Wodne ogrzewanie podłogowe

Komentarze

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

Podobne dokumenty