تم تطوير أنظمة التدفئة المركزية القائمة على الماء في الأصل في أواخر القرن التاسع عشر. خلال ذلك الوقت، ولعدة عقود لاحقة، لم تكن هناك أجهزة توزيع تعمل بالطاقة الكهربائية. كان “تأثير الدفع” الوحيد المتاح لنقل المياه عبر الأنظمة هو الضغط التفاضلي الناتج عن الوجود المتزامن للمياه الساخنة والباردة. الماء الساخن في الغلاية أخف قليلًا من الماء البارد في أنابيب الجانب الخلفي.
يؤدي هذا إلى اختلال طفيف في الوزن يؤدي إلى ارتفاع الماء الساخن أثناء نزول الماء البارد، وبالتالي يحدث الدوران داخل النظام.
غالبًا ما كان يشار إلى أنظمة الماء الساخن المبكرة هذه باسم أنظمة الماء الساخن “الجاذبية”. يظهر مثال للأنابيب المستخدمة في هذه الأنظمة المائية المبكرة في الشكل المقابل.
لاحظ أن الأنابيب إما عمودية أو مائلة قليلًا.
يشجع هذا المنحدر التدفق الناتج عن الطفو ويساعد على منع تشكل الجيوب الهوائية داخل الأنابيب. مثل هذه الجيوب يمكن أن تمنع التدفق.
كانت هذه الأنظمة المائية المبكرة مفتوحة على الغلاف الجوي عند أنبوب الفائض. على هذا النحو، كان الضغط داخل الغلاية والأنابيب محدودًا. في هذا الصدد، كانت أكثر أمانًا من أنظمة البخار المضغوط من ذلك الطراز القديم. ومع ذلك، بسبب التبخر، سينخفض مستوى الماء داخل النظام ببطء. كان لا بد من إضافة الماء بشكل دوري للحفاظ على التشغيل السليم.
على الرغم من أنهم استفادوا بشكل كبير من المبادئ الطبيعية لإنشاء الدورة الدموية، إلا أن هذه الأنظمة المبكرة كانت محدودة للغاية في كيفية تطبيقها بالنسبة للأنظمة المائية الحديثة.
تستخدم أنظمة الألواح المشعة المائية من الجيل الأول “شبكات” و”ملفات” من الصُّلب أو أنابيب الحديد المطاوع المضمنة في الألواح الخرسانية. بعد الحرب العالمية الثانية، أصبحت الأنابيب النحاسية الناعمة المادة المفضلة لمثل هذه الأنظمة نظرًا لتوافرها بأحجام أصغر وخصائص الانحناء الأسهل. خلال أواخر الأربعينيات وأوائل الخمسينيات من القرن الماضي، أصبحت أنظمة التدفئة الأرضية والسقف المشعة باستخدام أنابيب نحاسية شائعة بشكل متزايد.
على الرغم من أن هذه الألواح المشعة توفر راحة استثنائية لوقتها، ولا يزال بعضها قيد الاستخدام حتى اليوم، إلا أن البعض الآخر فشل قبل الأوان بسبب التفاعلات الكيميائية بين أنابيب النحاس وبعض المواد المستخدمة في الخرسانة. كما تسببت الضغوط الميكانيكية المتكررة بسبب التسخين والتبريد في حدوث بعض الأعطال. شوَّهت مثل هذه المشكلات في النهاية سمعة تسخين الألواح المشعة المائية. بحلول سبعينيات القرن الماضي، كانت التركيبات الجديدة لأنظمة تسخين الألواح المشعة النحاسية شبه معدومة.
تحوَّلت معظم أنظمة الهيدروليك السكنية في الستينيات حتى السبعينيات من القرن الماضي إلى اللوح الأساسي المصنوع من الحديد الزهر أو اللوح الأساسي لأنابيب الزعانف النحاسية. أصبحت الغلايات ذات الضغط المقنن والمزودة بمبادلات حرارية مصنوعة من مقاطع الحديد الزهر أو أنابيب النار الفولاذية والتي تغذيها الغاز الطبيعي وزيت الوقود شائعة. كانت أنظمة الهايدرونات في هذا العصر بسيطة نسبيًا، وعادة ما تحتوي على 1 إلى 3 مناطق وعناصر تحكم كهروميكانيكية أساسية.
