Wodne ogrzewanie podłogowe
Transkrypt
Wodne ogrzewanie podłogowe
dr inż. Michał Strzeszewski Instytut Ogrzewnictwa i Wentylacji Politechnika Warszawska Wodne ogrzewanie podłogowe Materiały do wykładów i ćwiczeń v. 0.92 – 2006 r. Spis treści: 1 Cel materiału ............................................................... 2 2 Wprowadzenie............................................................. 2 3 Rys historyczny ........................................................... 2 4 Ogrzewania niskotemperaturowe ................................ 2 5 Korzystny rozkład temperatury ................................... 5 6 Warunki higieniczne ................................................... 6 7 Wydajność cieplna ...................................................... 6 8 Klasyfikacja ogrzewań podłogowych ......................... 7 9 Budowa i wykonanie podłogi grzejnej........................ 8 10 Sposoby ułożenia rur grzejnych ................................ 11 11 Obliczenia grzejnika podłogowego z zastosowaniem nomogramów ................................ 12 11.1 Obliczenia cieplne......................................... 12 11.2 Obliczenia hydrauliczne................................ 17 11.3 Przykład obliczeń grzejnika podłogowego ... 19 12 Projektowanie ogrzewania podłogowego wspomagane komputerowo....................................... 21 12.1 Definiowanie konstrukcji.............................. 21 12.2 Wstępne obliczenia ....................................... 23 12.3 Rysowanie grzejników podłogowych na rozwinięciu ............................................... 25 12.4 Rysowanie grzejników podłogowych na rzucie ........................................................ 27 Literatura.......................................................................... 28 1 Michał Strzeszewski: Wodne ogrzewanie podłogowe 1 Cel materiału Celem niniejszego materiału jest przedstawienie zagadnień związanych z systemami ogrzewania podłogowego, wraz z metodyką obliczeń cieplnych i hydraulicznych grzejników podłogowych przy użyciu nomogramów oraz wykorzystaniem specjalistycznego oprogramowania komputerowego. 2 Wprowadzenie W przypadku zastosowania ogrzewania podłogowego, podłoga – chociaż zewnętrznie nie różni się niczym od zwykłej podłogi – pełni jednocześnie funkcję grzejnika. Dlatego mówimy o grzejniku podłogowym lub o podłodze grzejnej. W pomieszczeniu, w którym zastosowano tylko ogrzewanie podłogowe, brak jest widocznych grzejników. Poprawia to wygląd wnętrza i ułatwia jego aranżację. W danym pomieszczeniu podłoga może być jedynym elementem dostarczającym ciepło lub może uzupełniać inny system grzewczy. Jeśli w pomieszczeniu nie występują inne grzejniki, to podłoga musi pokrywać całe zapotrzebowanie na ciepło pomieszczenia. Natomiast w przypadku, gdy grzejnik podłogowy współpracuje z innymi grzejnikami, może on dostarczać tylko część potrzebnego ciepła, zapewniając przede wszystkim efekt ciepłej podłogi. Jest to szczególnie pożądane w przypadku tzw. zimnych pokryć podłogowych (np. kamiennych czy ceramicznych). 3 Rys historyczny Ogrzewanie podłogowe znane było już w starożytności jako jeden z wariantów hypokaustum. Greckie słowo ηψποχαυστον (hypocauston) pochodzi od „hypo” czyli „pod” oraz „kaiein” czyli „palić” [2], a więc razem oznacza „ogrzewanie od dołu”. Istniały trzy typy hypokaustum: ogrzewanie podłogowe, ogrzewanie podłogowo-ścienne (w obu tych systemach gorące powietrze przepływało kanałami, ale nie dostawało się do ogrzewanych pomieszczeń) oraz system, w którym powietrze przedostawało się do pomieszczeń przez specjalne otwory. Po upadku Cesarstwa Rzymskiego hypokaustum stosowano sporadycznie (w Polsce występuje w zamku w Malborku). W ostatnich latach coraz częściej stosowane jest ogrzewanie podłogowe wodne i elektryczne. 4 Ogrzewania niskotemperaturowe Ogrzewanie podłogowe należy do grupy ogrzewań niskotemperaturowych. Zarówno temperatura powierzchni grzejnika, czyli w tym przypadku podłogi, nie może być zbyt wysoka (maksymalnie 29–35ºC), jak i temperatura czynnika grzejnego zazwyczaj nie przekracza wartości 55ºC. Niska temperatura powierzchni grzejnych sprzyja poprawie komfortu cieplnego i jakości powietrza w ogrzewanych pomieszczeniach oraz redukuje negatywne oddziaływanie na środowisko [3]. Ogrzewania niskotemperaturowe charakteryzują się zazwyczaj większym udziałem wymiany ciepła przez promieniowanie w porównaniu do tradycyjnych ogrzewań konwekcyjnych. Dlatego z uwagi na zwiększone promieniowanie cieplne, temperatura powietrza może być obniżona o 1÷2 K w stosunku do tradycyjnych ogrzewań konwekcyjnych, przy zapewnieniu porównywalnego komfortu cieplnego [3]. Niższa temperatura powietrza sprawia, że ulegają 2 Michał Strzeszewski: Wodne ogrzewanie podłogowe redukcji straty ciepła przez przegrody1. Jednocześnie zapotrzebowanie na ciepło do wentylacji jest niższe o ok. 2–7% przy zachowaniu strumienia powietrza wentylacyjnego [9]. Przypuszcza się nawet, że większy udział promieniowania (tzn. nieco zimniejsze powietrze i cieplejsze powierzchnie w pomieszczeniu) bardziej odpowiada naturalnym wymaganiom cieplnym ludzi, niż ma to miejsce w przypadku tradycyjnych ogrzewań konwekcyjnych (tzn. cieplejsze powietrze i zimniejsze powierzchnie przegród budowlanych). Obniżenie temperatury w pomieszczeniu ma również istotny aspekt higieniczny, ponieważ przy temperaturze powietrza powyżej 22÷24°C wzrasta znacząco ryzyko podrażnienia błony śluzowej. Podobną korelację znaleziono również pomiędzy występowaniem syndromu chorego budynku (ang. Sick Building Syndrome) i podwyższoną temperaturą powietrza wewnętrznego [3]. Wdychanie kurzu może powodować reakcje alergiczne, przy czym decydująca jest nie ilość cząstek, lecz ich rodzaj. Powyżej temperatury 55°C zachodzi proces przypiekania kurzu, w wyniku którego cząstki stają się większe i bardziej drażniące. Dlatego ogrzewania niskotemperaturowe powodują mniejsze reakcje alergiczne w porównaniu do systemów tradycyjnych, gdyż cząstek kurzu