئة عن طريق دورة تشبه الدورة الدموية عند الإنسان، بحيث تبدأ دورة المياه من نقطة موجودة على جسم الغلاية، وتنتهي بنقطة أيضاً على جسم الغلاية، كما يعتبر أول من قام باختراع نظام التدفئة المركزية هي الأمريكية أليس باركر، حيث حصلت على براءة اختراع لاختراعها هذا في عام 1919 م.
تاريخ التدفئة المركزية
كوريا القديمة
تم اكتشاف “أوندول” في المواقع الأثرية على أراضي ما يعرف اليوم بكوريا الشمالية، بحيث يظهر الموقع الأثري من العصر الحجري الحديث، أي في حوالي عام 5000 قبل الميلاد، تم اكتشافه في إحدى المساكن المحفورة في “أونغي” في كوريا، ويوجد فيها بقايا واضحة وظاهرة من الجودول في المسكن الذي تم التنقيب عنه، وتعتبر المكونات الأساسية للأوندول التقليدي هي:
صندوق موقد أو موقد: يمكن الوصول إليها من خلال المطبخ عادةً أو إحدى غرف النوم الرئيسية.
أرضية مبنية من الطوب: موجودة تحت ممرات دخان أفقية.
مدخنة رأسية: تكون قائمة بحد ذاتها على الجدار الخارجي لأرضية المدفأة.
الأرضية المسخنة: تكون مدعمة بأرصفة وحواجز حجرية لتوزيع الدخان، ومغطاة بألواح حجرية وطينية تشكل طبقة منيعة تشبه الورق المشبع بالزيت.
في بداية استعمالها كان يستعمل الأوندول لتأمين التدفئة والحرارة للبيت والطبخ، فعند إشعال الفرن للطبخ، كانت يمتد اللهب أفقياً، ولأن مدخل الهواء يكون بجانب الفرن، وكانت هذه الطريقة في التركيب ضرورية جداً، وذلك لأنها كانت تسمح للدخان بأن يصعد إلى الأعلى وألا يدخل إلى داخل المنزل، مما يحافظ على بقاء الشعلة وعدم انطفائها سريعاً، كما استعمل الأوندول التقليدي كغرفة للجلوس والنوم والأكل في معظم المنازل الكورية قبل ستينيات القرن العشرين.
كان يتم اشعال الفرن عن طريق استخدام قش سنابل الأرز كعامل أساسي، والنفايات الزراعية، والكتلة الحيوية أو أي نوع من أنواع الحطب المجفف للإشعال.
روما القديمة واليونان
استخدم الإغريق القدماء التدفئة المركزية وطوروها، فقد استخدموها في تدفئة معبد أفسس عن طريق المداخن المزروعة في الأرض ودوران الحرارة الناجم عن عمليات الاحتراق. استخدمت بعض المباني في الإمبراطورية الرومانية نظام التدفئة المركزية، حيث قاموا بتسخين الهواء عن طريق الأفران الموجودة في مساحات فارغة تحت الأرضيات وخارج الأنابيب، وبعد انهيار الإمبراطورية الرومانية، عادت نظام التدفئة إلى مدافئ قديمة أكثر بدائية.
في أوائل جبال الألب المرتفعة في العصور الوسطى، أصبح نظام التدفئة أكثر بساطة بحيث أصبح نقل الحرارة يتم عبر قنوات تحت أرضية تبدأ من الفرن، وهو بدلاً عن المحرقة الرومانية، وفي القرن الثالث عشر، قام الرهبان السيسترسية في أوروبا بإحياء التدفئة المركزية من جديد، وذلك باستخدام أفرع من الأنهار مع الأفران التي تشتعل في داخل المباني.
أنظمة التدفئة المركزية المعاصرة
نظام التدفئة بالهواء الساخن
يعمل نظام التدفئة بالهواء الساخن عن طريق تسخين الهواء داخل أفران، ثم يتم نقله عن طريق أقنية إلى الغرف الموصولة مع هذا النظام، كما يوجد منظومة أخرى تقوم بنقل الهواء البارد من الغرف إلى الفرن، وتتم هذه العملية عن طريق منفاخ كهربائي يقوم بتحريك الهواء داخل القنوات، وعند تسخين الهواء ونقله تقوم المرشحات الموجودة داخل النظام بتنقية الهواء من التراب والغبار.
