تاریخچه سیستمهای گرمایشی در ایران: از آتشدان تا چیلر
تاریخچه سیستمهای گرمایشی در کشور ما ریشهای کهن و عمیق دارد. از دیرباز، انسانها همواره در جستجوی آرامش روحی و آسایش جسمی خود بودهاند. این نیاز اساسی، آنها را به سمت ابداع راهحلهای خلاقانه برای مقابله با سرمای فصول سرد سوق داده است. در ابتدا، استفاده از آتش هیزم تنها راهکار موجود بود، اما با گذشت زمان، روشهای بهینهتر و راحتتری برای گرمایش و آسایش محیط زندگی ابداع شد که تکامل چشمگیری را در پی داشت.
سیستمهای گرمایشی سنتی و اولیه
آتشدان: نخستین گام در گرمایش داخلی
آتشدان یکی از نخستین سیستمهایی بود که انسان برای گرمایش فضای داخلی در فصول سرد مورد استفاده قرار داد. عملکرد آن به این صورت بود که هیزم در یک محوطه کوچک یا ظرفی نسبتاً بزرگ آتش زده میشد تا گرما تولید کند. با این حال، آتشدان مشکلات خاص خود را داشت؛ نگهداری مداوم آن نیازمند توجه مستمر بود و غفلت از آن میتوانست منجر به آتشسوزی شود. همچنین، برای روشن نگه داشتن آتشدان در طول شب، یک نفر باید به طور مرتب هیزم آن را تأمین میکرد که کاری دشوار و زمانبر بود.
کرسی: نوآوری ایرانی برای گرمایش پایدار
پس از آتشدان، کرسی به عنوان یکی از ابداعات مهم ایرانیان در زمینه گرمایش داخلی مطرح شد. این سیستم، گامی فراتر از آتشدان بود و با تفکری صحیح، بسیاری از مشکلات آن را کاهش داد. کرسی معمولاً در اتاقی با یک در ورودی و بدون پنجره تعبیه میشد تا از هدر رفتن گرما جلوگیری کند. به جای استفاده مستقیم از هیزم و آتش، از خاکستر داغ به دلیل عدم تولید دود در فضای اتاق برای گرمایش بهره گرفته میشد.
طراحی کرسی به این صورت بود که در مرکز فضای مورد نظر، حفرهای به عمق حداکثر ۳۰ سانتیمتر ایجاد میکردند و خاکستر داغ را در آن میریختند. گرم نگه داشتن دائمی کرسی در طول مدت استفاده، شرایط خاصی را ایجاب میکرد؛ معمولاً یکی از اعضای خانه (اغلب مادر) مسئولیت آن را بر عهده میگرفت تا از گرم بودن خانه در طول شب اطمینان حاصل کند و مرتباً با خاکستر داغ آن را گرم نگه دارد. البته کرسی نیز مانند بسیاری از سیستمهای گرمایشی، مشکلات خود را داشت؛ به عنوان مثال، عدم آشنایی صحیح با نحوه استفاده از زغال میتوانست منجر به خفگی شود. با این وجود، کرسی از گذشته تا کنون به عنوان یکی از متداولترین وسایل گرمایشی در ایران مورد استفاده قرار گرفته و حتی در بسیاری از روستاهای کشور همچنان رواج دارد.
ورود سیستمهای گرمایشی نوین به ایران
شومینه: نمادی از تجمل و زیبایی
جایگزینی کرسی با شومینه به اولین سفر ناصرالدین شاه به اروپا در سال ۱۲۹۰ هجری شمسی بازمیگردد. سفر او به فرانسه و مشاهده شومینهها و زیباییهای گچبری آنها، زمینهساز ورود این سیستم گرمایشی به ایران شد. پس از این سفر، شومینه به کاخ گلستان و سپس به خانههای اشراف، اعیان و حتی طبقه متوسط جامعه راه یافت. با این حال، کارکرد شومینه در ایران به دلیل عدم آشنایی کافی با نگهداری و تمیز کردن آن، چندان گسترش پیدا نکرد و به تدریج بیشتر به عنوان یک نماد بصری و عنصر تزئینی مورد استفاده قرار گرفت. گاهی اوقات برای گرمایش، خاکستر زغال داغ را در آن قرار میدادند تا آلودگی کمتری داشته باشد و تمیز کردن آن نیز آسانتر شود.