jest mniej i są mniej agresywne. Ostatnio dostrzegany jest również problem jonizacji powietrza [1]. W wyniku kontaktu powietrza z metalowymi powierzchniami grzejników, tworzy się przewaga jonów dodatnich nad ujemnymi. Przewaga ta jest przyczyną duszności oraz suchości dróg oddechowych u ludzi przebywających w pomieszczeniach z metalowymi grzejnikami wysokotemperaturowymi. Z tego punktu widzenia korzystniejsze są systemy, w których powierzchnie grzejne mają niższą temperaturę i nie są wykonane z metalu (ogrzewanie podłogowe, ścienne). Ciepło dla ogrzewań niskotemperaturowych może być wytwarzane przez alternatywne źródła ciepła, takie jak gazowy kocioł kondensacyjny, pompa ciepła, kolektor słoneczny czy instalacja geotermalna. Źródła te, pracując przy niższych temperaturach, osiągają wyższą sprawność energetyczną i egzergetyczną, co prowadzi do oszczędności energii pierwotnej [6, 7]. Egzergia jest miarą wartości (jakości) energii. Wykres stosunku egzergii do energii cieplnej (rys. 1) ilustruje zależność jakości energii od temperatury wg równania (1). Ciepło w temperaturze otoczenia nie przedstawia większej wartości (nie jest dobrem rzadkim). Natomiast cenne jest ciepło powyżej temperatury otoczenia lub poniżej (chłód). T B = 1− e Q T (1) gdzie: B – egzergia, J; Q – energia cieplna, J; T – temperatura nośnika ciepła, K; Te – temperatura otoczenia (temperatura zewnętrzna), K. 1 Zmniejszenie strat ciepła nie dotyczy przegród zewnętrznych, w których zabudowane są wężownice grzejne (np. strop nad przejazdem). W tym przypadku, straty ciepła na zewnątrz budynku mogą być wyższe niż w przypadku tradycyjnych ogrzewań z grzejnikami konwekcyjnymi. Aby zapobiegać temu zjawisku, konieczne jest znaczne zwiększenie grubości izolacji, w porównaniu do sytuacji bez ogrzewania w danej przegrodzie. 3 Michał Strzeszewski: Wodne ogrzewanie podłogowe stosunek egzergii do energii cieplnej B /Q 1,2 chłodzenie ogrzewanie 1,0 0,8 0,6 0,4 te= –20°C 0,2 0,0 -150 -100 -50 0 50 100 150 200 250 300 350 400 temperatura, °C temperatura Rys. 1. Stosunek egzergii do energii cieplnej przy temperaturze otoczenia –20°C. wysokotemperaturowy proces spalania woda zasilająca grzejnik wysokotemperturowy +90°C kolektor słoneczny woda zasilająca grzejnik niskotemperturowy +45°C temperatura wewnętrzna +20°C energia elektryczna pompa ciepła woda gruntowa +8°C Rys. 2. Schemat ideowy porównania ogrzewania wysokotemperaturowego z ogrzewaniem niskotemperaturowym, zasilanym z alternatywnego źródła ciepła (pompy ciepła lub kolektora słonecznego) [8]. 4 Michał Strzeszewski: Wodne ogrzewanie podłogowe Ogrzewania niskotemperaturowe i tradycyjne zostały poglądowo porównane na rys. 2. Przykładowo przedstawiono system niskotemperaturowy zasilany za pomocą kolektora słonecznego lub pompy ciepła, pozyskującej ciepło z wody gruntowej, oraz system zasilany z tradycyjnego kotła gazowego. Podział systemów ogrzewania ze względu na temperaturę czynnika grzejnego jest sprawą umowną i zmienia się w czasie. Przykładowo w tabeli 1 przytoczono podział ogólny ogrzewań ze względu na temperaturę czynnika oraz szczegółową systematykę przyjętą przez Annex 37 IEA (Międzynarodowej Agencji Energii) wg [3]. Tab. 1. Podział systemów ogrzewania w zależności od temperatury czynnika. Rodzaj systemu Temperatura zasilania Temperatura powrotu Klasyfikacja ogólna Klasyfikacja szczegółowa* tradycyjny wysokotemperaturowy 90°C 70°C niskotemperaturowy średniotemperaturowy 55°C 35÷45°C niskotemperaturowy 45°C 25÷35°C bardzo niskotemperaturowy 35°C 25°C * wg [3]. 5 Korzystny rozkład temperatury Ogrzewanie podłogowe działa w inny sposób niż tradycyjne ogrzewanie konwekcyjne. Grzejnik podłogowy przekazuje do otoczenia więcej ciepła na drodze promieniowania, a mniej na drodze konwekcji. W pomieszczeniu z ogrzewaniem podłogowym ustala się korzystniejszy dla człowieka pionowy profil temperatury powietrza. W pobliżu podłogi powietrze jest cieplejsze, a wyżej chłodniejsze (cieplej w nogi, chłodniej w głowę). Jednocześnie różnice temperatury nie są zbyt duże. Natomiast tradycyjne grzejniki konwekcyjne wytwarzają odwrotny profil temperatury, co może powodować niepożądane odczucie chłodu w nogach i nadmiernego ciepła w okolicach głowy. Zjawisko to obrazuje rys. 3. a) b) w głowę nieco chłodniej w głowę ciepło w stopy cieplej w stopy za zimno Ogrzewanie podłogowe Rys. 3. Ogrzewanie z grzejnikami konwekcyjnymi Porównanie pionowego profilu temperatury powietrza (na podstawie Kollmara). a) ogrzewanie podłogowe zapewnia bardziej równomierny rozkład temperatury, zgodny w dużym stopniu z naturalnymi potrzebami cieplnymi człowieka; b) w przypadku ogrzewania konwekcyjnego pionowe zróżnicowanie temperatury jest większe i może być przyczyną dyskomfortu cieplnego. 5 Michał Strzeszewski: Wodne ogrzewanie podłogowe 6 Warunki higieniczne Ogrzewanie podłogowe, podobnie jak inne systemy ogrzewań niskotemperaturowych, zapewnia dobre warunki higieniczne w ogrzewanych pomieszczeniach. Ze względu na to, że temperatura powierzchni ogrzewanej podłogi (maks. 29–35ºC) jest niższa, niż temperatura tradycyjnych grzejników konwekcyjnych (maks. 70–90ºC), nie występuje zjawisko „przypiekania kurzu” na powierzchni grzejnika, które, jak już wspomniano, zaczyna się w temperaturze około 55°C. Jednocześnie, z uwagi na mniejszą cyrkulację powietrza w pomieszczeniu, z podłogi unosi się mniej kurzu. Jak wykazały badania, ogrzewanie podłogowe ogranicza rozwój roztoczy, dzięki temu, że wilgotność względna w warstwie wykończeniowej podłogi utrzymuje się na poziomie poniżej 45%. W związku z tym ogrzewanie podłogowe jest korzystne dla alergików. Z punktu widzenia osób przebywających w pomieszczeniu, bardzo ważną rolę odgrywają materiały użyte do budowy podłogi grzejnej, a zwłaszcza jej warstwy wykończeniowej. Chociaż temperatura powierzchni podłogi ogrzewanej wynosi maksymalnie 35ºC, to w jej wewnętrznych warstwach może osiągać 55ºC. W tej temperaturze wiele materiałów podłogowych, które są bezpieczne przy 20ºC, może emitować substancje toksyczne. Na rys. 4 przedstawiono przykładowe pole temperatury w przekroju podłogi ogrzewanej, pokrytej parkietem drewnianym. Jak widać temperatura na powierzchni podłogi wynosi 28,6ºC, co spełnia wymagania polskiej i europejskiej normy. Natomiast w warstwie kleju temperatura dochodzi prawie do 40ºC. Dlatego przed zakupem materiałów podłogowych (np. paneli podłogowych czy kleju) należy upewnić się, że mogą one zostać wykorzystane do budowy podłogi grzejnej. W handlu materiały takie często oznaczane są symbolem „ogrzewanie podłogowe” (rys. 5). 