ميزات
استجابة سريعة لمتطلبات التدفئة خلال الشتاء.
لا تتعرض هذه الأنظمة لخطر الانهيار بسبب تسرب المياه.
لا يوجد خطر من التجمد أو التسرب لعدم وجود خزان مياه.
يمكن أن يشتمل هذا النظام على نظام تبريد للاستخدام في الصيف.
ضمان أقصى قدر من الراحة لجميع أفراد العائلة من خلال وضعية إحكام التهوية.
عيوب
مكلفة الشراء والتركيب.
تستغرق إعادة توجيه مجاري الهواء وقتاً طويلاً.
من الممكن أن تسبب الرطوبة المرتفعة التي يشكلها هذا النظام مشاكل صحية لمرضى الربو.
يستعمل هذا النظام بكثرة في المباني الكبيرة، حيث يعتمد على التدفئة بالبخار، ويتم تركيب غلاية، بحيث تنتج الحرارة داخل هذه الغلاية من حرق الوقود، ثم تعمل المضخة على دفع البخار المكثف إلى داخل الغلاية.
ميزات
سهولة التحكم بدرجات الحرارة في الغرف.
حجم الأنابيب التي تحتوي على البخار تكون صغيرة نسبياً.
قدرة التحكم بسهولة بكمية البخار عن طريق صمامات أوتوماتيكية.
عيوب
يعتبر من الأنظمة ذات التكاليف العالية في التركيب والصيانة.
يعد هذا النظام بطئ في الإقلاع، فهو يحتاج إلى وقت أطول حتى يبدأ في التسخين.
إمكانية استخدام هذا النظام في فراغات محددة فقط بحيث لا يمكن تشغيله على مختلف الأماكن في آنٍ واحد.
نظام التدفئة بالماء الساخن
في هذا النظام يتم تسخين الماء في المرجل الحراري في أماكن منخفضة من الأبنية، ويتم استخدام أحد أنواع الوقود المختلفة، وعندما ترتفع حرارة المياه فإنه يتمدد وتقل كثافته مما يساعده بالارتفاع إلى الأعلى عبر الأنابيب المعزولة، والتي بدورها تتفرع إلى مختلف الغرف والفراغات الداخلية التي تحتوي على مشعات حرارية تسخن عند مرور الماء الساخن بداخلها، فترتفع درجة حرارتها، ثم تنتقل هذه الحرارة إلى الهواء، مما يؤدي إلى نشوء تيارات الحمل كما تشعها في مختلف الاتجاهات في الوسط المحيط.
ميزات
يعتبر من أرخص الأنظمة عموماً.
إن وجود المراجل في الأماكن المنخفضة يساعد على إبقاء الأرضيات أكثر دفئاً.
لا يوجد هواء يتحرك باستخدام هذا النظام، فبالتالي لا يوجد انتشار للغبار ولا المواد المسببة للحساسية، فهو نظام آمن على الصحة.
يدوم تأثير هذا النظام حتى بعد إطفائه، بحيث يحافظ الماء على درجة حرارته مما يمكن من الاستمرار والشعور بالحرارة حتى بعد ساعات.
عيوب
تكلفة مرتفعة في حال تعطل أو انكسار أحد الأنابيب داخل النظام.
تستغرق المراجل وقتاً طويلاً إلى حدٍ ما حتى تبدأ في تسخين المياه وانتشار الحرارة داخل الغرف.
تحليل نظام التدفئة المركزية
المدخلات
أنابيب التوصيل.
مضخة.
ديزل.
كهرباء.
غلاية.
مشعات حرارية.
المخرجات
البخار في نظام التدفئة بالبخار.
الهواء الساخن في نظام التدفئة بالهواء الساخن.
الماء الساخن في نظام التدفئة بالماء الساخن.
التغذية الراجعة
الثرموستات (المجس الحراري).
البويلر
هو عبارة عن غرفة أو جهاز يتم من خلالها عملية احتراق الوقود لرفع درجة حرارة الماء أو الهواء أو البخار.
الثيرموستات
هو عبارة عن شريط يتكون من معدنين مختلفين (ثنائي الفلز).
