Danfoss Vesikiertoisen lattialämmityksen perusteet Compendium [fi]

MAKING MODERN LIVING POSSIBLE
Vesikiertoisen lattialämmityksen perusteet
DANFOSS HEATING SOLUTIONS Käsikirja
Käsikirja Vesikiertoisen lattialämmityksen perusteet
2
VGDYA220 © Danfoss 03/2011
Käsikirja Vesikiertoisen lattialämmityksen perusteet
Vesikiertoisen lattialämmityksen perusteet
Miksi valitsisin lattialämmityksen?
Lattian alle asennettava lämmitys on viime vuosina jatkuvasti kasvattanut suosiotaan, sillä se tuo sekä asuinrakennuksiin että julkisiin tiloihin monia mahdollisuuksia, joita perinteiset lämmi­tysmenetelmät eivät tarjoa. Lattian alle asennettavaan lämmitykseen liittyy kuitenkin myös joitakin haasteita. Siksi onkin tärkeää valita lattian rakenteeseen ja lämmityksen säätömenetelmään sopiva ratkaisu, jotta mahdol­lisuuksista saisi kaiken irti.
Useimmissa maissa lattialämmitys on uudisraken­nusten suosituin lämmitysmuoto. Tämä pätee erityisesti asuinrakennuksiin, mutta
Rumia, puhdistusta vaativia lämpöpattereita ei tarvita.
Huonekalut voi sijoittaa haluttuun paikkaan lämpöpattereista riippumatta.
Danfossin laaja lattialämmityksen kokonaisratkai­sujen valikoima perustuu kahteen pääperiaat­teeseen:
• Danfossin lattialämmitysratkaisujen asen­taminen on helppoa, nopeaa ja turvallista.
• Danfossin lattialämmitysratkaisut takaavat käyttäjilleen optimaalisen lämmitysmukavu­uden mahdollisimman pienellä energiankulu­tuksella.
myös toimistoihin ja muihin julkisiin tiloihin vali­taan yhä useammin lattialämmitys. Lattialämmitys tuo käyttäjälleen monia etuja:
Lattialämmitys on mukava, sillä se pitää jalat lämpiminä ja pään hieman viileämpänä. Useimmat kokevat mukavimmaksi juuri tällaisen lämpötilaeron jalkojen ja pään välillä.
Nykyään puu- ja laattalattiat ovat suositumpia lattiapäällysteitä kuin matot. Lattialämmitys tuottaakin eniten lisämukavuutta kyseisenlaisten ”kylmien” materiaalien yhteydessä.
Koska lattialämmitys tuottaa lämpöä koko huoneeseen, vastaavia lämpötilaeroja kuin lämpöpatterin ja huoneen kauimmaisen nurkan välillä ei synny.
Sisäilman laatuun kiinnitetään koko ajan enemmän huomiota. Yhä useammat kärsivät astmasta tai allergioista, joten on tärkeää, että kodin voi siivota perusteellisesti. Lattialämmitys helpottaa siivoamista huomattavasti. Lattialämmityksen suuren lämmityspinta-alan ansiosta ilma myös sekoittuu vähemmän, ja huoneeseen muodostuu vähemmän pölyä.
Märkä kylpyhuoneen lattia on kaikille tuttu harmi. Lattialämmitystä käytettäessä vesi höyrystyy pois nopeasti, joten lattia on taas pian kuiva ja lämmin.
Lattialämmityksen ansiosta huoneen lämpötilaa voi laskea 1–2 °C, mikä säästää energiaa 6–12 %.
VGDYA220 © Danfoss 03/2011
3
Käsikirja Vesikiertoisen lattialämmityksen perusteet
Missä lattialämmitystä voi käyttää?
Energiankulutus
Kun lattialämmitys on asianmukaisesti suunniteltu ja asennettu ja esimerkiksi lattian rakenne, päällyste ja materiaalit on otettu huomioon, se soveltuu peri­aatteessa mihin tahansa tilaan.
Se soveltuu kaikkien lattiapäällysteiden, laatan, puun (massiivipuu/parketti), linoleumin ja mat­tojen yhteyteen, kunhan luovutettava lämpö­määrä valitaan pintamateriaalin mukaan.