28,6ºC 39,9ºC klepka klej 50,0ºC Najbardziej naturalnymi materiałami wykończeniowymi dla podłóg ogrzewanych są pokrycia ceramiczne i kamienne. Materiały te zazwyczaj nie odkształcają się i nie emitują szkodliwych substancji w podwyższonej temperaturze. Natomiast pokrycia tekstylne, elastyczne i drewniane są dość kłopotliwe, chociaż niektóre z nich mogą być stosowane po spełnieniu odpowiednich wymagań technologicznych. Rys. 4. Pole temperatury w przekroju podłogi pokrytej klepką. Rys. 5. Symbol umieszczany na materiałach, które można stosować do podłóg grzejnych. 7 Wydajność cieplna Grzejnik podłogowy jest jedynym typem grzejnika, z którym użytkownicy pomieszczeń pozostają przez dłuższy czas w bezpośrednim kontakcie. Dlatego zalecana średnia temperatura powierzchni podłogi wynosi 26°C. Jednak przy takiej temperaturze grzejnika podłogowego jego wydajność cieplna byłaby stosunkowo niewielka (ok. 65 W/m2 – patrz rys.15). Dlatego maksymalna temperatura podłogi grzejnej może być wyższa i wynosić do 29°C. Przy czym w łazienkach dopuszcza się 33ºC, a w strefach brzegowych 35°C. Z uwagi na powyższe ograniczenie temperatury podłogi, moc cieplna grzejnika podłogowego najczęściej nie przekracza 100 W/m2. Po przemnożeniu tej wartość przez powierzchnię pod6 Michał Strzeszewski: Wodne ogrzewanie podłogowe łogi, która ma być ogrzewana (nie zawsze będzie to cała powierzchnia podłogi), otrzymamy maksymalną moc cieplną, możliwą do uzyskania w danym pomieszczeniu. Jeżeli jednak zapotrzebowanie na ciepło jest większe, to należy zastosować inny system grzewczy, połączyć ogrzewanie podłogowe z innym typem ogrzewania albo ograniczyć straty ciepła w pomieszczeniu (np. poprzez docieplenie ścian). Jako uzupełnienie ogrzewania podłogowego można w szczególności zastosować szczytowy grzejnik elektryczny, który będzie pracował tylko w czasie występowania niskich temperatur zewnętrznych. 8 Klasyfikacja ogrzewań podłogowych Norma europejska EN 1264 wyróżnia trzy podstawowe typy grzejników podłogowych (rys. 6–8). W Polsce najbardziej rozpowszechniony jest system A (rys. 6). W rozwiązaniu tym rury grzejne znajdują się w warstwie jastrychu bezpośrednio nad izolacją cieplną i przeciwwilgociową lub powyżej (montaż za pomocą elementów dystansowych lub z wykorzystaniem tzw. płyt nopowych). W zależności od odstępu rur od izolacji cieplnej, typ A dzieli się na trzy podtypy. Podział ten przedstawiono w tab. 2. Rys. 6. Przekrój podłogi z ogrzewaniem. Typ A wg EN 1264. Rys. 7. Przekrój podłogi z ogrzewaniem. Typ B wg EN 1264. 7 Michał Strzeszewski: Wodne ogrzewanie podłogowe Jastrych Rura grzejna Izolacja cieplna Warstwa wyrównawcza Warstwa konstrukcyjna Warstwa rozdzielająca Rys. 8. Przekrój podłogi z ogrzewaniem. Typ C wg EN 1264. Tab. 2. Podział typu A w zależności od odstępu rur od izolacji cieplnej. Typ Odstęp rur od izolacji cieplnej A1 0 do 5 mm A2 powyżej 5 do 15 mm A3 powyżej 15 mm Rozwiązanie, oznaczone jako typ B (rys. 7), polega na umieszczeniu rur grzejnych w górnej części warstwy izolacji cieplnej. Grzejnik tego typu może być wykonany metodą suchą z wykorzystaniem płyt prefabrykowanych w miejsce wylewanego jastrychu. W metodzie tej czasami stosuje się żebra z płyt lub folii dobrze przewodzących ciepło. W takiej sytuacji można zredukować grubość płyt prefabrykowanych. Należy jednak pamiętać, że jednocześnie obniżeniu musi ulec temperatura wody zasilającej, ponieważ warstwa dobrze przewodząca ciepło nie tylko wyrównuje rozkład temperatury na powierzchni podłogi, ale również zwiększa wydajność cieplną grzejnika podłogowego i powoduje podwyższenie temperatury podłogi [11]. Stosunkowo najrzadziej stosowany jest typ C (rys. 8), gdzie przewody umieszczone są w warstwie jastrychu wyrównawczego, nad którym znajduje się warstwa rozdzielająca (np. podwójna folia PE) oraz jastrych. Wodne ogrzewanie podłogowe wykonuje się z wykorzystaniem jastrychu wylewanego lub tzw. „jastrychu suchego”. Jastrych wylewany stosowany jest najczęściej w budynkach nowych, natomiast w przypadku remontu wygodniejsze może być użycie suchego jastrychu prefabrykowanego. 9 Budowa i wykonanie podłogi grzejnej Szczegółowo budowa podłogi zostanie omówiona w oparciu o system A (rys. 9). Typowa podłoga grzejna składa się z następujących warstw: – warstwa konstrukcyjna, – warstwa izolacji cieplnej, – warstwa izolacji przeciwwilgociowej, – warstwa jastrychu, – warstwa wykończeniowa. 8 Michał Strzeszewski: Wodne ogrzewanie podłogowe maksymalnie 5 do 8 m izolacja brzegowa dylatacja terakota jastrych rura grzejna izolacja przeciwwilgociowa izolacja cieplna warstwa konstrukcyjna Rys. 9. Budowa typowej podłogi grzejnej (typ A). Przekrój poprzeczny podłogi. Warstwa izolacji cieplnej Warstwa izolacji cieplnej, ułożona na stropie nad pomieszczeniem ogrzewanym, powinna zapewniać opór cieplny nie mniejszy niż 0,75 m2K/W, natomiast nad pomieszczeniem nieogrzewanym (np. piwnicą) – co najmniej 2,0 m2K/W, a w przypadku podłogi na gruncie wymagany jest opór 2,25 m2K/W. Oprócz izolacji poziomej należy stosować także izolację brzegową, która powinna być wykonana z materiału elastycznego (np. spienionego polietylenu). W tym celu najlepiej wykorzystać dostępne w handlu specjalne taśmy brzegowe. Warstwa izolacji przeciwwilgociowej Aby uniknąć zawilgocenia izolacji cieplnej w zetknięciu z warstwą jastrychu, na warstwie izolacji cieplnej należy ułożyć nieprzepuszczalną warstwę