در هر ساختمانی نگه‌داشتن دمای ساختمان در وضعیت مطلوب بسیار اهمیت دارد. در گذشته از بخاری و کولر برای حفظ تعادل دمای محیط در فصل‌های سرد و گرم سال استفاده می‌شد اما این سیستم‌ها مشکلات زیادی داشتند. همین مشکلات باعث شد که دانشمندان به فکر استفاده از روش‌های جدید برای تولید سیستم‌های گرمایشی و سرمایشی بیفتند. سیستم گرمایش و سرمایش از سقف یکی از جدیدترین راه‌حل‌ها برای حفظ تعادل دمایی در ساختمان‌های بزرگ و لوکس است که تاثیر زیادی در صرفه‌جویی در مصرف انرژی دارد.
این سیستم‌ها برای استفاده در فضاهای کوچک نیز بسیار مناسب هستند. چراکه سیستم‌های قدیمی سرمایشی و گرمایشی فضای زیادی را اشغال می‌کردند اما این سیستم‌ها در سقف ساختمان قرار داده می‌شوند و عملا بخش زیادی از فضا را برای طراحی داخلی بازتر می‌کنند. علاوه بر این پخش شدن این سیستم در کل سقف باعث می‌شود که دما در کل ساختمان یکسان باشد و همواره در سطح مطلوبی باقی بماند.
چرا سیستم‌های گرمایشی و سرمایشی از سقف مفید است؟
در دنیای امروز مسئله مصرف انرژی یکی از مسائل مهم است که طراحان ساختمان‌ها باید توجه زیادی به آن داشته باشند. یکی از اصلی‌ترین بخش‌های هر ساختمان که بخش زیادی از انرژی را مصرف کرده و بخش عظیمی از انرژی مصرفی را تلف هم می‌کند، سیستم گرمایش و سرمایش ساختمان‌ها است. به همین دلیل هم هست که راه‌های متنوعی برای حفظ دمای محیط ارائه شده است. یکی از کاربردی‌ترین این راهکارها استفاده از سیستم گرمایش و سرمایش از سقف است که نه‌تنها باعث صرفه‌جویی در مصرف انرژی می‌شود بلکه منجر به آزادسازی فضای داخلی ساختمان‌ها نیز خواهد شد.
یکی از مهم‌ترین مواردی که استفاده از این سیستم‌ها را توجیه می‌کند این است که جریان همرفتی و سیستم تابشی ایجادشده توسط آن‌ها هیچ گرمای اضافه‌ای را به محیط اطراف وارد نمی‌کند. مشکل اصلی در سیستم‌های سرمایش و گرمایش سنتی این است که این سیستم‌ها گرمای دریافتی از محیط داخل را وارد فضای بیرون می‌کنند و همین مسئله تاثیر زیادی بر روی گرمایش زمین خواهد داشت. سیستم‌های گرمایش و سرمایش از سقف این مشکل را ندارند و تنها با ایجاد جریان مناسب در هوای داخل باعث تهویه هوا و ایجاد دمای مطلوب می‌شوند. این مسئله باعث می‌شود که مصرف انرژی در این سیستم‌ها از 20 تا 40 درصد کاهش پیدا کند و گرمای اضافه تولیدشده توسط آن‌ها نیز تا 40 درصد کاهش داشته باشد.
عملکرد سیستم‌های گرمایشی و سرمایشی از سقف به چه صورت است؟
عملکرد این سیستم‌ها بر پایه قوانین فیزیک بنا شده است. کلیه تجهیزات موردنیاز برای این سیستم‌ها ازجمله لوله‌های انتقال آب گرم و سرد، در سقف ساختمان و در مسیرهای از پیش تعیین‌شده قرار می‌گیرند. این لوله‌ها گرما یا سرما را به‌صورت تابشی به داخل ساختمان منتقل می‌کنند. درواقع گرما یا سرمای تولیدشده توسط این سیستم به سراسر محیط می‌تابد و در اثر جریان همرفتی هوا، دمای محیط را در حد مطلوبی نگه می‌دارد.
با توجه به قوانین فیزیک، هوای گرم سبک‌تر از هوای سرد است و به همین دلیل تمایل دارد که از پایین به سمت بالا حرکت کند. در فصول گرم سال آب سرد در لوله‌ها حرکت می‌کند و هوای اطراف سقف را سرد می‌کند. با توجه به تمایل حضور هوای سرد در قسمت‌های پایینی، یک جریان همرفتی ایجاد می‌شود که هوای گرم بخش‌های پایینی را به بالا منتقل می‌کند و هوای سرد شده توسط سیستم سرمایشی به پایین می‌رود. این جریان همرفتی باعث می‌شود که دمای محیط همواره در سطح مطلوبی باقی بماند.