آلية عمل الثيرموستات
عند إغلاق الدارة الكهربائية وتشغيل الجهاز يمر التيار في الثيرموستات، وبعد فترة زمنية يسخن هذا الشريط بسبب أحد الفلزين، ثم يتمدد بمقدار يختلف عن الفلز الآخر، هذا ما يؤدي إلى تقوس الشريط وفتح الدارة ويتوقف عندها مرور التيار.
إن بعض الأنظمة المتطورة تأتي مع خيارين أو أكثر من خيارات الإخراج الحراري.
توفر أنظمة التدفئة المركزية الدفء في الفراغات الداخلية ابتداءً من مكان واحد إلى العديد من المواقع المختلفة.
يمكن دمجها مع أنظمة حرارية أخرى للتحكم الأمثل بدرجات الحرارة، ومن الممكن أن تكون وحدة تدفئة وتكييف معاً.
سلبيات
تعتبر ذات تكاليف كبيرة للتركيب والصيانة.
بعض الأنواع قد تؤثر سلباً على الصحة العامة للإنسان.
متطلبات الصيانة اللازمة لتشغيل هذه الأنظمة معقدة نوعاً ما.
غير صديقة للبيئة، فهي تستخدم الوقود كمادة أساسية للاحتراق.
أنواع تدفئة المباني
الأفران.
الغلايات.
الحرارة المباشرة.
التدفئة الكهربائية.
مواقد حرق الوقود.
مواقد حرق الأخشاب.
أنظمة المضخات الحرارية.
سخانات تعمل بالغاز.
كيفية تمديد التدفئة المركزية
يعد تمديد التدفئة المركزية مهمة ليست بالسهلة، فهي تتطلب إلى تخطيط دقيق وفهم سليم للمواد والمعدات الضرورية، وهنالك العديد من المهام التي يجب القيام بها، من تركيب الأنابيب في المنزل إلى وضع المشعات لتكون جاهزة للاستعمال داخل المنزل، بالإضافة إلى تركيب الغلاية، وبالرغم من صعوبة تمديد التدفئة المركزية، يمكننا تلخيص الخطوات الرئيسية في مجموعة نقاط أساسية:
اختيار النوعيات المطلوبة للغلاية والمبرد حسب الحاجة وحجم المنزل.
اختيار المساحة المناسبة والفارغة لتركيب الغلاية ومكوناتها المختلفة.
توزيع وتركيب المشعات داخل غرف المنزل.
تمديد الأنابيب في غرف المنزل، ووصلها بصمامات الغلاية وخزانات المياه.
يجب التأكد من إغلاق جميع فتحات المبرد وبعدها نملأ النظام بالماء، ويتم التنفيس عبر كل المشعات لطرد أكبر كمية ممكنة من الهواء، في حال استخدام نظام التدفئة بالماء الساخن.
تشغيل الغلاية لبدء عملية التسخين، ويتم موازنة التدفق على كل مشعة حراري باستخدام الصمام الخاص به.
تكلفة التدفئة المركزية
تختلف تكلفة التدفئة المركزية باختلاف مساحة المنزل أو البناء المراد تركيبها ضمنها، فباختلاف حجم الغلاية وعدد الأنابيب والتمديدات والمعدات الأساسية تختلف تكلفة وسعر هذا النظام، وتتراوح بشكل تقريبي تكلفتها بين 6000 دولار إلى 8000 دولار في حال وجود مسبق لمجاري الهواء صالحة لإعادة الاستخدام والتطوير، أما في حال تركيب نظام جديد كلياً، فتتراوح التكلفة بين 1000 دولار إلى 14000 دولار.
هيا جمال ديوب، تبلغ من العمر 25 عاماً، حاصلة على شهادة البكالوريوس في الهندسة المعمارية، لديها خبرة أكثر من 4 سنوات في مجال إدخال البيانات، وبدأت تجربتها في كتابة المقالات في عام 2021 مع موقع السوق المفتوح، حيث وجدت الفرصة لتنمية حبها للكتابة في مختلف المجالات المتعلقة بالطبيعة واللغات والموضة، والمقالات العامة ومجموعة من المواضيع الأخرى.