przeciwwilgociową – np. z folii polietylenowej lub aluminiowej grubości 0,2 mm. Przy ścianach folię należy wywinąć na zewnątrz. Nadmiar wywiniętej folii obcina się w końcowej fazie wykonania powierzchni grzejnej, po wylaniu, związaniu i wyschnięciu jastrychu. Jeśli podłoga leży na gruncie, warstwę izolacji przeciwwilgociowej należy ułożyć również pod izolacją cieplną. Warstwa jastrychu Całkowita grubość warstwy jastrychu powinna wynosić min. 65 mm, w tym warstwa jastrychu nad rurami – min. 45 mm. Przed zabetonowaniem przewodów należy koniecznie przeprowadzić próbę szczelności pętli ogrzewania podłogowego, zgodnie z zaleceniami producenta danego systemu ogrzewania. Wskazane jest stosowanie specjalnych dodatków do jastrychu, dzięki którym lepiej przylega on do przewodów, a płyta grzejna ma lepsze właściwości termiczne i mechaniczne. Pojedyncza powierzchnia zalewowa nie powinna przekraczać 30–40 m2, a długość jej boku 5–8 m. Gdy powierzchnia podłogi w danym pomieszczeniu jest większa, należy ją podzielić na kilka oddzielnych grzejników podłogowych. Pomiędzy grzejnikami koniecznie trzeba wykonać szczeliny dylatacyjne, wypełnione materiałem trwale elastycznym. Należy tak projektować obwody grzewcze, aby w miarę możliwości nie przebiegały przez szczeliny dylatacyjne. Jeżeli jednak istnieje konieczność przeprowadzenia przewodu przez szczelinę dylatacyjną, należy umieścić go w rurze ochronnej o długości min. 20 cm po każdej stronie szczeliny. Jeśli podłoga będzie wykończona płytkami ceramicznymi lub kamiennymi, a także wtedy, gdy strop będzie silnie obciążony, zaleca się położenie zbrojenia w postaci siatki z drutu sta- 9 Michał Strzeszewski: Wodne ogrzewanie podłogowe lowego (o średnicy 3 mm) o oczkach 10 x 10 cm. Zbrojenie powinno być przerwane w miejscu szczelin dylatacyjnych. Po 21–28 dniach od wylania jastrychu, można rozpocząć jego wygrzewanie. Operacja ta powinna przebiegać stopniowo. Należy ją rozpocząć od temperatury zasilania nie przekraczającej 20ºC, a następnie codziennie zwiększać ją o 5ºC, aż do osiągnięcia temperatury obliczeniowej. Warstwa wykończeniowa podłogi Po wygrzaniu jastrychu można przystąpić do układania warstwy wykończeniowej podłogi. W czasie jej układania temperatura powierzchni jastrychu powinna wynosić około 20ºC. Przed wyborem materiałów należy upewnić się, że wolno je stosować do wykończenia podłogi grzejnej. Płytki ceramiczne i naturalny kamień mogą być używane bez ograniczeń. Nie zaleca się natomiast pokrywania podłogi materiałami tekstylnymi, elastycznymi, a także drewnianymi. Wymagają one szczególnej uwagi. Pokrycia elastyczne i tekstylne – jeśli są stosowane – muszą być przyklejone dokładnie na całej powierzchni tak, aby później nie powstały wybrzuszenia w wyniku rozszerzania się materiału pod wpływem ciepła. Luźne ułożenie jest możliwe tylko wtedy, gdy wyraźnie dopuszcza je producent danego materiału. Zastosowany klej nie może zmieniać swojej struktury w wysokiej temperaturze. Do ułożenia parkietu również potrzebna jest odpowiednia masa wiążąca, odporna na wysoką temperaturę. Bardzo ważne jest, aby zawartość wilgoci w drewnie nie przekraczała 9%. Projekt ogrzewania podłogowego musi uwzględniać rodzaj wykończenia podłogi, ponieważ opór cieplny tej warstwy ma duży wpływ na ilość ciepła przekazywaną do pomieszczenia, a także na temperaturę powierzchni samej podłogi. Należy uwzględnić grubość warstwy wykończeniowej i współczynnik przewodzenia ciepła materiału, z jakiego jest wykonana. Wielkości te określają wartość oporu cieplnego pokrycia podłogi (tabela 3). Wartość oporu cieplnego warstwy wykończeniowej wraz z warstwą wiążącą nie powinna przekraczać 0,15 m2K/W. Jeżeli nie dysponujemy informacjami na temat właściwości warstwy wykończeniowej, należy przyjmować wartość oporu cieplnego bliską wartości maksymalnej, tj. z przedziału 0,10–0,15 m2K/W. Dzięki temu, nawet jeśli później zastosujemy warstwę o dużym oporze cieplnym, grzejnik podłogowy będzie miał odpowiednią wydajność cieplną. Tabela 3. Orientacyjne właściwości cieplne wybranych materiałów wykończeniowych*. Materiał warstwy wykończeniowej Grubość, mm Współczynnik przewodzenia ciepła λ, W/mK Opór cieplny R, m2K/W płytki ceramiczne 13 1,05 0,012 marmur z warstwą wiążącą 25 2,15 0,012 wykładzina dywanowa 0,07-0,17 linoleum 2,5 0,170 0,015 wykładzina PVC 2,0 0,20 0,010 PVC na filcu 5,0 0,058 0,086 PVC na korku 5,0 0,07 0,071 mozaika dębowa 8,0 0,21 0,038 klepka dębowa 22,0 0,21 0,105 parkiet korkowy 11,0 0,09 0,122 *Dokładne wartości mogą różnić się w zależności od konkretnych produktów. 10 Michał Strzeszewski: Wodne ogrzewanie podłogowe 10 Sposoby ułożenia rur grzejnych Wężownice grzejne najczęściej wykonane są z rur z polipropylenu, polietylenu sieciowanego (PEX), polibutenu lub miedzi. Rozstaw przewodów wężownicy zazwyczaj wynosi od 10 do 30 cm. Schemat prowadzenia przewodu w wężownicy powinien być określony w projekcie. Dwa podstawowe typy wężownic to wężownica meandrowa (rys. 10), zwana również układem wężownicowym i wężownica z przewodu podwójnie złożonego (rys. 11), nazywana układem ślimakowym. Ten drugi układ jest szczególnie polecany, ponieważ zapewnia bardziej wyrównany rozkład temperatury podłogi, niż układ meandrowy. Rys. 10. Wężownica meandrowa (układ wężownicowy). Rys. 11. Wężownica z przewodu podwójnie złożonego (układ ślimakowy). W praktyce stosuje się również bardziej skomplikowane układy. W strefie brzegowej, przy ścianach zewnętrznych, często układa się przewody w zmniejszonym rozstawie. Zagęszczenie takie można uzyskać w ramach jednej pętli (rys. 12) lub wykonując oddzielny obwód tylko strefy brzegową (rys. 13). Rys. 12. Zagęszczenie przewodów w strefie brzegowej. Rys. 13. Zagęszczenie przewodów w strefie brzegowej w postaci osobnego obwodu. W pomieszczeniach o wydłużonym kształcie (np. w korytarzach) dobrze sprawdzają się schematy przedstawione na rys. 14 a i b. Łączą one cechy układu meandrowego i ślimakowego. 