در فصل سرما آب گرم در لوله‌های سیستم گرمایش از سقف جریان دارد. این لوله‌های نمی‌توانند با استفاده از جریان همرفتی دمای اتاق را بالا ببرند. چراکه هوای گرم همیشه در اطراف سقف قرار دارد. در چنین مواردی، از تابش گرما به داخل اتاق استفاده می‌شود. همان‌طور که نور خورشید می‌تواند فضای داخل اتاق را به نحو یکنواختی گرم کند، سیستم گرمایش از سقف نیز این کار را انجام می‌دهد. در این سیستم‌ها گرما به‌صورت اشعه مادون‌قرمز به داخل محیط تابانده می‌شود. زاویه تابش این اشعه‌ها باید به‌دقت تعیین شود تا گرما در کل محیط به طرز یکنواختی پخش بشود.
زمانی که این اشعه‌ها به بدن انسان یا اجسام موجود در اتاق برخورد می‌کنند، به گرما تبدیل می‌شوند. این تابش اشعه به محیط از طریق اجسام موجود در داخل اتاق جذب‌شده و به‌عنوان گرما در کل ساختمان منتشر می‌شود. با توجه به اینکه لوله‌های این سیستم در کل سقف وجود دارند، این اشعه‌ها به کل محیط تابانده می‌شوند و دمای آن را در وضعیت مطلوبی نگه می‌دارند. این چرخش هوا در محیط، جه در فصل گرم و چه در فصل سرد سال باعث تهویه هوای ساختمان نیز می‌شود. همین ویژگی است که استفاده از سیستم‌های سرمایش و گرمایش از سقف را در ساختمان‌های شلوغ و بزرگ منطقی خواهد کرد.
نگرانی‌های موجود در خصوص استفاده از سیستم گرمایشی و سرمایشی از سقف ساختمان‌ها
یکی از اصلی‌ترین نگرانی‌هایی که در خصوص سیستم سرمایش و گرمایش از سقف در ساختمان‌ها وجود دارد، در خصوص مصرف آب آن‌ها است. با توجه به اینکه عملکرد این سیستم‌ها بر مبنای گرم شدن یا سرد شدن آب است، انتظار می‌رود که مصرف آب آن‌ها بسیار بالا باشد؛ اما باید بدانید که این‌طور نیست. در سیستم‌های سرمایش و گرمایش از سقف، یک سیستم جمع‌آوری آب وجود دارد. در این فرایند تنها مقدار مشخصی آب وارد سیستم می‌شود و این مقدار مشخص در زمان کار سیستم در آن جریان پیدا می‌کند.
درواقع در این سیستم‌ها یک نازل اسپری آب و یک فیلتر قرار دارد. آب معمولی ورودی به سیستم پس از گذشت از اسپری آب گرمای خود را از دست داده و خنک می‌شود. این آب تا زمانی که به دمای موردنظر برسد، در چرخه باقی می‌ماند و پس از خروج از چرخه در سیستم ذخیره خواهد شد؛ بنابراین می‌توان گفت که علاوه بر مصرف بهینه برق، این سیستم باعث صرفه‌جویی در مصرف آب نیز می‌شود.
علت اصلی صرفه‌جویی در مصرف انرژی از طریق استفاده از سیستم سرمایش و گرمایش از سقف، دمای پایین گرم شدن آب است. آب موجود در رادیاتورهای معمولی باید تا دمای 60 درجه گرم شود تا بتواند دمای محیط را به حد مطلوبی برساند. درحالی‌که در این سیستم‌ها آب نهایتا تا دمای 38 درجه سانتی‌گراد گرم می‌شود. درنتیجه نیازی به مصرف انرژی زیاد برای گرم کردن آب نیست. البته در سیستم‌های گرمایشی جدید این دما باز هم کمتر شده و به محدوده 23 تا 34 درجه سانتی‌گراد رسیده است که باعث صرفه‌جویی بیشتر در مصرف انرژی خواهد شد.
کاربردهای سیستم گرمایش و سرمایش از سقف
یکی از مهم‌ترین مزیت‌های سیستم گرمایش و سرمایش از سقف این است که می‌توان آن را متناسب با مساحت و فضای ساختمان طراحی کرد. درواقع لوله‌کشی‌ها در این سیستم به‌گونه‌ای در سقف پراکنده می‌شوند که با توجه به دمای محیط گرما یا سرمای مناسبی تولید کنند. به همین دلیل هم هست که می‌توان آن‌ها را هم در شهرهای جنوبی و هم در شهرهای شمالی کشور به کار گرفت.
اصلی‌ترین کاربرد سیستم‌های گرمایش و سرمایش از سقف در برج‌ها و ساختمان‌های لوکس و بزرگ است. در این ساختمان‌ها طراحی فضای داخلی اهمیت بسیار زیادی دارد و استفاده از سیستم‌های سرمایشی و گرمایشی سنتی می‌تواند بر روی طراحی دکوراسیون داخلی آن‌ها تاثیر منفی بگذارد. این سیستم تماما در سقف قرار می‌گیرد و به‌صورت نامحسوس دمای محیط را مطلوب نگه می‌دارد. به همین دلیل طراحان می‌توانند بدون دغدغه دریچه‌های بدقیافه کولر یا رادیاتورهای شوفاژها به طراحی دکوراسیون داخلی بپردازند.