سمحت هذه الأجهزة للغلاية بتوفير الماء الساخن المنزلي بالإضافة إلى تدفئة المساحات. كما طلبوا من المرجل أن يظل عند درجة حرارة مرتفعة لا تقل عن 140 درجة فهرنهايت طوال العام. على الرغم من أن طريقة تسخين المياه هذه مقبولة في ذلك الوقت، إلا أنها تعتبر الآن غير فعَّالة للغاية.
في أوائل الثمانينيات، شقت أنابيب البولي إيثيلين المتشابكة (على سبيل المثال (بي أي إيكس)) طريقها إلى أمريكا الشمالية بعد عدة سنوات من الاستخدام الناجح في أوروبا.
أحدثت (بي أي إيكس)، وغيرها من الأنابيب القائمة على البوليمر، ثورة في تركيب الصفيحة المشعة القائمة على الماء، مما يوفر تركيبًا سريعًا وعمرًا طويلًا وموثوقًا. كان توافر أنابيب (بي أي إيكس) هو الشرارة التي أحيت الاهتمام بتسخين الألواح المشعة بالماء في أمريكا الشمالية خلال الثمانينيات.
في أوائل الثمانينيات، شقَّت أنابيب البولي إيثيلين المتصالبة (على سبيل المثال، (بي أي إيكس)) طريقها إلى أمريكا الشمالية بعد عدة سنوات من الاستخدام الناجح في أوروبا. أحدثت (بي أي إيكس)، وغيرها من الأنابيب القائمة على البوليمر، ثورة في تركيب لوحة التسخين المشعة القائمة على الماء، مما يوفر تركيبًا سريعًا وعمرًا طويلًا وموثوقًا. كان توافر أنابيب $ هو الشرارة التي أحيت الاهتمام بتسخين الألواح المشعة بالماء في أمريكا الشمالية خلال الثمانينيات.
أنظمة مائية حديثة:
اليوم، يعد الكثير من التكنولوجيا المتاحة للتدفئة المائية قفزة نوعية أعلى من تلك المتوفرة في منتصف القرن العشرين. تتضمن الأمثلة ما يلي:
- يمكن أن تعمل غلايات التكثيف المدمجة المُعلَّقة على الحائط، مثل تلك الموضحة في الشكل المقابل، عند تطبيقها بشكل صحيح، بكفاءة حرارية في نطاق 95٪.
- يمكن دمج مصادر حرارة الطاقة المتجددة، مثل المجمعات الحرارية الشمسية والمضخات الحرارية وغلايات الكتلة الحيوية، في الأنظمة المائية.
- يمكن التحكم بدقة في درجات حرارة الماء المتعددة داخل النظام باستخدام كل من الأجهزة الإلكترونية والحرارية.
- تتوفر مجموعة واسعة من بواعث الحرارة لتتناسب مع أحمال التدفئة والتفضيلات الجمالية.
- يمكن للأنظمة تسخين المباني وكذلك توفير المياه الساخنة للمنازل، وإذابة الثلج على الأسطح الخارجية وحمامات السباحة الدافئة.
- يمكن التحكُّم في مصادر الحرارة وأجهزة الخلط والدوائر بذكاء باستخدام المعالجات الدقيقة.
- يمكن تصميم الأنظمة التي تستخدم جزءًا بسيطًا من الوقود والطاقة الكهربائية التي تتطلبها الأنظمة السابقة، مع توفير راحة فائقة.
- يمكن مراقبة تشغيل النظام وتعديله إذا لزم الأمر، باستخدام كمبيوتر محمول أو جهاز لوحي أو هاتف ذكي من أي مكان به اتصال بالإنترنت