11 Michał Strzeszewski: Wodne ogrzewanie podłogowe a) b) Rys. 14. Przykład prowadzenia przewodów grzejnych w pomieszczeniu o wydłużonym kształcie. 11 Obliczenia grzejnika podłogowego z zastosowaniem nomogramów „Ręczne” przeprowadzenie obliczeń grzejnika podłogowe z wykorzystaniem nomogramów zostanie omówione na przykładzie systemu rur wielowarstwowych KISAN [5]. 11.1 Obliczenia cieplne Krok 1: Gęstość mocy cieplnej grzejnika Obliczenia rozpoczynamy od ustalenia wymaganej gęstości mocy cieplnej grzejnika qo: q o= Qo , W/m 2 Fg (2) gdzie: Qo – obliczeniowe straty ciepła pomieszczenia, W; Fg – powierzchnia grzejnika, m2. Powierzchnia grzejnika podłogowego Fg to część podłogi pomieszczenia przeznaczona na grzejnik. Od powierzchni całkowitej pomieszczenia należy odjąć wszystkie powierzchnie, które nie mogą być wykorzystane jako grzejnik, np. zajęte przez wannę lub ciąg kuchenny. Jeśli jednak na etapie projektowania ogrzewania nie jest możliwe określenie dokładnej aranżacji pomieszczenia (w tym ustawienia mebli), wówczas grzejnik podłogowy może być wykonany na całej powierzchni. Do obliczeń należy wtedy przyjąć pewien procent całkowitej powierzchni pomieszczenia (np. 75% lub 80%) Gęstość mocy cieplnej grzejnika qo należy określić dla wszystkich pomieszczeń. Dalsze obliczenia należy rozpocząć od pomieszczenia, dla którego qo przyjmuje maksymalną wartość. Krok 2: Temperatura powierzchni grzejnika podłogowego Dla obliczeniowej temperatury wewnętrznej w pomieszczeniu ti i obliczonego qo wyznacza się średnią temperaturę powierzchni grzejnika podłogowego Tp przy wykorzystaniu nomogramu (rys. 15) lub następującego równania: 12 Michał Strzeszewski: Wodne ogrzewanie podłogowe q T p=t i + o 8,92 1 1,1 , °C (3) gdzie: qo – gęstość mocy cieplnej grzejnika, W/m2; ti – obliczeniowa temperatura wewnętrzna w pomieszczeniu, ºC. Temperatura powierzchni podłogi (grzejnika podłogowego) nie może przekraczać wartości dopuszczalnej. Krok 3: Skorygowana gęstość mocy cieplnej grzejnika Dla ustalonej wartości dodatkowego oporu cieplnego wykładziny podłogowej ponad warstwą płyty grzejnej Rλ i przyjętego rozstawu wężownicy b z nomogramu (rys. 16) określamy wartość współczynnika korekcyjnego krλ. Skorygowana gęstość mocy grzejnika podłogowego q wynosi: q = q o ⋅ k Rλ , W/m 2 (4) gdzie: krλ – współczynnik korekcyjny na podstawie nomogramu (rys. 16); qo – gęstość mocy cieplnej grzejnika, W/m2. Krok 4: Średnia arytmetyczna różnica temperatury Dla skorygowanej gęstości strumienia ciepła q i przyjętego rozstawu przewodów b określamy z nomogramu (rys. 17) wartość wymaganej średniej arytmetycznej różnicy temperatury czynnika i temperatury wewnętrznej w pomieszczeniu ∆tar. Krok 5: Wymagany spadek temperatury czynnika grzejnego Następnie należy określić wymagany spadek temperatury wody w wężownicy: ∆T = τ z − τ p , K (5) gdzie: τz – temperatura zasilania, ºC; τp – temperatura powrotu, ºC. Wartość wymaganego spadku temperatury wody w wężownicy określa się z zależności: ∆T = 2(τ z − ∆t ar − t i ), K (6) gdzie: τz – temperatura zasilania, ºC; ∆tar – średnia arytmetyczna różnica temperatury czynnika i temperatury wewnętrznej w pomieszczeniu, K; ti – obliczeniowa temperatura wewnętrzna w pomieszczeniu, ºC. Spadek temperatury powinien zawierać się w granicach od 5 do 20 K. Optymalna wartość to około 10 K. 13 Michał Strzeszewski: Wodne ogrzewanie podłogowe Obliczeniowa temperatura wewnętrzna t i = 5ºC t i = 8ºC t i = 12ºC 260 240 220 t i = 16ºC Jednostkowa moc cieplna, W/m² 200 180 t i = 20ºC 160 (pokoje) 140 120 t i = 24ºC (łazienki) 100 80 60 40 20 0 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 Średnia temperatura podłogi, ºC Rys. 15. Nomogram do określanie wymaganej średniej temperatury powierzchni podłogi [10]. Przykład. Określić temperaturę powierzchni grzejnika podłogowego dla pomieszczenia o obliczeniowym zapotrzebowaniu ciepła Qo = 1800 W. Pole powierzchni grzejnika wynosi 20 m2. Temperatura wewnętrzna w pomieszczeniu ti = 20°C. q o= Qo 1800 = = 90 W/m 2 . Dla qo = 90 W/m2 i z ti = 20°C nomogramu średnia temperatura Fg 20 podłogi wyniesie : Tp = 28,2°C < Tp dop. = 29°C. 14 Michał Strzeszewski: Wodne ogrzewanie podłogowe Rys. 16. Nomogram do określania wartości współczynnika korekcyjnego krλ dla grzejników podłogowych z rur KISAN [5]. 15 Michał Strzeszewski: Wodne ogrzewanie podłogowe q [W/m2] Rozstaw rurek w wężownicy b [m] 240 b= 0.10 m 220 200 b= 0.15 m 180 b= 0.20 m 160 b= 0.25 m 140 b= 0.30 m 120 b= 0.35 m b= 0.40 m 100 80 60 40 20 8 10 8 8 12 10 10 14 12 12 16 14 18 16 14 20 18 16 22 20 18 22 20 24 26 24 22 28 26 24 30 32 28 30 26 28 34 32 30 36 34 32 14 40 x 2 mm 38 36 38 34 16 40 x 2 mm 20 36 x 2.25 38 mm40 ∆tar [K] Rys. 17. Nomogram do określania wartości średniej arytmetycznej różnicy temperatury ∆tar dla grzejników podłogowych z rur KISAN dla grubości jastrychu ok. 7 cm [5]. 16 Michał Strzeszewski: Wodne ogrzewanie podłogowe 11.2 Obliczenia hydrauliczne Obliczenia hydrauliczne instalacji c.o. z grzejnikami podłogowymi prowadzi się podobnie, jak w przypadku ogrzewań konwekcyjnych. Zadaniem sieci przewodów jest doprowadzenie odpowiedniej ilości czynnika grzejnego do każdego grzejnika. Krok 1: Strumień czynnika grzejnego Z uwagi na straty ciepła grzejnika podłogowego do dołu, obliczeniowy strumień czynnika grzejnego m dopływającego do wężownicy zwiększa się o 10%: m= 1,1 ⋅ Qo , kg/s c p ⋅ ∆T (7) gdzie: Qo – obliczeniowe straty ciepła pomieszczenia, W; cp – ciepło właściwe dla średniej temperatury wody, w przybliżeniu można przyjmować 4186 J/kgK; ∆T – spadek temperatury wody w wężownicy, K. Krok 2: Długość wężownicy Długość wężownicy L i liczbę łuków należy określić na podstawie rysunku wężownicy. Długość wężownicy nie powinna przekraczać 120 m. Orientacyjną długość wężownicy można wyznaczyć z zależności: L= Fg b , m (8) gdzie: Fg – powierzchnia grzejnika, m2; b – rozstaw przewodów, m. Krok 3: Jednostkowe opory liniowe i prędkość Jednostkowy opór liniowy R oraz prędkość czynnika grzejnego w można określić na podstawie nomogramu (rys. 18). Prędkość można również obliczyć w następujący sposób: w= 4⋅m , m/s π ⋅ d w2 ⋅ ρ (9) gdzie: m – strumień masowy czynnika grzejnego, kg/s; dw – średnica wewnętrzna przewodu, m; ρ – gęstość czynnika dla średniej temperatury wody, w przybliżeniu można przyjmować 1000 kg/m3. 