• Se sopii kaikkiin uudisrakennuksiin.
• Se sopii remonttikohteisiin. Jos asennuskorkeus on rajallinen, Danfossin tuotevalikoimasta kan­nattaa valita vaikkapa SpeedUp™ tai SpeedUp Eco™, joiden asennuskorkeus on erittäin matala.
Lattialämmityksen energiankulutuksesta on puhuttu paljon ja pitkään. Lattialämmityksen on väitetty kasvattavan lämmityskustannuksia perinteisempiin lämpöpatteriratkaisuihin verrattuna. Kun lattialämmitysjärjestelmiä alettiin ottaa käyttöön, niitä asennettiin entisenlaisiin rakentei­siin; lattialämmitysputket vain vedettiin tavallisen talon lattian rakenteisiin. Kun lattialämmitysput­ket upotetaan lattiaan, alaspäinen lämpöhäviö kasvaa automaattisesti, mikä lisää lämmityskus­tannuksia.
Yksittäisiä huoneita remontoitaessa lattialäm­mityksen liittäminen olemassa olevaan lämmit­ysjärjestelmään ja varustaminen automaattisella säätöventtiilillä voi olla hyvä ja taloudellinen ratkaisu.
Jos lattialämmitys asennetaan koko rakennuk­seen, Danfossin CF2:n kaltaisesta langattomasta säätöjärjestelmästä on paljon hyötyä, sillä se ei vaadi johdottamista.
Lattialämmitys soveltuu käytettäväksi kaikkien lisälämmönlähteiden yhteydessä. Luovutettava lämpömäärä on kuitenkin aina säädettävä niin, ettei lattian pintalämpötila ylitä suositusarvoa (esim. puulattian toimittajan suositusta).
Asian laita on kuitenkin muuttunut. Nykyiset lattiarakenteet on eristetty paljon aiempaa paremmin, ja lattialämmityksen asentamiselle on hyvät edellytykset. Siksi lämpöhäviö on nykyään yleensä yhtä suuri lattialämmityksellä ja perintei­semmillä menetelmillä lämmitetyissä taloissa. Lattialämmityksen ja muiden lämmitysvaihtoeh­toihin energiankulutuksen vertailuun kuitenkin vaikuttavat muut seikat, kuten käyttötottumukset ja mukavuudenhalu. Useimmat kokevat miellyttä­vänä sen, että pään tasalla on viileämpää kuin jalkojen. Lattialämmityksen ansiosta huonelämpötilaa voi tästä syystä ongelmitta laskea 1–2 °C perinteisten lämpöpatterien vaatimaan lämpötilaan verrat­tuna, jolloin energiaa säästyy 6–12 %.
Käyttömukavuus ja ­tottumukset
4
Toiset taas tuntevat olonsa mukavasti, kun jalat ovat oikein lämpimät. Tällöin lattia voi olla niin lämmin, että huoneen lämpötila nousee epä­miellyttävän korkeaksi – esimerkiksi laatoitetussa kylpyhuoneessa. Mainitut käyttötottumukset vaikuttavat energi­ankulutukseen päinvastaisin tavoin. Niistä huo­mataankin, että lattialämmityksen vaikutuksesta energiankulutukseen ei voi antaa yksiselitteistä vastausta, sillä kunkin käyttäjän toiminnalla on siihen erittäin suuri vaikutus. Voidaan kuitenkin todeta, että muihin lämmit­ysjärjestelmiin verrattuna lattialämmitys oikein käytettynä säästää energiaa ja parantaa käyttäjän kokemaa mukavuutta.
