Danfoss Obliczanie Ogrzewania Podłogowego Compendium [pl]

Download

MAKING MODERN LIVING POSSIBLE

Obliczanie Ogrzewania Podłogowego

DANFOSS HEATING SOLUTIONS Poradnik

Poradnik Obliczanie Ogrzewania Podłogowego

Kryteria projektowania

Normy i wytyczne

Niezbędna dokumentacja i dane potrzebne do wszystkich obliczeń:

• Szczegółowy projekt budynku, konstrukcji ścian zewnętrznych, wymiary i typ okien.

Dane te są niezbędne do obliczenia obciążenia cieplnego zgodnie z normą EN 12831.

• Informacje o typie podłogi i jej oporze cieplnym R strukcji podłogi, a szczególnie tej części nad

ponieważ moc cieplna zależy od kon-

λ,B

wylewką (zgodnie z normą EN 1264 opór cieplny R

=0.1m²K/W dla pomieszczeń mieszkalnych,

λ,B

w łazienkach R wynoszące maksymalnie do R być ustalone oddzielnie.) R

=0.0m²K/W. Inne wartości

λ,B

=0.15m²K/W muszą

λ,B

=0.0m²K/W.

λ,B

• Projekt budynku musi obejmować wszystkie rysunki budynku oraz podane muszą być dane dla wszystkich pomieszczeń. Po wykonaniu obliczeń, rozmieszczenie rur i obliczenia należy dołączyć do projektu budynku.

• Formularze Danfoss do obliczeń.

Norma EN 1264 jest niezbędna do budowy/konstrukcji ogrzewania podłogowego.

Dołączając do tego normę EN 13813 „Wylewki w Budownictwie” możliwe jest wykonanie trzech konstrukcji systemu Basic ﬁrmy Danfoss.

Zmiany w sposobach budowania w ostatnich kilku dekadach spowodowały mniejsze wymagania odnośnie ogrzewania domów, w związku z czym ogrzewanie podłogowe Danfoss może spełnić wymaganie nawet dla ﬁzjologicznie akceptowalnych temperatur powierzchni podłogi. W niektórych pomieszczeniach, takich jak łazienki, konieczne może być dodatkowe ogrzewanie, ponieważ powierzchnie pod wanną i prysznicem nie mogą być ogrzewane a wymagana jest wyższa temperatura (24°C zamiast 20°C). W takich pomieszczeniach ogrzewanie podłogowe utrzymuje temperaturę podłogi podczas gdy inne ciepło pochodzi z powierzchni takich jak ogrzewanie ścienne, podgrzewane rączki wieszaków na ręczniki itd.

Spełniają one wymagania minimalnych wartości izolacji co do stosowania i rozmieszczenia w budynku.

Szacunkowe kalkulacje wstępne

W tabelach wydajności /danych wyjściowych/ systemów grzewczych Danfoss SpeedUp i Basic przedstawiono wartości wyjściowe dla różnych temperatur pomieszczenia jak i temperatury wody centralnego ogrzewania w odniesieniu do różnych wykończeń podłogi. W tabelach tych podano obliczenia średniej temperatury wody centralnego ogrzewania przy której ma pracować ogrzewanie podłogowe dla uzyskania żądanej wydajności.

Wymagana nadwyżka temperatury źródła ciepła określa temperaturę zasilania, którą bardziej szczegółowo opisano w rozdziale „Obliczenie Temperatury Zasilania”. Gęstości przepływu ciepła są równo rozprowadzane w strefach brzegowych i komfortu. Średnią temperaturę wody centralnego ogrzewania wyznacza typ instalacji (patrz tabele wydajności).

VGCTC249 © Danfoss 01/2010

Poradnik Obliczanie Ogrzewania Podłogowego

Standardowe obciążenie cieplne pomieszczenia ogrzewanego podłogowo

Izolacja termiczna dla uniknięcia strat ciepła w kierunku do dołu

Przy wykonywaniu obliczeń dla ogrzewania podłogowego ﬁrmy Danfoss konieczne jest określenie standardowego obciążenia cieplnego Q czenia. W ogrzewaniu podłogowym w budynkach

pomiesz-

N,f

wielokondygnacyjnych można w obliczeniach uwzględnić zysk cieplny wynikający ze wspólnej podłogi jeżeli nie ma ograniczeń wykonawczych.