17 Michał Strzeszewski: Wodne ogrzewanie podłogowe Krok 4: Opory miejscowe Wartość miejscowych strat ciśnienia Z określa zależność: Z = ∑ζ ⋅ w2 ⋅ ρ , Pa 2 (9) gdzie: Σζ – suma współczynników oporów miejscowych; w – prędkość czynnika, m/s; ρ – gęstość czynnika dla średniej temperatury wody, w przybliżeniu można przyjmować 1000 kg/m3. Opory miejscowe na granicy działek zalicza się do działki o mniejszym przepływie. Wartości współczynników oporów miejscowych podano w tabeli 4. Współczynnik oporu miejscowego dla łuków wężownicy 180º wynosi ζ = 0,25. Jeżeli rozstaw wężownic jest większy niż 25 cm, to praktycznie opór miejscowy z tytułu zmiany kierunku przepływu w łuku można pominąć [5]. Tab. 4. Wartości współczynników oporów miejscowych ζ [5]. ζ Złączka Trójniki prostokątne łuk 90º r/d = 1,5 0,5 Zasilenie łuk 90º r/d = 2,5 0,3 odnoga łuk 180º ζ Trójniki skośne ζ Zasilenie 1,5 odnoga 0,5 0,25 przelot 0,0 przelot 0,0 grzejnik 2,5 przeciwprąd 3,0 kocioł 2,5 Powrót Czwórniki Powrót odnoga 2,0 odnoga 0,5 odnoga 3,0 przelot 0,5 przelot 0,0 przelot 1,0 przeciwprąd 3,0 odmulacz 6,0 Krok 5: Całkowity spadek ciśnienia Całkowity spadek ciśnienia ∆p w wężownicy określa zależność: ∆p = R ⋅ L + Z, Pa (10) gdzie: R – jednostkowy opór liniowy, Pa/m; L – długość przewodów, m; Z – miejscowe straty ciśnienia, Pa. Prędkość przepływu wody w wężownicy nie powinna być mniejsza niż 0,15 m/s. Całkowity spadek ciśnienia w wężownicy nie powinien przekraczać ∆pmax = 20 kPa [5]. Dla zespołu wężownic określonej strefy obsługiwanej przez rozdzielacze należy przeprowadzić regulację wstępną. Podstawą do regulacji wstępnej są obliczone spadki ciśnienia w poszczególnych wężownicach i określone obliczeniowe strumienie masy wody. Zrównoważenie hydrauliczne instalacji wymaga najczęściej zastosowania dodatkowych oporów korekcyjnych (zawory z nastawą lub ew. kryzy dławiące). 18 Michał Strzeszewski: Wodne ogrzewanie podłogowe Rys. 18. Jednostkowy liniowy spadek ciśnienia R w rurach wielowarstwowych KISAN dla ogrzewania podłogowego. 11.3 Przykład obliczeń grzejnika podłogowego Dane: zapotrzebowanie na moc cieplną Qo = 1400 W, efektywna powierzchnia podłogi Fg = 21,0 m2, pokrycie: terrakota o grubości e = 10 mm, i współczynniku przewodzenia ciepła λ = 0,91 W/m⋅K obliczeniowa temperatura zasilania τz = 40ºC, obliczeniowa temperatura wewnętrzna ti = + 20oC, wężownica z rur KISAN dz x g = 14 x 2 mm 19 Michał Strzeszewski: Wodne ogrzewanie podłogowe Obliczenia cieplne: Wymagana obliczeniowa gęstość strumienia ciepła grzejnika podłogowego: Q 1400 q o= o = =66,7 W/m 2 Fg 21 Temperatura powierzchni podłogi: 1 1 q 66,7 1,1 T p=t i + o 1,1=20 + =26,2°C ≤ T p dop.=29°C 8,92 8,92 Wstępnie przyjęto rozstaw przewodów b = 0,1 m. Z nomogramu (rys. 16) odczytujemy współczynnik korekcyjny krλ. krλ = 1,11 Skorygowana gęstość strumienia ciepła grzejnika: q = q o ⋅ k Rλ = 66,7 ⋅ 1,11 = 74,0 W/m 2 Wymaganą średnią arytmetyczną różnicę temperatury odczytujemy z nomogramu (rys. 17): ∆tar = 13,0 K Wymagany spadek temperatury czynnika grzejnego wynosi: ∆T = 2(τ z − ∆t ar − t i ) = 2(40 − 13 − 20) = 14 K Temperatura powrotu wynosi: τ p = τ z − ∆T = 40 − 14 = 26°C Obliczenia hydrauliczne: Strumień masowy czynnika grzejnego: 1,1 ⋅ Qo 1,1 ⋅ 1400 m= = = 2,63 ⋅ 10 − 2 kg/s c p ⋅ ∆T 4186 ⋅ 14 Orientacyjna długość wężownicy: Fg 21 = = 210 m > Lmax = 120 m L= b 0,1 Ponieważ długość wężownicy przekracza wartość maksymalną, zaprojektowano dwie wężownice, połączone równolegle. Orientacyjna długość jednej wężownicy: L 210 L1 = = = 105 m < Lmax = 120 m 2 2 Strumień masy czynnika grzejnego dla jednej wężownicy: m 2,63 ⋅ 10 −2 = = 1,31 ⋅ 10 − 2 kg/s 2 2 Liniowe opory przepływu czynnika przez wężownicę określamy z wykorzystaniem nomogramu (rys. 18): R = 45 Pa/m; w = 0,17 m/s > wmin = 0,15 m/s m1 = Przyjęto sumę współczynników oporów miejscowych na wężownicy: ∑ ζ = 8,5 0,17 2 w2 ⋅ ρ = 8,5 ⋅ ⋅ 1000 = 123 Pa 2 2 ∆p = R ⋅ L + Z = 45 ⋅ 105 + 123 = 4 848 Pa ∆p < ∆p max = 20 kPa Z = ∑ζ ⋅ 20 Michał Strzeszewski: Wodne ogrzewanie podłogowe 12 Projektowanie ogrzewania podłogowego wspomagane komputerowo W praktyce projekty ogrzewania podłogowego wykonywane są najczęściej z wykorzystaniem specjalistycznego oprogramowania komputerowego. Na rynku dostępnych jest kilka programów komputerowych tego typu począwszy od prostych programów tabelarycznych umożliwiających jedynie wykonanie obliczeń cieplnych i hydraulicznych do zaawansowanych programów graficznych, umożliwiających również przygotowanie rysunków grzejników podłogowych. Proces projektowania ogrzewania podłogowego zostanie zaprezentowany na przykładzie programu Audytor C.O. [12]. Program ten umożliwia zarówno przeprowadzenie samych obliczeń pojedynczego grzejnika podłogowego (kalkulator grzejnika podłogowego), jak i zaprojektowanie całej instalacji wraz z przygotowaniem rzutów kondygnacji. Przy czym program umożliwia łączenie grzejników konwekcyjnych i podłogowych w różnych układach. 12.1 Definiowanie konstrukcji Projektowanie grzejników podłogowych należy rozpocząć od zdefiniowania ich konstrukcji. W tym celu w menu Dane należy wybrać polecenie Konstrukcje grzejników podłogowych. Wyświetlony dialog Dane - Konstrukcje grzejników podłogowych zawiera listę konstrukcji grzejników podłogowych zdefiniowanych w bieżącym projekcie (rys. 19). Rys. 19. Dialog Dane - Konstrukcje grzejników podłogowych. Funkcja wczytywania konstrukcji grzejników podłogowych z innych plików umożliwia łatwe wykorzystanie konstrukcji grzejników podłogowych zdefiniowanych w innym projekcie. W przypadku wprowadzania danych w nowym projekcie lista konstrukcji grzejników jest pusta. Aby utworzyć nową konstrukcję grzejnika podłogowego należy kliknąć myszą przycisk Dodaj. Wówczas program wyświetli dialog Konstrukcja grzejnika podłogowego (rys. 20). Każda konstrukcja grzejnika musi mieć unikalny symbol. Należy go wprowadzić w polu Symbol. W przypadku edytowania istniejącego grzejnika w tym polu pojawia się jego aktualny symbol. Zmiana tego symbolu spowoduje utworzenie kopii grzejnika o nowym symbolu. Przy czym grzejnik źródłowy nie zostanie usunięty z katalogu. 