VGDYA220 © Danfoss 03/2011
Käsikirja Vesikiertoisen lattialämmityksen perusteet
Huoneiden lämpötila
Huoneen koettu lämpötila syntyy kahdesta eri tekijästä: ilman lämpötilasta ja ympäristön säteilystä eli huoneen lämmityselementtien lämpösäteilystä. Monessa mielessä voi olla eduksi, että lämpösäteily muodostaa suuren osan ”koko­naislämpötilasta” eli niin sanotusta operatiivisesta lämpötilasta. Jos suuri osa operatiivisesta lämpö­tilasta syntyy ilman lämpötilasta, huoneilmassa tapahtuu paljon konvektiota eli ilman sekoittu­mista. Jos ilman sekoittuminen on runsasta, siihen muodostuu harmillisia pyörteitä, ilman pölypitoi­suus kasvaa ja ilmanlaatu heikkenee. Konvektion ja lämpösäteilyn käyttäytymistä lattialämmityksen ja lämpöpatterien yhteydessä kuvataan alla. Lämpöpattereita käytettäessä ilman lämpötilan tai konvektion osuus on noin 70 % operatiivisesta lämpötilasta. Se onkin loogista ottaen huomioon, että lämpöpatterin pinta-ala on melko pieni läm­mitettävän huoneen kokoon nähden. Lattialämmitys sitä vastoin tuottaa lämpöä erittäin laajalla alalla, jolloin lämpö jakautuu huoneeseen tasaisesti. Lämmityssuhde onkin käänteinen edelliseen verrattuna: 70 % operatiivi­sesta lämpötilasta syntyy lämpösäteilystä.
23 ˚C
C
R
21 ˚C
R
C
19 ˚C
Kuva 1: Lämpöpatterit: 70 % konvektiosta ja 30 % lämpösäteilystä.
19 ˚C
21 ˚C
R
R
23 ˚C
R
Kuva 2: Lattialämmitys: 30 % konvektiosta ja 70 % lämpösäteilystä
Lattian optimaalinen lämpötila
Eri ihmisillä on erilainen käsitys mukavasta lämpötilasta. Siksi lattiallekaan ei voi määritellä optimaalista lämpötila, joka sopisi kaikille. Voidaan vain antaa lattian pintalämpötilaa koskevia suosituksia, jotta lämpötila miellyttäisi mahdollisimman monia. Lattialämmityksen yleisesti suositeltavat lämpö­tila-alueet ovat 19–24 °C asuintiloissa ja 24–29 °C kylpyhuoneissa. Useimmat kokevat nämä lämpötila-alueet miellyttävinä.
Kuva 3: Kunkin lämpötila-alueen kokeeepämiellyt­täväksi aina noin 10 % ihmisistä.
VGDYA220 © Danfoss 03/2011
5
Käsikirja Vesikiertoisen lattialämmityksen perusteet
Lämpötilan jakautuminen huoneessa
Täysin saman lämpötilan ylläpitäminen kaikkialla huoneessa ei käytännössä ole mahdollista. Lämmin ilma nousee ylöspäin, joten ilmaa virtaa aina lämmönlähteestä kattoa kohti. Lämpötilaero ei kuitenkaan saa olla kovin suuri. Suositeltava pystysuuntainen lämpötilaero on noin 2 °C lattian ja pään tason välillä, sillä useim­mat haluavat pitää ”pään kylmänä mutta jalat lämpiminä”.
Kuva 5: Lämpötilan pystysuuntainen jakautuminen:
1. Ihanteellinen lämmitys
2. Lattialämmitys
3. Kattolämmitys
4. Lämpöpatterit
Kuten kuvasta käy ilmi, lämpötila jakautuu lattialämmityksessä lähes ihanteellisesti. Siksi keskimääräistä lämpötilaa voi lattialämmityksessä usein alentaa mukavuudesta tinkimättä, mikä puolestaan vähentää energiankulutusta.
Kuva 4: Lämpötilaero ei saisi olla suurempi kuin 3°C, sillä silloin keho ”hämmentyy” ja miellyttävyy­den tuntu vähenee.
Lämpöhäviö
Äkillistä lämpöhäviötä voi esiintyä erityisesti vanhoissa rakennuksissa ja julkisissa tiloissa, joissa on suuret tai korkeat ikkunat. Lämpöhäviö johtuu siitä, että eristys ei toimi jossakin kohtaa raken­nusta – esimerkiksi ikkunan kohdalla. Tällöin huonetilan katon ja lattian pinnan välille muodostuu suuri lämpötilaero. Lämpötilaeron vaikutuksesta ilma jäähtyy merkittävästi katonra­jassa, ja viileä ilma – lämmintä ilmaa raskaampana – ”putoaa” kohti lattiaa melko suurella nopeudella. Ilmiö voi tuntua epämiellyttävältä ja aiheuttaa vetoa. Ongelma pyritään poistamaan yleensä sijoittamalla lämmönlähde paikkaan, jossa läm­pöhäviön todennäköisyys on suuri, ja ylöspäinen ilmavirtaus kumoaa ilmiön.