Wydajność cieplna/moc QH obliczana jest zazwyczaj ze standardowego obciążenia cieplnego QNf pomieszczenia ogrzewanego podłogowo plus ekstra poprawki obliczeniowe zgodnie z normą DIN 4701 Część 3.

QH = (1 + x)* Q

N,f

Ważnym jest uwzględnienie oporności termicznej izolacji poniżej ogrzewania podłogowego tak, aby ciepło ogrzewania podłogowego promieniowało głównie w kierunku do góry.

Zgodnie z normą EN 1264, Część 4 są trzy różne typy konstrukcji podłogi i różne minimalne rezystancje cieplne.

Opór cieplny R cyjnej obliczamy w następujący sposób:

przy pojedynczej warstwie izola-

λ,ins

ins

: Standardowe obciążenie cieplne pomieszcze-

N,f

nia ogrzewanego podłogowo [W]

QH: Obliczona wydajnośc cieplna

W przypadku gdy system grzewczy taki jak system ogrzewania

Podłogowego, może podnieśc wydajnośc cieplną przez podniesienie temperatury zródła ciepła współczynnik korekcyjny ekstra poprawki wynosi zero. Zatem w tym

Przypadku obliczona wydajnośc cieplna/temperaturowa/ równa się standardowemu obciążeniu

Cieplnemu pomieszczenia z ogrzewaniem podłogowym.

Izolacja termiczna R

powyżej znajdują się pomieszczenia

o podobnym sposobie użytkowania powyżej znajdują się pomieszczenia

o różnym sposobie użytkowania*, pomieszczenia nieogrzewane (np. piwnica) i na parterze

powyżej powietrze zewnętrzne

(-15°C)(np. garaże, przejścia)

*np. pomieszczenia powyżej obiek tów użytkowanych do celów przemysłowych

Ins, min

0.75 m2 K / W

1.25 m2 K / W

2.00 m2 K / W

Maksymalna temperatura powierzchni Θ

Fluctuation in temperature (W)

Fmax

gdzie:

: efektywna grubość izolacji [m]

ins

: przewodność cieplna [W/mK]

ins

Zgodnie z normą EN 1264 maksymalne temperatury powierzchni podłogi wynikające z przyczyn ﬁzjolo-

gicznych ustalono jak poniżej:

Strefa komfortu : 29° C Strefa brzegowa: 35° C Łazienki: ti + 9° C = 33° C

Standardowe temperatury pomieszczeń 20°C lub 24°C w łazienkach dają różnicę temperatury

Położenie rury grzewczej może także wpływać na wydajność. Zależnie od położenia rury mogą wystąpić zmiany temperatury powierzchni. Temperatura jest wyższa nad rurami aniżeli pomiędzy. Różnicę pomiędzy maksymalną i minimalną temperaturą powierzchni nazywamy ﬂuktuacją (W).

W = θ

F max

- θ

F min

Większe odległości między rurami powodują większą ﬂuktuację. Niżej leżące rury spowalniają system ogrzewania ale „długa droga” do powierzchni rozkłada temperaturę równomiernie a zatem ﬂuktuacja pozostaje mała. Ponieważ nie możemy przekroczyć maksymalnej temperatury podłogi, większa ﬂuktuacja powoduje większe straty mocy grzewczej aniżeli mała ﬂuktuacja.

powierzchni i temperatury pomieszczenia rzędu 9K (w strefach komfortu i łazienkach) lub 15K (w strefach brzegowych). Zmniejszanie temperatury powierzchni powoduje ograniczanie wydajności cieplnej ogrzewania podłogowego. Jest to ważny czynnik przy podejmowaniu decyzji czy wybrać ogrzewanie dodatkowe. Jakkolwiek przy współczesnych technikach izolacji wydajność cieplna ogrzewania podłogowego jest wystarczająca w 99 na 100 przypadków.

