تضم المنازل والمكاتب والفنادق والمدارس والمتاجر والمرافق الرياضية وغيرها من أنواع المباني مساحات يمكن تدفئتها بكفاءة باستخدام سخانات مثل المواقد الحرارية، وألواح السقف المشعة، أو السخانات الإشعاعية بالأشعة تحت الحمراء. ومع الجمع الأمثل بين التخصيص والأداء، يمكن أن تكون المواقد الحرارية الحل الأمثل للمباني ذات احتياجات التدفئة المعقدة.
ما هو سخان الحمل الحراري؟
سخانات الحمل الحراري هي سخانات بدون مروحة تستخدم الحمل الحراري الطبيعي لنقل الهواء الساخن إلى المساحة المكيفة، مما يجعلها أكثر هدوءًا بكثير من سخانات المروحة.
في الوقت نفسه، تُساعد هذه الأجهزة في حل مشاكل التدفئة، مثل مقاومة تيارات الهواء الباردة قرب النوافذ، وتقليل التكثف على الزجاج، والمساعدة في توزيع الهواء الداخلي بالتساوي. تُعدّ أجهزة التدفئة مثالية للاستخدام في الأماكن ذات النوافذ الكبيرة، مثل المكاتب والمدارس وردهات الفنادق. تُركّب عادةً على مستوى الأرضية على الجدران الخارجية وتحت النوافذ، وتُوفّر حركة هواء صاعدة لمقاومة تيارات الهواء الباردة الهابطة وتقليل التكثف.
تتوفر المواقد الحرارية بأحجام وتكوينات وألوان متنوعة، كما أنها توفر مرونة في التصميم والتركيب. وتوفر المواقد الحرارية الكهربائية مجموعة واسعة من خيارات التحكم، بدءًا من منظمات الحرارة المدمجة للوحدات الفردية وصولًا إلى أنظمة التحكم في مقومات السيليكون (SCR) التي يمكن دمجها في أنظمة إدارة المباني (BMS).
كيف يعمل سخان الحمل الحراري؟
يسخن الهواء داخل المدفأة، فيصبح أقل كثافة من الهواء البارد المحيط به، مما يسمح له بالارتفاع بفعل قوة الطفو. ومع ارتفاع الهواء الساخن، يُسحب الهواء البارد الموجود على الأرض إلى داخل المدفأة، مما يُنشئ تدفقًا هوائيًا مستمرًا. وعند وضع المدافئ أسفل النافذة، يرتفع الهواء الساخن ويحجب تدفق الهواء البارد إلى الأسفل، مُشكلاً ستارة هوائية.
يحوّل عنصر التسخين الطاقة الكهربائية إلى حرارة عن طريق تمرير تيار كهربائي عبر سلك مقاومة مصمم خصيصًا. تتكون العناصر المستخدمة في المواقد الحرارية من غلاف معدني، وسلك مقاومة ملفوف حلزونيًا مغلف بمسحوق عازل (أكسيد المغنيسيوم، MgO) داخل غلاف معدني.
تُضاف زعانف إلى قلب عنصر التسخين لتحسين نقل الحرارة عن طريق إحداث تأثير المدخنة، مما يوجه تدفق الهواء نحو العنصر. تعمل مساحة سطح الزعانف الكبيرة على تسخين الهواء المار عبر الوحدة. تحتوي معظم أجهزة التسخين الحراري على زعانف ألومنيوم ملحومة بالقلب تحت ضغط. ومع ذلك، فإن أجهزة التسخين الحراري شديدة التحمل والمقاومة للانفجار تحتوي على زعانف فولاذية خاصة ملحومة بالقلب لتحمل متطلبات أعلى بشكل أفضل.
تقوم حساسات الحرارة الموجودة على عنصر التسخين أو بالقرب منه بفصل التيار الكهربائي عنه في حال ارتفاع درجة حرارته بشكل غير طبيعي. وفي أجهزة التسخين الحراري، يتم تفعيل محدد الحرارة الزائدة غالبًا عندما يكون مدخل أو مخرج الهواء مسدودًا بالستائر أو الأثاث، مما يؤدي إلى تراكم الحرارة.
كيف تختار الطراز المناسب؟
تُركّب أجهزة التكييف عادةً حول محيط الغرف لمنع تيارات الهواء الهابطة الناتجة عن تبريد الجدار الخارجي للهواء المجاور، وكذلك لموازنة فقدان الحرارة. في معظم الحالات، تُثبّت أجهزة التكييف على مستوى الأرض على طول الجدار الخارجي وتحت النوافذ، مما يسمح للهواء الساخن بالصعود من أعلى الوحدة ويمنع تيارات الهواء الباردة الهابطة.
ولمراعاة ظروف التشغيل المختلفة، يقدم العديد من المصنعين مجموعة متنوعة من الأنماط والتكوينات، بما في ذلك:
- أجهزة تهوية مزودة بإمداد هواء أمامي وسفلي.
- أجهزة تسخين مدمجة في الخزائن.
- مشعات عتبات النوافذ.
نظراً لعدم احتوائها على أجزاء متحركة واعتمادها على تدفق الهواء الطبيعي بدلاً من الهواء القسري، تُعدّ المدافئ الحرارية مثاليةً للمساحات السكنية الهادئة. ويشمل ذلك غرف النوم والمكاتب المنزلية، حيث يمكن تركيبها على طول الجدران الخارجية أسفل النوافذ لتوفير تدفئة هادئة ولطيفة.
مع ذلك، عند تركيب مدفأة كهربائية، يجب على المصممين والمهندسين ضمان توفير مساحة كافية على الجدران للأثاث والستائر، بالإضافة إلى مراعاة موقع منافذ الكهرباء. تتميز المدافئ الكهربائية المزودة بعناصر تسخين مائية إلكترونية بانخفاض درجة حرارة سطحها مقارنةً بالمدافئ التقليدية، مما يجعلها خيارًا آمنًا لغرفة الطفل.
يمكن التحكم في أجهزة التدفئة الحرارية بشكل فردي باستخدام منظم حرارة مدمج، أو بشكل جماعي باستخدام نظام أتمتة المباني، أو أي مزيج من الاثنين. عند اختيار نظام التحكم، يجب مراعاة مستوى الدقة المطلوب ومعايير المساحة المصممة. تعمل دوائر التحكم في أجهزة التدفئة الحرارية إما بجهد منخفض (24 فولت تيار متردد) أو بجهد التيار الكهربائي (جهد التغذية القياسي للجهاز).
تُعدّ منظمات الحرارة الإلكترونية أو الزئبقية بقدرة 24 واط أكثر دقة من منظمات الجهد الكهربائي ثنائية المعدن القياسية. يُفضّل وضعها في منتصف المساحة المُدفأة، مع مراعاة المسافة بين السخانات ومنظم الحرارة. فإذا كان منظم الحرارة بعيدًا جدًا عن السخانات، فسيؤدي ذلك إلى ارتفاع أو انخفاض درجة حرارة الفراغات في المساحة المُصممة.