Lattialämmitystä käytettäessä ratkaisu ei toimi, sil­lä koko lattiapinta luovuttaa lämpöä. Ongelmaan on kuitenkin olemassa monia eri ratkaisuja:
• Tehokkaasti eristettyjen matalaenergiaikkunoi­den asentaminen.
• Lattialämmitysputkien asentaminen tavallista tiheämpään tehon nostamiseksi tarvittavissa kohdin (ylittämättä kuitenkaan ilmoitettuja pinnan enimmäislämpötiloja).
• Lattialämmityksen syöttöputken asentaminen ongelma-alueelle.
• Ikkunarakenteiden optimointi, esim. kylmän ilmavirtauksen katkaiseminen ulokkein.
• Konvektorien asennus lisälämmönlähteiksi.
Kuva 6: Veto ja lämpöhäviö ikkunoiden kautta.
6
VGDYA220 © Danfoss 03/2011
Käsikirja Vesikiertoisen lattialämmityksen perusteet
Lattialämmitysjär­jestelmän mitoitus
Lattialämmitys on matalalämpöinen lämmitys­järjestelmä, joten ensisijaisen lämmönlähteen tuottama lämpötila on yleensä alennettava 30–40 °C:een esim. Danfoss Compact Mixing Shunt
-sekoitusventtiilillä.
Kuva 7: Tyypillinen lattialämmityksen toisiopuolen (matalan lämpötilan puolen) säätöjärjestelmä.
Danfoss tarjoaa monipuolista palvelua asentajan avuksi lattialämmitysjärjestelmän mitoitukses­sa, asennuksessa ja käyttöönotossa (asiakkaan toimittamien tietojen pohjalta):
Kokonaisuuden mitoittamiseen käytetään laskentaohjelmaa, sillä esim. syöttölämpötilan laskeminen on monimutkainen prosessi, joka edellyttää tarkkoja tietoja lämmön siirtymisestä lattian eri materiaaleissa jne.
• Piirustukset ja putkikaaviot.
• Tuotekoulutukset.
• Mitoitus ja osaluettelot.
• Laaja tekninen dokumentaatio.
• Tekninen ja myynnin jälkeinen tuki.
• Suora tuki paikan päällä.
VGDYA220 © Danfoss 03/2011
7
Käsikirja Vesikiertoisen lattialämmityksen perusteet
Kaikille lämmönlähteille
Huonekohtainen lämpötilan säätö
Lattialämmitysjärjstelmä toimii alhaisella lämpö­tilalla; sen tyypillinen syöttölämpötila on 30–40 °C. Lattialämmitysjärjestelmät voivatkin saada lämpönsä monista eri lähteistä, kuten aurinkopa­neeleista tai lämpöpumpuista. Lämpöpumppujen teho vaihtelee vaadittavan syöttölämpötilan mukaan erittäin paljon. Jos lämpöpumpun tuottaman veden lämpötilaa on mahdollista alentaa, pumpun teho nousee mer­kittävästi, kuten taulukosta käy ilmi. Esimerkissä lattialämmitysjärjestelmän tavoitel­tava syöttölämpötila on 35 °C ja perinteinen läm­mitysjärjestelmä vaatii 55 °C:n syöttölämpötilan. Lämpöpumpun tehokertoimet (COP) ovat tällöin
5,0 tai 3,2, taulukon mukaisesti.
Asuin- ja työskentelytilojen lämpötilalla on suuri merkitys hyvinvoinnille. Ne eivät saa olla liian lämpimiä tai viileitä, ja lämpötilaa on voitava säätää vaatetuksen ja toiminnan mukaan. Esimerkiksi toimistotyöntekijät käyttävät yleensä kevyttä vaatetusta, ja heidän ruumiinlämpönsä on alhaisempi kuin tavaroita pakkaavien varastotyöntekijöiden. Siksi toimistotiloissa tarvitaan enemmän lämpöä.