21 Michał Strzeszewski: Wodne ogrzewanie podłogowe Rys. 20. Dialog Konstrukcja grzejnika podłogowego. Dane na temat warstw tworzących strop wprowadza się w dwóch tabelach – oddzielnie warstwy nad rurkami i pod rurkami (rys. 21). Warstwy nad rurkami Warstwy pod rurkami Rys. 21. Podział warstw stropu. W środkowej części okna dialogowego, między tabelami, należy wprowadzić dane dotyczące wężownicy: – Symbol rur Symbol rur, z których ma być wykonana wężownica grzejnika podłogowego (Klawisz F1 przywołuje katalog rur). – dnmin, mm Minimalna średnica nominalna rur występujących w wężownicy. – dnmax, mm Maksymalna średnica nominalna rur występujących w wężownicy. 22 Michał Strzeszewski: Wodne ogrzewanie podłogowe – Lokalizacja Lokalizacja grzejnika podłogowego. W przypadku wybrania pozycji Nad przejazdem program w trakcie obliczeń przyjmuje temperaturę powietrza pod stropem z grzejnikiem podłogowym równą obliczeniowej temperaturze zewnętrznej na podstawie strefy klimatycznej wybranej w Danych ogólnych. – Lmax, m Maksymalna długość rurek wężownicy wraz z podejściem. Projektując grzejnik podłogowy program nie przekroczy podanej długości rurek. Ma to na celu zabezpieczenie przed koniecznością łączenia przewodów w podłodze. – Bmin, m Minimalny rozstaw rurek w wężownicy. – Bmax, m Maksymalny rozstaw rurek w wężownicy. – Bskok, m Skok z jakim program zmienia rozstaw rurek. Projektując grzejnik podłogowy program rozpoczyna obliczenia od maksymalnego rozstawu rurek. Jeżeli uzyskana wydajność cieplna grzejnika jest niewystarczająca, to program zmniejsza rozstaw zgodnie z podanym skokiem. 12.2 Wstępne obliczenia W dolnej części dialogu Konstrukcja grzejnika podłogowego znajduje się przycisk Wstępne obliczenia umożliwiający wstępną analizę cieplno-hydrauliczną grzejnika podłogowego (rys. 22). Rys. 22. Kalkulator grzejnika podłogowego (Wstępne obliczenia). W lewej części podane są wyjściowe dane do wstępnych obliczeń grzejnika podłogowego. Prawa część zwiera poglądowy rysunek z naniesionymi wynikami obliczeń. Wstępne obliczenia umożliwiają szybkie wyznaczenie wymaganej powierzchni grzejnika, sprawdzenie temperatury podłogi i sufitu, określenie jednostkowej wydajności itd. 23 Michał Strzeszewski: Wodne ogrzewanie podłogowe Przycisk Drukuj umożliwia wydrukowanie wstępnych obliczeń grzejnika podłogowego (rys. 23). Wyniki obliczeń grzejnika podłogowego Pomieszczenie Symbol: 5 Opis ...: Hall na parterze Uwagi .: Grzejnik podłogowy Symbol: GP-MARMUR Opis ...: Grzejnik podłogowy marmur Parametry pracy grzejnika Tz= 45,0°C dT = 10,0 K 2 2 q g = 92,9 W/m 20,0 °C 2 t podł = 28,4°C Alfa g = 11,04 W/m·K Strefa podstawowa t podł = 29,7 °C Rg 0,054 2 m·K/W Rd 1,309 2 m·K/W b= 0,150 m t suf = 20,6 °C q g = 108,7 W/m Strefa brzegowa 2 Alfa d = 6,16 W/m·K t suf = 20,7°C 20,0 °C 2 q d = 3,8 W/m b= 0,100 m 2 q d = 4,3 W/m Wyniki doboru grzejnika Strefa brzegowa Qo 200 W F m 1,8 2 Symbol rur b 0,100 m L 18,4 m Qo 1000 W b 0,150 m Strefa podstawowa F 10,8 m2 L 71,8 m PURMOPEX Średnica nominalna dn 16 mm Łączna moc cieplna Q oc 1200 W Łączna powierzchnia Fc 12,6 m Łączna długość rury Lc 97,2 m Strumień wody G 0,0287 kg/s Opór hydrauliczny dP 11102 Pa Długość przyłącza Lp = 7,0 m Rys. 23. Przykładowy wydruk wstępnych obliczeń grzejnika podłogowego. 24 2 Michał Strzeszewski: Wodne ogrzewanie podłogowe 12.3 Rysowanie grzejników podłogowych na rozwinięciu Po utworzeniu zestawu konstrukcji grzejników podłogowych występujących w projektowanej instalacji, można rozpocząć rysowanie grzejników podłogowych na rozwinięciu instalacji. W tym celu w pasku funkcji rysowania należy wybrać zakładkę Grzejniki , a następnie wybrać przycisk Grzejnik podłogowy . Rysując grzejniki podłogowe należy pamiętać, aby umieszczać je w obrębie ogrzewanych przez nie stref pomieszczeń. Najczęściej grzejniki podłogowe zasilane są wodą o niższej temperaturze niż grzejniki konwekcyjne. Należy wówczas przewidzieć w instalacji osobny układ przewodów podłączony do zestawu mieszającego (rys. 24). Rys. 24. Fragment rozwinięcia z grzejnikami podłogowymi zasilanymi z zestawu mieszającego. Po narysowaniu grzejnika podłogowego, można wprowadzić związane z nim dane. Do wprowadzania tych danych służy tabela Dane - Grzejniki podłogowe, znajdująca się w części tabelarycznej okna z rysunkiem (rys. 25). 25 Michał Strzeszewski: Wodne ogrzewanie podłogowe Rys. 25. Tabela do wprowadzania danych o grzejnikach podłogowych. W poszczególnych kolumnach tabeli należy wprowadzić następujące informacje: – Typ grz. Symbol katalogowy typu konstrukcji grzejnika podłogowego. Przy wyborze symbolu można skorzystać z informacji pomocniczej (klawisz F1) w postaci katalogu konstrukcji grzejników podłogowych lub korzystając z przycisku wybrać z rozwijanej listy symbol grzejnika. – Qpr, % Procentowy udział mocy cieplnej dostarczanej przez grzejnik do pomieszczenia. Jeśli pomieszczenie ogrzewane jest przez jeden grzejnik, to Qpr = 100 %. W przypadku, gdy w pomieszczeniu jest kilka grzejników, to suma udziałów ich mocy musi wynosić 100 %. – Fc, m2 Całkowita powierzchnia przewidziana na grzejnik podłogowy łączne z ewentualną powierzchnią strefy brzegowej. – B, m Narzucony rozstaw rurek w wężownicy grzejnika podłogowego. Pole może pozostać niewypełnione wówczas program sam dobierze odpowiedni rozstaw. – Fb, m2 Pole powierzchni strefy brzegowej. Jeżeli w grzejniku nie występuje strefa brzegowa, to pole może być niewypełnione. – Bb, m Rozstaw rurek w strefie brzegowej. Jeżeli w grzejniku nie występuje strefa brzegowa, to pole może być niewypełnione. – dT, K Obliczeniowe