علاالدین و بخاری نفتی: دوران نفت و انقلاب صنعتی
با گذشت زمان و پیشرفت ایران همگام با انقلاب صنعتی جهان، استفاده از نفت و صنایع وابسته به آن، وسایل گرمایشی و روشنایی را متحول کرد. تقریباً با آغاز دوران پهلوی، وسایل گرمایشی جدیدی وارد ایران شدند. علاالدین به دلیل راحتی استفاده و در دسترس بودن برای قشر متوسط، کاربرد بیشتری نسبت به شومینه پیدا کرد.
بخاری نفتی: گرمای فراگیر با چالشهای ایمنی
پس از علاالدین، بخاری نفتی رواج گستردهای یافت. دلیل این امر، آلایندگی کمتر و مصرف بهینهتر آن نسبت به علاالدین بود. بخاریهای نفتی سالها به عنوان یکی از اصلیترین وسایل گرمایشی مورد استفاده قرار گرفتند و حتی امروزه نیز در برخی مناطق کاربرد دارند. اما یکی از مشکلات بزرگ این سیستم، خطر خفگی ناشی از گاز منواکسیدکربن در صورت عدم نصب صحیح دودکش بود.
سیستمهای گرمایشی مدرن و امروزی
بخاری برقی: راحتی و امنیت بیشتر
با ورود بخاری برقی به ایران، استفادهکنندگان از آن رو به افزایش گذاشتند. آلودگیهای زیاد بخاری نفتی و همچنین امنیت بیشتر بخاری برقی در مقایسه با آن، باعث استقبال عمومی از این وسیله شد. با این حال، یکی از مشکلات اصلی بخاریهای برقی، خطر سوختگی در اثر تماس مستقیم و همچنین مصرف بالای برق بود.
بخاری گازی: گزینهای اقتصادی و پرکاربرد
بخاریهای گازی به سرعت جایگزین مناسبی برای بخاریهای برقی شدند. به دلیل مصرف کمتر و صرفه اقتصادی بالاتر نسبت به بخاریهای برقی، و همچنین فراوانی گاز در کشور، استفاده از بخاری گازی به عنوان سیستم گرمایشی بسیار متداول شد. امروزه بخاری گازی یکی از پرکاربردترین سیستمهای گرمایشی در ایران است. اما مانند بخاری نفتی، خطر خفگی ناشی از گاز منواکسیدکربن در صورت عدم رعایت نکات ایمنی و نصب صحیح دودکش، از مشکلات بزرگ این سیستم به شمار میرود.
سیستمهای مرکزی و بخاریهای بدون دودکش
.jpg "کرسی،آتشدان،شومینه،بخاری،شوفاژ")
با ظهور سیستمهای مرکزی مانند شوفاژخانه و مشعل، نسل جدیدی از سیستمهای گرمایشی در کشور ما رواج پیدا کرد. علاوه بر این، بخاریهای بدون دودکش نیز به عنوان یکی دیگر از راههای متداول گرمایش مطرح شدند. عملکرد بخاریهای گازسوز بدون دودکش به گونهای است که نیازی به مجرای خروج دود و تعبیه دودکش در دیوار، سقف یا پشت بام ندارند. صرفاً با دسترسی به انشعاب گاز و رعایت دستورالعمل سازنده و استانداردهای مربوطه، امکان استفاده از گرمای مطبوع آنها فراهم میشود. در این بخاریها، فرآیند احتراق با راندمان حدود ۹۰.۴ درصد انجام میشود و اکثر گاز خروجی حاصل از آنها، دیاکسید کربن و بخار آب است. از آنجا که این بخاری نیازی به دودکش ندارد، بخار آب ایجاد شده در فضای اتاق منتشر شده و رطوبت لازم را ایجاد مینماید.
از کرسیهای زغالی تا چیلرهای گازی و برقی: اوج تکنولوژی
.jpg "کرسی،آتشدان،شومینه،بخاری،شوفاژ")
امروزه پیشرفت تکنولوژی گزینههای متعددی را برای انتخاب وسایل، تجهیزات و سیستمهای گرمایشی مناسب منازل فراهم کرده است. در میان مولفههای مصرف انرژی در ساختمان، سیستمهای گرمایشی که عمدتاً از سوختهای فسیلی استفاده میکنند، از جمله مصرفکنندگان عمده انرژی به شمار میروند. در روزگاری که دیگر خبری از کرسیهای زغالی نیست، توجه به عوامل گوناگونی که در میزان مصرف انرژی گرمایشی نقش دارند، بسیار مهم است.