23 °C
17 °C
17 °C
20 °C
Kuva 8: Tyypillisiä asuinhuoneiden lämpötiloja.
20 °C
Toiminta ja vaatetus vaihtelevat huoneesta toi­seen, joten huoneen lämpötilaa on hyvä säätää
Toisin sanoen lämpöpumppu on 56 % tehok­kaampi, kun sitä käytetään lattialämmitysjärjestel­män yhteydessä perinteisen lämmitysjärjestelmän sijaan.
Brine-lämpötila kollektorilta
°C -5 0 5
35 3.9 4.5 5.0
40 3.5 4.0 4.5
45 3.1 3.5 4.0
Rakennuksen
50 2.8 3.2 3.6
syöttölämpötila
55 2.5 2.8 3.2
vastaavasti. Lämpötilan säätämisen perimmäi­nen tavoite on yhdistää mahdollisimman suuri mukavuus mahdollisimman pieneen energian­kulutukseen. Siksi lämmitysjär­jestelmän on varmistettava, että kaikissa huoneissa vallitsee aina sopiva lämpötila, joka ei vaihtele havaittavasti. Huomioon on otettava monia seikkoja, kuten huoneessa olevi­en ihmisten toiminta ja vaatetus, lämpöhäviö ikkunoiden kautta sekä lämmönsaanti valoista, tietokoneista ja muista lämmönlähteistä. Lämpötilan säädön on toimittava yksilöllisesti ainakin huoneittain tai alueittain. Lämpötilan huonekohtaisen säädön merkitystä asuinmukavuudelle ja energiansäästölle on selvitetty riippumattomin testein ja simulaatioin. Tulokset vaihtelevat sen mukaan, millainen talo tai asunto on kyseessä, millaiset sen rakenteet ja käyttötottumukset ovat ja mitä testimenetelmää on käytetty. Yleensä ottaen tutkimukset kuitenkin tukevat yksiselittei­sesti sitä, että huonekohtainen lämpötilansäätö on tärkeää sekä asumismukavuuden että ener­giansäästön kannalta. Tutkimusten mukaan energiaa on mahdollista säästää noin 25 % asuinmukavuudesta tinkimättä.
Kuva 9: Tyypillisiä mukavaksi koettuja lämpötiloja: 1. kylpyhuone, 2. olohuone, 3. makuuhuone. Olohuoneen kohdalla punainen viiva kuvaa lämpötilaa käytettäessä huonekohtaista lämpötilan säätöä ja harmaa viiva lämpötilaa ilman säätöä.
8
VGDYA220 © Danfoss 03/2011
Käsikirja Vesikiertoisen lattialämmityksen perusteet
17.0
18.0
19.0
20.0
21.0
22.0
23.0
24.0
25.0
26.0
27.0
Date: 2002-02-07
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24
Temp Setpoint, Floor surface temp., Deg-C Oper. temp Living room[1], Deg-C TAIRMEAN
17.0
18.0
19.0
20.0
21.0
22.0
23.0
24.0
25.0
26.0
27.0
28.0
Date: 2002-02-07
0
2 4 6 8
10 12
14
16
18
20
22
24
Temp Setpoint, Floor surface, Deg-C Oper. temp Living room[1], Deg-C TAIRMEAN
Lattiarakenne ja järjes­telmän suorituskyky
Mahdollisimman hyvän käyttömukavuuden nimissä lämmitysjärjestelmän tärkein ominaisuus on kyky luovuttaa juuri oikea määrä lämpöä oi­keaan aikaan oikeassa huoneessa. Siksi lattialäm­mityksen säädinten on voitava säädellä jokaista huonetta erikseen. Se ei kuitenkaan vielä riitä, sillä on otettava huo­mioon myös lämmön luovuttaja, tässä tapaukses­sa lattia. Tyypillisessä lattialämmitysjärjestelmässä on betoniin upotetut putket, joten lämmitysjär­jestelmään varastoituu erittäin paljon energiaa.
Kuva 10: Tyypillinen raskasrakenteinen lattia beto­niin upotetuin putkin.