W pierwszym przypadku średnia temperatura podłogi jest znacznie niższa aniżeli maksymalna temperatura dopuszczalna.

max 29°C

VGCTC249 © Danfoss 01/2010

Poradnik Obliczanie Ogrzewania Podłogowego

W/m²

Charakterystyka linii bazowej

Charakterystyka Linii Bazowej przedstawia zależność między gęstością strumienia ciepła / wydajnością cieplną/ i średnią temperaturą powierzchni (temperatura powierzchni minus temperatura pomieszczenia) w przypadku gdy ogrzewana powierzchnia jest ogrzewana równo (ﬂuktuacja = 0).

200

100

Wydajność cieplna q

1 2 5 20 K

Średnia różnica temperatury powierzchni

Przy temperaturze powierzchni o 9K wyższej od temperatury pomieszczenia uzyskujemy wydajnośc około 100W/m2, przy różnicy temperatur o 15K potrzebna jest wydajność około 175W/m2.

Ponieważ charakterystyka linii bazowej powstała dla idealnych parametrów ﬁzycznych może być wykorzystywana niezależnie od systemu. Żaden system ogrzewania podłogowego utrzymując maksymalną, dopuszczalną temperaturę powierzchni nie powinien osiągnąć wydajności większej niż 100W/m² lub 175W/m² w strefach brzegowych.

Konsekwentnie właściwa wydajność cieplna q powierzchni podłogi zależy od różnicy pomiędzy temperaturami pomieszczenia i powierzchni podłogi jak i przepuszczalności ciepła. Ta ostatnia właściwość zależy od danych pomieszczenia, włączając w to konieczność wietrzenia pomieszczenia i jest opisywana jako współczynnik przekazywania ciepła

tutaj wynoszący 11,1 W/m²K.

ges

q = α

ΘF = Temperatura podłogi °C

Θi = Temperatura pomieszczenia °C

(θF - θi)

ges

Przykład:

Dla temperatury pomieszczenia 20°C i temperatury podłogi 27°C powinniśmy uzyskac wydajność cieplną jak poniżej

Temperatura źródła ciepła

Typy instalacji

Średnia temperatura źródła ciepła jest stałym elementem wielu obliczeń. Jest ona obliczana ze średniej wartości temperatur na zasilaniu i powrocie:

θm = θi + Δθ

System ogrzewania Danfoss Basic obejmuje dwa różne typy instalacji w strefach brzegowych i trzy w obszarach stref komfortu.

System Możliwa odległość rur w centymetrach

BasicRail – szyna montażowa 8.8 (średnio) BasicRail – szyna montażowa 12 (średnio) BasicRail – szyna montażowa 20 BasicRail – szyna montażowa 25 BasicRail – szyna montażowa 30 BasicGrip i BasicClip 10 BasicGrip i BasicClip 15 BasicGrip i BasicClip 20 BasicGrip i BasicClip 25 BasicGrip i BasicClip 30 SpeedUp i SpeedUp Eco 12.5 SpeedUp i SpeedUp Eco 25

gdzie:

ΔΘH: Nadwyżka Temperatury Źródła Ciepła

Θi: Standardowa Temperatura Wewnątrz

Pomieszczenia

Θm: Temperatura Źródła Ciepła

System ogrzewania SpeedUp i SpeedUp Eco posiadają typy instalacji dla stref ‘brzegowych’ i stref komfortu. Różnią się one odległością rur.

VGCTC249 © Danfoss 01/2010

Poradnik Obliczanie Ogrzewania Podłogowego

Krzywa mocy cieplnej Krzywa ograniczająca

Obliczona gęstość przepływu ciepła

Wydajność cieplna i ﬂuktuacja temperatury powierzchni podłogi zależą od kilku czynników:

• Temperatury powierzchni podłogi

• Temperatury pomieszczenia

• Odległości rur

• Grubości i przewodności termicznej paneli konstrukcyjnych

• Wydajności cieplnej poprzecznej

• Oporności cieplnej wykończenia podłogi

• Ułożenia warstw

Zgodnie z normą EN 1264 wszystkie te czynniki łączą się w następujące równanie gęstości strumienia ciepła q:

q = KH + Δθ

gdzie: q: Wydajność cieplna [W/m²] KH: Równoważny współczynnik przekazywania

ciepła [W/m²K] (określenie wg DIN)