به همین دلیل، وسایل گرمایشی متنوعی همانند شوفاژ، فن کویل، چیلر، بخاری و شومینههای گازی و… در منازل امروزی استفاده میشوند و سیستمهای گرمایش از کف، دیوارهها و سقف در طراحی و ساخت خانههای مدرن لحاظ میگردند.
مقایسه راندمان حرارتی نسل جدید و قدیم تجهیزات گرمایشی
مطابق گزارشها و اسناد موجود، راندمان حرارتی معمول نسل قدیم تجهیزات گرمایشی که در کشورهای پیشرفته دنیا تولید شدهاند، بین ۵۵ تا ۶۵ درصد متغیر است. طبق همین گزارشها، در صورت بهکارگیری نسل جدید تجهیزات گرمایشی، این راندمان حرارتی تا حد کاملاً چشمگیری قابل افزایش است. بنابراین واضح است که در صورت جایگزینی نسل جدید تجهیزات گرمایشی، عملاً صرفهجویی قابل ملاحظهای در مصرف انرژی ساختمان حاصل خواهد شد.
طبق گزارش ارائه شده توسط وزارت انرژی آمریکا، در صورت بهکارگیری نسل جدید تجهیزات گرمایشی، در برخی موارد تا ۵۰ درصد در مصرف انرژی صرفهجویی میشود. همچنین، طبق گزارش یکی از معتبرترین موسسات فعال اروپا در زمینه انرژی، با جایگزینی تجهیزات گرمایشی با راندمان بالا به جای نسل قدیم، میتوان تا ۴۰ درصد در مصرف انرژی صرفهجویی کرد. گزارش دیگری از وزارت انرژی آمریکا نشان میدهد که افزایش سرمایهگذاری صورت گرفته جهت جایگزینی نسل جدید تجهیزات گرمایشی، به صورت میانگین طی یک دوره ۵.۵ ساله قابل جبران است.
با توجه به آمار ارائه شده توسط سازمان بهینهسازی مصرف سوخت کشور، هماکنون سالانه بیش از ۷ میلیارد دلار جهت تأمین گرمایش مورد نیاز ساختمانها در ایران هزینه میشود. بنابراین، در صورت جایگزینی نسل جدید تجهیزات گرمایشی و با توجه به صرفهجویی ۴۰ درصدی به واسطه بهرهگیری از این تجهیزات، سالانه حدود ۳ میلیارد دلار در مصرف انرژی صرفهجویی خواهد شد. با یک محاسبه ساده میتوان به این نتیجه رسید که با صرفهجویی حاصل از جایگزینی مورد اشاعه، عملاً امکان احداث ۵۰ هزار واحد آپارتمانی جدید در سراسر کشور فراهم میشود.
چرا حداکثر راندمان حرارتی نسل جدید تجهیزات گرمایشی ۱۱۰ درصد میباشد؟ در نسل جدید تجهیزات گرمایشی تدابیری اندیشیده شده است تا پتانسیلهایی که در نسل قدیم تجهیزات گرمایشی به کار گرفته نشدهاند، به بهترین شکل مورد بهرهبرداری قرار گیرند. در نسل جدید، به پتانسیل هوای ورودی توجه ویژهای شده است. در نگاه موشکافانه جدید، هوای ورودی علاوه بر اینکه یکی از عوامل مورد نیاز جهت احتراق میباشد، به عنوان یکی از منابع انرژی در نظر گرفته میشود و با استحصال انرژی ورودی از هوای مورد نیاز احتراق، حداکثر راندمان حرارتی دستگاه افزایش مییابد (تغییر حالت ماده).
محاسبات ترمودینامیکی نشان میدهد جرم هوای مورد نیاز جهت سوخت ۱۰۰ هزار Btu گاز طبیعی، حامل مقادیر قابل توجهی انرژی است؛ به طوری که انرژی قابل استحصال از این جرم هوا تقریباً ۱۰ هزار و صد Btu است که این مقدار انرژی بیش از ۱۰ درصد انرژی قابل استحصال از همان مقدار سوخت در نسل قدیم تجهیزات گرمایشی بیشتر خواهد بود.
گردآورندگان: سجاد عسگری، مهرداد نجیب زاده