Kun tällaisessa rakenteessa on saavutettu huo­neen haluttu lämpötila ja huonetermostaatti kat­kaisee lämmityksen eli lämpimän veden syötön
huoneeseen, lattia jatkaa lämmön luovuttamista, kunnes lattian pintalämpötila saavuttaa huoneen lämpötilan. Prosessi voi kestää tuntikausia, ja koko sen ajan huoneen lämpötila nousee nousemistaan. Ongelman välttämiseksi on tärkeää, että lämmön luovuttaja reagoi huoneen lämpötilan äkillisiin vaihteluihin nopeasti.
Kuva 11: Kevytrakenteinen lattia (Danfoss SpeedUp™).
Eristeestä ja lämmönjakolevyistä koostuvat kevytrakenteiset lattiat – esimerkiksi Danfoss SpeedUp™ ja SpeedUp Eco™ – reagoivat paljon nopeammin kuin perinteiset, hitaasti reagoivat betonilattiat ja mahdollistavat huoneiden lämpö­tilan tarkemman säätämisen.
Esimerkki
Tässä esimerkissä perinteistä ”raskasta” betonilattiaa verrataan Danfossin ”kevyeen” SpeedUp™- lat­tiaan; molemmat on asennettu tyypilliseen omakotitaloon. Simulointiin on käytetty IDA Indoor Climate and Energy 3.0 -simulointiohjelmaa. Käyrät osoittavat todellisen lämpötilan kehittymisen 24 tunnin ajanjaksolla. Siihen sisältyy kaksi alennusvaihetta, joiden aikana asetuslämpötilaa lasketaan 21 °C:sta 17 °C:een. Järjestelmien suorituskykyä kuvataan sen mukaan, kuinka tarkasti todellinen huonelämpötila (sininen viiva) noudattaa asetuslämpötilaa (punainen viiva). Käyrien perusteella on selvää, että ”kevyt” lattia kykenee noudattamaan tavoitelämpötilaa paremmin kuin ”raskas” lattia, joka ei alennusvaiheen aikana ehdi reagoida mitenkään. Ero näkyy selvästi myös käyrässä, jossa lattian pintalämpötila (vihreä viiva) nousee ja laskee ”kevyessä” lattiassa hyvin tiuhaan ”raskaaseen” lattiaan verrattuna.
Kuva 12: ”Raskas” lattiarakenne
VGDYA220 © Danfoss 03/2011
Kuva 13: ”Kevyt” Danfoss SpeedUp™ -lattiarakenne
9
Käsikirja Vesikiertoisen lattialämmityksen perusteet
Yhteenveto
Danfossin lattialämmitysjärjestelmät takaavat aina optimaalisen asumisviihtyvyyden. Tarkasti säätävät, langattomat CF2-säätimet yhdessä nopeasti reagoivien SpeedUplattiapa­neelien kanssa tuottavat halutun lämpötilan muu­tamassa minuutissa tuntien sijaan, joten energiaa ja rahaa säästyy.
10
VGDYA220 © Danfoss 03/2011
Käsikirja Vesikiertoisen lattialämmityksen perusteet
VGDYA220 © Danfoss 03/2011
11
Käsikirja Vesikiertoisen lattialämmityksen perusteet
Avaimesi optimaaliseen lattialämmitykseen
Lattialämmitys ei ole pelkkiä putkia! Optimaalinen lattialämmitysratkaisu on myös tarkkaa lämpötilan säätöä, nopeaa lämmitystä, mukavuutta ja energiatehok­kuutta. Danfoss tarjoaa sinulle optimaalisen lattialämmitysratkaisun.
12
Danfossin ratkaisut lukeutuvat maailman parhaisiin ja edistyneimpiin, sillä niissä vuosien kokemus yhdistyy tuotekehityk­seen ja tekniseen osaamiseen. Lattialämmi­tysratkaisumme ovat nopeita ja helppoja asentaa. Laajan tuotevalikoimamme ja
VGDYA220 © Danfoss 03/2011
teknisen asiantuntemuksemme ansiosta saat meiltä, Danfossilta, kaiken tarvitsemasi, ja asiat hoituvat nopeasti ja huolettomasti. Mitä vähemmän aikaa asennukseen ja huoltoon kuluu, sitä enemmän aikaa sinulle jää liiketoimintasi harjoittamiseen.
Loading...