ΔΘH: Nadwyżka temperatury źródła ciepła

Przy wykonywaniu obliczeń dla ogrzewania podłogowego gęstość przepływu ciepła można określić zgodnie z normą EN 1264, Część 3 w następujący sposób:

des

N,f

gdzie: q

Obliczona gęstość przepływu ciepła

des

Standardowe obciążenie cieplne

N,f

pomieszczenia z ogrzewaniem podłogowym [W]

AF Powierzchnia podłogi, która ma być

ogrzewana [m²] Wydajność cieplna uzyskana z ogrzewania podłogowego wynosi

QF = q * A

gdzie: q

Obliczona gęstość przepływu ciepła

des

Standardowe-obciążenie cieplne

N,f

pomieszczenia ogrzewanego podłogowo AF Powierzchnia podłogi do ogrzewania gdy q jest równomiernie rozłożone w streﬁe brzegowej (maksymalnie o szerokości 1m) i streﬁe komfortu:

gdzie:

Δθ

- θ

θR - θ

gdzie:

ΘV: Temperatura na zasilaniu

ΘR: Temperatura na powrocie

Θi: Standardowa temperatura wewnątrz pomieszczenia

Mając zatem maksymalne dopuszczalne temperatury powyższe współczynniki pozwalają za wyjątkiem ﬂuktuacji na wyznaczenie krzywych granicznych (obliczonych zgodnie z EN 1264, Część 2). Ich przecięcia wskazują graniczne wartości przepływu ciepła i granice nadwyżek temperatur źródła ciepła.

Dane dla gęstości przepływu ciepła dla stref brzegowych i stref komfortu qR i qA mogą być określone z wykresów wydajności i nadwyżki temperatury źródła ciepła.

Nie wolno przekroczyć p otwierdzonego obliczeniowo progu gęstości przepływu ciepła (przecięcia krzywych z krzywą graniczną). Obliczona gęstość zależy od odporności termicznej pokrycia podłogi i typu konstrukcji.

W przypadku gdy któraś z wartości obliczeniowej i rozłożonej gęstości przepływu ciepła (qR/qA) przekracza wartość progową gęstości przepływu ciepła to zastosowanie ma raczej próg gęstości aniżeli gęstość przepływu ciepła. Wynikające stąd zmniejszenie nadwyżki temperatury źródła ciepła zmniejsza gęstość przepływu ciepła i narzuca inną kombinację typu instalacji.

Je żeli s tandard owe obciążenie cieplne pomieszczenia ogrzewanego ogrzewaniem podłogowym jest większe od wydajności cieplnej ogrzewania podłogowego należy rozważyć zastosowanie ogrzewania dodatkowego (dla pokrycia niedoboru). Q

– QF

N,f

q =

VGCTC249 © Danfoss 01/2010

* qR+

* q

Poradnik Obliczanie Ogrzewania Podłogowego

Obliczanie nadwyżki temperatury zasilania

Obliczanie temperatury zasilania/czynnika grzewczego/ dla pomieszczenia przy najwyższej obliczonej gęstości przepływu ciepła oznaczonego jako q (za wyjątkiem łazienek) i podanej oporności cieplnej dla pokrycia podłogi o wartości R W wyliczeniach należy brać pod uwagę również większe wartości R R

=0.0m²K/W.

λ,B

Temperatura różnicowa σ dla obliczanego pomieszczenia określona jest jako σ = 5K. Typ instalacji dobiera się tak, że q pływu ciepła wyznaczoną przez krzywą graniczną. Maksymalną dopuszczalną nadwyżkę temperatury/

czynnika/ przepływu obliczamy

max

. Dla łazienek oporność cieplna

λ,B

w pełni osiąga progową gęstość prze-

Δθ

≤ 0.5:

when

=0.10m²K/W.