schłodzenie wody w grzejniku podłogowym. Pozostawienie pustego pola spowoduje przyjęcie schłodzenia równego 10 K. – dn, mm Średnica nominalna wężownicy. Pozostawienie pustego pola spowoduje automatyczne dobranie średnicy. Klawisz F1 oraz przycisk przywołują listę dostępnych średnic. – Pom G Symbol pomieszczenia ogrzewanego przez grzejnik, jeżeli nie wynika to z rysunku. Dzięki strefom pomieszczeń program jest w stanie sam rozpoznać w jakich pomieszczeniach znajdują się poszczególne grzejniki i w związku z tym pole to najczęściej należy pozostawić puste. – Pom D Symbol pomieszczenia znajdującego się poniżej grzejnika. – Kor F Informacja czy po dobraniu rozstawu rurek w wężownicy grzejnika podłogowego program ma korygować (zmniejszać) powierzchnię grzejnika, jeżeli jego moc wynikająca z zadanej powierzchni Fc jest zbyt duża. W przypadku grzejników narysowanych na rzutach korekta powierzchni jest wyłączona. 26 Michał Strzeszewski: Wodne ogrzewanie podłogowe Grzejniki podłogowe najczęściej podłączane są do rozdzielaczy z wbudowanymi zaworami regulacyjnymi (do regulacji wstępnej) i/lub zaworami termostatycznymi. Na rozwinięciu prowadzenie przewodów z rozdzielaczy do grzejników najczęściej realizowane jest za pomocą łączników odległych przewodów. Powiązanie konkretnego grzejnika z wyjściem z rozdzielacza może być wówczas nieczytelne, co prowadziłoby do nieprawidłowego przypisania nastaw zaworów. Z tego względu na rysunku zawory regulacyjne, występujące na rozdzielaczu, należy umieszczać na przewodzie przy grzejniku (rys. 26). Natomiast w opisie technicznym, jak również na rozwinięciu, należy zamieścić odpowiednią notatkę informującą wykonawcę o rzeczywistej lokalizacji zaworu. W katalogu armatury zawory do rozdzielaczy występują jako zawory odcinające oraz zawory termostatyczne. W opisie tych zaworów podana jest informacja, do jakiego typu rozdzielacza przypisany jest dany zawór. Rys. 26. Umowna lokalizacja zaworów regulacyjnych przy grzejniku podłogowym. 12.4 Rysowanie grzejników podłogowych na rzucie Do rysowania grzejników podłogowych na rzucie służy przycisk Grzejnik podłogo- Zmiana rozmiarów grzejnika wy . Program umożliwia rysowanie wyłączne grzejników podłogowych ułożonych w spiralę o kształcie prostokąta. Ze wszystkich stron grzejnika mogą występować strefy brzegowe. Wymiary grzejnika, jak również wielkość stref brzegowych ustala się za pomocą punktów charakterystycznych (rys. 27). Przesuwanie strefy brzegow ej Po narysowaniu grzejników podłogowych na rzucie należy je powiązać z rozwinięciem. W tym celu należy przełączyć program w tryb wiązania rozwinięcia z rzutami. Służy do tego przycisk Wiązanie rozwinięcia z rzutami . Następnie należy wskazywać pary grzejników na rozwinięciu i na rzucie kondygnacji. Rysunek rzutu grzejnika podłogowego (rys. 28) pozwala na wykonanie dokładniejszych obliczeń projektowych. Na bazie rysunku program precyzyjnie określa długość przewodów wężownicy z uwzględnieniem strefy brzegowej, a na rysunku Przesuwanie punktu zasilani a Rys. 27. 27 Punkty charakterystyczne służące do modyfikowania kształtu grzejnika podłogowego. Michał Strzeszewski: Wodne ogrzewanie podłogowe wynikowym wrysowuje kształt grzejnika z uwzględnieniem wyników obliczeń. Natomiast w przypadku, gdy grzejnik podłogowy został wprowadzony wyłącznie na rozwinięciu, brak jest dokładnych informacji na temat kształtu grzejnika (znane są tylko powierzchnie całkowita i strefy brzegowej) – długość wężownicy przypadająca na powierzchnię określana jest w sposób przybliżony z równania (8). Rys. 28. Rzut kondygnacji z naniesionymi grzejnikami podłogowymi oraz siecią przewodów rozprowadzających. W przypadku grzejników o bardziej złożonych kształtach zarys grzejnika można naszkicować przy pomocy linii dostępnych w zakładce Grafika , a do opisu użyć obiekt Opis dowolnego elementu instalacji . Literatura 1. Besler G. J., Jadwiszczak P.: Nowe tendencje w ogrzewaniu, Materiały konferencyjne XII Zjazdu Ogrzewników Polskich „Oszczędność energii a zysk”, Warszawa 17 października 2002. 2. Bis W.: Ze studiów nad piecami typu hypocaustum z terenu ziem Polski, Architectus 1-2/2003. (http://www.arch.pwr.wroc.pl/files/phpvNS9aw.pdf) 3. Eijdems H. H. E. W. et al.: Low Temperature Heating Systems, Impact on IAQ, Thermal Comfort and Energy Consumption, LowEx Newsletter no 1, Annex 37, Finland, 2000. (http://www.lowex.net/downloads/Lowex-newsletter-1.pdf) 4. Rabjasz R., Dzierzgowski M.: Ogrzewanie podłogowe – poradnik, Centralny Ośrodek Informacji Budownictwa, Warszawa 1995. 28 Michał Strzeszewski: Wodne ogrzewanie podłogowe 5. Rabjasz R., Dzierzgowski M.: Instalacje centralnego ogrzewania z rur wielowarstwowych. Wydawnictwo Kanon. Gdańsk 1998. 6. Rubik M.: Nowoczesne rozwiązania w technice ogrzewania, „Instalacje” 4/2000 (http://www.bud-media.com.pl/instalacje/numery/n/nr04_2000/art26/0400n026.htm) 7. Shukuya M., Hammache A.: Introduction to the Concept of Exergy – for a Better Understanding of Low-Temperature-Heating and High-Temperature-Cooling Systems, VTT Technical Research Centre of Finland, 2002. (http://www.vtt.fi/inf/pdf/tiedotteet/2002/T2158.pdf) 8. Strzeszewski M.: Charakterystyka ogrzewań niskotemperaturowych, COW 12/2002. Str. 2-8. 9. Strzeszewski M.: Obniżenie zapotrzebowania na ciepło do wentylacji w wyniku zastosowania ogrzewań niskotemperaturowych, Materiały konferencyjne I Konferencji „Nowe techniki w klimatyzacji”, Warszawa 28-29 Maja 2003. (http://www.is.pw.edu.pl/~michal_strzeszewski/articles/ntwk2003_obnizenie.pdf) 10. Strzeszewski M., Gliniak W.: Wodne ogrzewanie podłogowe. Podstawowe informacje. Ekspert Budowlany 2/2004. Str. 70-73. 11. Strzeszewski M.: Analiza wymiany ciepła w przypadku zastosowania warstwy o wysokiej przewodności cieplnej nad przewodami centralnego ogrzewania w podłodze, COW 9/2005. Str. 23-25. 12. Wereszczyński P., Narowski P.: Podręcznik użytkownika programu Audytor C.O. 3.5, Sankom, Warszawa 2005. (Podręcznik można pobrać ze strony www.sankom.pl.) 29