חימום תת-רצפתי

היסטוריה

בעת העתיקה וברוב ימי הביניים, חימום הבית נעשה באמצעות אש גלויה. רק במאה העשירית הומצא הקמין הביתי. אולם הרבה לפני כן הייתה קיימת שיטת חימום בטוחה ונעימה. אולם זו התאימה רק לעשירים.

האימפריה הרומית

בכל שטחי האימפריה הרומית נמצאו שרידים של מערכות חימום תת-רצפתיות. החדר שזכה לחימום היה החדר החם, קלדאריום (caldarium) בבית מרחץ, לחדר הייתה רצפה כפולה, היפוקאוסט (hypocaust). על גבי הרצפה התחתונה היו עמודים בגובה כ-50 עד 60 ס"מ ועליהם לוחות אבן שהיוו את הריצוף של החדר החם. צמוד לקירות החדר החם, במפלס הרצפה התחתונה, בערה אש, הלהבות והאוויר החם שאש יצרה עברו ברווח שבין הרצפה התחתונה לעליונה ובין העמודים. בקירות החדר היו ארובות, שחיברו את החלל שבין הרצפות אל האוויר שמעל לגג החדר, דרך הארובות יצא האוויר החם וגם העשן למעלה, וכך גם קירות החדר זכו לחימום. במקרים נדירים, הותקנה מערכת כזו גם מתחת לרצפות חדרי מגורים בבתי עשירים.

העולם המוסלמי

מערכות דומות נבנו על ידי מהנדסים מוסלמים בסוריה ובמקומות אחרים. השיטה המוסלמית הייתה משוכללת מזו הרומית, בכך שמעבר האוויר החם היה באמצעות צינורות מתחת לרצפה.

קוריאה

המערכת הקוריאנית הנקראת אונדול או גודול (ondol) נמצאת בשימוש רצוף כבר כ- 2000 שנה, בקוריאה הדרומית נבנים כיום בתים עם המערכת המסורתית. המערכת כוללת תנור במפלס רצפת הבית, המשמש לעיתים גם לבישול ואפיה, התנור צמוד למעברי אוויר מתחת לרצפה מוגבהת של האזור המחומם, מעברו האחר, הרחוק מהתנור, של האזור המחומם, נמצאת ארובה.

התקנה

התקנת החימום התת-רצפתי בבניין עם תקרות בטון חייבת להתבצע לפני הנחת הריצוף, ולכן אפשר להתקין חימום תת-רצפתי רק במהלך בניית הבית. בבית קיים זהו תהליך הכרוך בפירוק הריצוף ובהחלפתו.
בשיטות בנייה בהן הריצוף מונח על גבי שלד, או רצפה צפה, כמקובל בבתים רבים באירופה ובצפון אמריקה, יש אפשרות לפרק ולהרכיב קטעי ריצוף, ולהרכיבם מחדש, דבר המאפשר גישה למערכות שמתחת לריצוף, וגם מאפשר להוסיף חימום תת-ריצפתי ללא צורך בעבודות בינוי נרחבות.

בידוד

חלק מהחום ממערכת החימום התת-רצפתי עובר בהולכה אל החדר המחומם וחלק יורד אל הקומה שלמטה או לאדמה. רק החלק העולה לחדר תורם למשתמש והשאר אובד. שיעור ההפסד תלוי ביחס שבין המוליכות התרמית של השכבות מעל לצנרת לזו של השכבות שמתחתיה. במקרה של רצפת בטון עם ריצוף טרצו או קרמיקה, המוליכות התרמית של השכבות היא דומה, ולכן ההפסד הוא ביחס הפוך לעובי השכבות. אם, למשל, מעל לצנרת יש עובי כולל של 5 ס"מ כולל חול, טיט ואריחים ומתחתיה יש 25 ס"מ של חול, בטון וטיח, הרי שהפסדי האנרגיה יהיו בשיעור של 5/25, כלומר כ-20%, וזאת בהנחה שמוליכות החום הממוצעת של השכבות שנמנו כאן היא דומה. לכן נחוץ לבצע שני דברים: האחד, למקם את הצנרת גבוה ככל האפשר וזאת על מנת לשפר את נצילות החימום; ושנית, להוסיף שכבת בידוד מתחת לצנרת. במקרה של רצפה מחומרים קלים, כגון עץ, הבידוד חשוב אף יותר, משום שהעץ הוא חומר מבודד, ולכן זרימת החום כלפי מעלה חלשה יותר. כמו כן, בריצוף הנמצא ישירות על סלע או אדמה יש חשיבות להקטנת ההפסדים כי האדמה והסלע, בזכות מסתם הגדולה, בולעים הרבה חום.
הצינורות או גופי החימום יונחו על גבי שכבת בידוד שעוביה ייקבע לפי אופי השטח ותנאי הסביבה. באקלים ארץ ישראל, בקומת קרקע, בידוד בעובי 25 עד 50 מ"מ. בקומות גבוהות יותר אפשר להסתפק בבידוד של 10 עד 25 מ"מ.