λ,B

max

gdy

Δθ

V, des

≤ Δθ

H, des

σ 2

with Δθ

H, des

≤ Δθ

H, G

w przeciwnym razie ze wzoru

Δθ

V, des

= Δθ

H, des

2 (12 Δθ

)

H, des

We wszystkich pomieszczeniach, które pracują przy obliczonych temperaturach przepływu, temperaturę różnicową oblicza się tak długo jak spełniona

jest zależność:

< 0.5

Δθ

H, j

gdzie

ΔθH,j: ENadwyżka temperatury źródła ciepła dla

każdego pomieszczenia j

w następujący sposób:

σ j = 2 * [(Δθ

w przeciwnym razie:

σ j = 3 * Δθ

H, j

[√

V, des

) – Δθ

4(Δθ

V, des

3 * Δθ

]

H,j

- Δθ

H, j

)

H, j

-1

]

Obliczanie temperatury źródła ciepła

Dla obliczenia wielkości pompy cyrkulacyjnej określana jest szybkość masowego przepływu mH (szybkość przepływu wody grzewczej w kg/s). Jest to obliczenie niezależne od obliczeń wydajności całkowitej (wydajności ogrzewania podłogowego i straty ciepła do

innych pomieszczeń) jak i temperatury różnicowej.

mH =

* q

σ * C

1 +

(

- θ

q * R

)

with CW = 4190 J/kgK

Częściowa oporność przekazywania ciepła konstrukcji podłogi Ro (w kierunku do góry) obejmuje zarówno przewodność cieplną jak i opór cieplny w kierunku

do góry:

Ro =

with1= 0.093 m2 K/W

Suma przewodności cieplnej w kierunku do dołu i oporu cieplnego do dołu wynosi: ins- izolacja ﬂoor- podłoga render- wykończenie – tynk ﬂoor- podłoga

+ R

α λ

λ ,B

Ru = R

przy

Szybkość przepływu masowego mH może być określana także po przekształceniu jej na prędkość prze-

pływu VH:

gdzie:

Aby określić prędkość przepływu w obwodzie ogrzewania – prędkość przepływu w pomieszczeniu VH musi być podzielona przez ilość obwodów ogrzewania:

VHK =

+ R

λ, ins

with R

+ R

λ, ﬂoor

= 0.17 m2 K/W

α, ﬂoor

VH =

λ, render

+ R

with ρ = 0.998 kg/dm

ilość obwodów orrzewania

α, ﬂoor

Poradnik Obliczanie Ogrzewania Podłogowego

Spadek ciśnienia

Współzależność pomiędzy prędkością przepływu, spadkiem ciśnienia i temperaturą różnicową:

Dla obliczeń i określenia wielkości pompy cyrkulacyjnej ważne jest wyliczenie spadków ciśnienia. Aby obliczyć spadek ciśnienia musimy określić całkowitą długość rur lHK zasilania i powrotów. Należy zwrócić uwagę, że długość rur zasilających i powrotnych FEED jest dwa razy taka jak odległość pomieszczenia do rozdzielacza (zasilanie i powrót).

W zależności od typu ułożenia przyjmuje się następujące wartości:

lH = Długość rury strefy brzegowej według projektu rozmieszczenia *AR + Długość rury strefy komfortu według projektu rozmieszczenia *AA

Średnią długość obwodu ogrzewania lHK obliczamy według następującego wzoru:

IHK = FEED +

Należy tutaj nadmienić, że rozplanowanie obszaru ogrzewania i liczba obwodów ogrzewania są określone

Im mniejsza jest temperatura różnicowa tym:

• większy jest przepływ objętościowy

• większa jest prędkość przepływu cieczy i

• większy spadek ciśnienia

Ilość obwodów ogrzew ania

(

)

przez typ wylewki to jest obwody ogrzewania muszą być dobrane do użytej wylewki.

Wykres spadku ciśnienia (zobacz wykres spadku ciśnienia dla rury kompozytowej Danfoss) przedstawiony jest jako spadek ciśnienia Δp na metr rury w funkcji prędkości przepływu na odwód ogrzewania VHK i oporności tarcia rury. Dla obliczenia całkowitego spadku ciśnienia w obwodzie ogrzewania, wielkość ta musi być pomnożona przez długość obwodu ogrzewania.

ΔpHK = Δp * l

Poszczególne obwody ogrzewania mają różne długości i temperatury różnicowe i dają różne spadki ciśnienia. Kompensacja spadków ciśnienia zapewnia zasilanie wszystkich obwodów ogrzewania wystarczającą ilością wody. Regulacja przepływu realizowana jest przez zawór powrotny poprzez ustawienie przepływu na minutę (to jest przepływ objętościowy [l/h] indywidualnych obwodów ogrzewania jest dzielony przez 60 [min]).

Całkowita ilość wody w systemie ogrzewania podłogowego obliczona jest z długości wszystkich obwodów ogrzewania lHK pomnożonej przez współczynnik 0,113 (l/m).

Podniesienie temperatury różnicowej powoduje zmniejszenie prędkości przepływu.

Wartości progowe

• Maksymalna temperatura zasilania nie może

przekraczać 55°C

• Obwody ogrzewania nie powinny być dłuższe aniżeli

100m, maksymalnie 110m

• Optymalna długość wynosi 60m

• Nie należy przekraczać spadku ciśnienia wynoszącego 300mbar ponieważ pompa cyrkulacyjna oprócz utrzymania wysokości ciśnienia, musi poradzić sobie ze spadkami ciśnienia w obwodach ogrzewania i w całym systemie (w rozdzielaczu, jego zaworach, rurach zasilających i powrotnych, zaworach mieszających itd.)

Poradnik Obliczanie Ogrzewania Podłogowego

Czasy instalowania systemów ogrzewania Danfoss

Basic Systemy Ogrzewania- podgrzewanie podłogowe z podgrzewaną wylewką

Artykół/zespół Minut na zespół Jednostka

Rozdzielacz bez szafki

Rozdzielacz z szafką

Dodatkowa izolacja EPS 035 DEO 40 na np. ziemi

Izolacja EPS 035 DEO 20 bez izolacji obwodu

Izolacja warstwowa panele 11mm/35mm –łącznie z izolacją obwodu

Zespół

System GC=88mm (rozłożenie rur, podłączenie do rozdzielacza)

System GC=100mm (rozłożenie rur, podłączenie do rozdzielacza)

System GC=120mm (rozłożenie rur, podłączenie do rozdzielacza)

System GC=150mm (rozłożenie rur, podłączenie do rozdzielacza)

System GC=200mm (rozłożenie rur, podłączenie do rozdzielacza)

System GC=250mm (rozłożenie rur, podłączenie do rozdzielacza)

System GC=300mm (rozłożenie rur, podłączenie do rozdzielacza)

Systemy Ogrzewania SpeedUp i SpeedUp Eco- ogrzewanie podłogowe instalacja sucha

Rozdzielacz bez szafki

Rozdzielacz z szafką

Dodatkowa izolacja bez izolacji obwodu-na obiekt

System GC-125 mm - SpeedUp

System GC-250 mm - SpeedUp

System GC-125 mm – SpeedUp Eco

System GC-225 mm – SpeedUp Eco

System twarda płyta dla płytek ceramicznych

System twarda płyta dla wykładziny

Firma Danfoss nie pon osi żadnej odpowied zialności za błędy w katalo gach, broszurach i innych materia łach drukowanych. Danfo ss zastr zega sobie prawo do zmiany swoich produk tów bez uprzedzeni a. Odnosi si ę to także do prod uktów już zamów ionych pod warunk iem, że wprowad zone zmiany nie pow odują konieczn ości zmian w uzgod nionych już wyma ganiach technic znych. Wszyst kie ﬁrmowe znak i towarowe wystę pujące w tych mater iałach są własno ścią tych ﬁrm. Na zwa Danfoss i log otyp Danfoss są z nakami towarow ymi ﬁrmy Danfoss A /S. Wszelkie pr awa zastrzeżo ne.

Danfoss Obliczanie Ogrzewania Podłogowego Compendium [pl]

Specifications and Main Features

Frequently Asked Questions

User Manual