מערכת מים

התקנה אופיינית של מערכת חימום תת-רצפתי תתבצע באמצעות צינורות PEX או נחושת, או שילוב של PEX עם אלומיניום. שימוש בצינורות פלדה פוגע ביעילות משום שעובי הדופן הגבוה האופייני לפלדה, גורם להשקעת אנרגיה בחימום הצינור.

הצינורות בקוטר פנימי של 9 עד 15 מ"מ (" 3/8 עד "5/8 ) או קוטר חיצוני נומינלי של 16 עד 20 מ"מ. צינור ארוך אחד יונח בצורה מפותלת, כך שמתקבל מרווח של 15 עד 30 ס"מ בין קטע לקטע.

מערכת חשמלית

זו מיושמת באמצעות גופי חימום שהם כבלי חשמל או שטיחים חשמליים הנפרשים מעל שכבת הבידוד באזור המחומם.

הנחיות והוראות בטיחות להתקנה, ראה בטאון פאזה אחרת מפברואר 2010
.

השפעה על איכות הסביבה

לפי סקר משרד האנרגיה האמריקאי
כ-40% מצריכת האנרגיה לשימושי מגורים בארצות הברית מושקעת בחימום הבית. ערך זה הוא כ-10% מסך תצרוכת האנרגיה בארצות הברית (כולל תחבורה, תעשייה, עסקים ומסחר). הערכים ברוב המדינות המפותחות דומים למדי.
בישראל צריכת האנרגיה לחימום קטנה יותר, תודות לאקלים החם, אך עדיין תקציב החימום הוא מרכיב נכבד בהוצאות משק הבית ובהוצאות של המגזר העסקי, חנויות, משרדים, מלונות בתי חולים ועוד.
לצריכת אנרגיה יש השפעה עצומה על איכות הסביבה, מקור האנרגיה העיקרי לחימום הבית הוא שריפת דלק, בתהליך המשחרר לסביבה גזים, קצתם רעילים ורובם תורמים לאפקט החממה.
פוטנציאל לחיסכון נמצא בשלושה מסלולים מקבילים: האחד - שיפור בידוד הבית, השני - שיטת החימום והשלישי - מקור האנרגיה לחימום.
בפרסומים שונים של ארגונים "ירוקים"
זוכה שיטת החימום התת-רצפתי להמלצה בתור השיטה המועדפת

מערכות חשמליות

המסה התרמית (פוטנציאל קיבול החום) הגדולה של הבניין, ובמיוחד של הרצפה, מאפשרת אגירת חום רב בשעות שבהן מחיר החשמל נמוך, לטובת השעות בהן מחירו גבוה יותר (בחורף בישראל, אלו שעות הלילה: 23 עד 06, ובשבתות וחגים: 22 עד 17).
אנרגיית השמש באמצעות תאים פוטו-וולטאים או טורבינת רוח - אחד המרכיבים הבעייתיים במקורות אנרגיה אלו, והגורם העיקרי לזיהום הסביבה שהן יוצרות, הם ממירי המתח והמצברים, מכיוון שגופי חימום חשמליים אינם רגישים לאיכות אספקת החשמל, אפשר בעזרת מערכת מיתוג פשוטה להתחבר ישירות למקור האנרגיה ולנצל אותו בשעות הרוח או השמש. הפוטנציאל הכלכלי לא מנוצל עדיין, פה ושם יש מערכות מאולתרות