Gulvvarmeanlæg en introduktion. af Peter Weitzmann

Transkript

1 Gulvvarmeanlæg en ntrodukton af Peter Wetzmann

2 Sde 1 Indholdsfortegnelse 1 Forord Introdukton tl gulvvarme Hstorsk gennemgang Fyssk beskrvelse Typer Tung gulvvarme Reaktonshastghed PEX-slanger Varmetab mod jord Selvregulerende effekt Temperaturfordelng rum Let gulvvarme Elektrsk gulvvarme Renoverngsløsnnger Standarder, reglementer, normer og metoder Bygnngsreglement DS418 Beregnng af bygnngers varmetab CEN CR EN1264: Gulvvarme systemer og komponenter (tung gulvvarme) Dmensonsgvende forhold Logartmsk mddeltemperaturforskel Afkølng Temperaturnveauer Varmeafgvelse fra overflade tl rum Varmeafgvelse Systemkoeffcenten, B Grænsekurver for varmeafgvelsen Fremløbstemperatur Væskeflow Nordtest VVS127 (let gulvvarme) Dmensonsgvende forhold Effektvtet af gulvvarmeanlægget Termsk modstand fra slangen tl punkt på den varmefordelende plade Gulvoverfladetemperatur Maksmal varmeafgvelse tl rummet Fremløbstemperatur Bestemmelse af overfladetemperatur Væskeflow Beregnngseksempel (følger senere) Udlægnngsmønstre Gulvvarmeanlæggets enkeltdele Fordelng/shunt Gulvvarmeslangen Indregulerng Forsynng (kedel, fjernvarmeforsynng, varmepumpe, ) Pumpe Pumpens grundlæggende funkton Styrng af pumpen Styrng Modellerngsværktøj(er) Heat Bsm

3 Sde FHSm En gudelne tl good desgn practce Anlægget Type af gulvvarmeanlæg Gulvvarmeslangen udlægnng og dmensonerng Fremløbstemperatur og styrng/regulerng Klmaskærm Vnduer Fundament og gulvkonstrukton Ltteratur og hjemmesder Ltteratur Hjemmesder...57

4 Sde 3 1 Forord Dette undervsnngsnotat er en kortfattet ntrodukton tl (vandbåren) gulvvarme, som det undervses på de ndledende kurser på BYG DTU fra sektonen for Bygnngsfysk og Installatoner. Som baggrund for notatet har forfatteren gennem en række år beskæftget sg med gulvvarme; dels forbndelse med projekter for at opnå lavere energforbrug bygnnger med gulvvarme og dels forbndelse med udarbejdelsen af en Ph.d. afhandlng med ttlen: Smulaton models of buldngs wth buldng ntegrated heatng and coolng systems. I dsse arbejder er der sær fokuseret på systemernes dynamske egenskaber. Notatet er ganske kortfattet og dækker kun specfkt gulvvarme. For øvrge forhold om varmeanlæg henvses tl undervsnngsnotat U-059 med ttlen Varmeanlæg (Chrstensen, 2003) samt SBI-anvsnng 175 med ttlen Varmeanlæg med vand som medum (SB, 2000). Yderlgere nformaton om varmeanlæg og mndre omfang gulvvarme kan fndes Varme Ståb samt Danvak Grundbog. Vsse væsentlge ponter angves med en løftet pegefnger som denne.

5 Sde 4 2 Introdukton tl gulvvarme 2.1 Hstorsk gennemgang 2.2 Fyssk beskrvelse Gulvvarme er dag den mest anvendte form for opvarmnng nybyggede danske parcelhuse. Her benyttes gulvvarme oftest som eneste opvarmnngssystem, hvs der er tale om et hus ét plan både under klnke- og trægulvsbelagte rum. I huse på mere end et plan ses gulvvarme oftest kombnaton med en mere tradtonel radatoropvarmnng (Chrstensen, 2003). Her benyttes der gulvvarme grundplanet og radatorer på førstesalen. I den seneste td er gulvvarme også begyndt at vnde ndpas etageejendomme som hel eller delvs opvarmnng af lejlgheder, samt kke mndst som komfortvarme badeværelser. Gulvvarme er en opvarmnngsform, som er kendetegnet ved at et lag under rummet opvarmes ved enten elektrsk effekt eller varmt vand slanger/rør. I dette undervsnngsnotat fokuseres på den vandbårne gulvvarme. Typsk udlægges slangerne det betondæk, som allgevel benyttes af konstruktonsmæssge årsager. Hstorsk har gulvvarme været brugt tl opvarmnng mange år, først ved at anvende den varme røggas fra ldsteder, tl at opvarme gulvkonstruktonen væk fra ldstedet. Senere omkrng begyndelsen af det 20. århundrede blev gulvvarme den nuværende form med ndstøbte rør et betondæk ntroduceret. En række forhold gjorde dog, at gulvvarme kke slog ordentlgt gennem på det tdspunkt. For det første benyttedes jernrør, som gav problemer med skjulte samlnger og rust, som gav utætheder. For det andet betød det store varmetab datdens bygnnger, at gulvets nødvendge overfladetemperatur blev meget høj, hvlket var et problem både forhold tl komfort og holdbarhed af byggemateralerne. Senere skftede man tl kobberrør stedet for stålrør, Det løste problemet med rust, men de kunne tl gengæld korrodere og blve utætte (de skjulte) samlnger. To forhold forårsagede gennembruddet for gulvvarme som almndelg anvendt opvarmnngsform bolgmassen. For det første kom skærpelsen af bygnngsreglementet mod lavere energforbrug som betød lavere nødvendg gulvoverfladetemperatur. For det andet kom ntroduktonen af fleksble PEX-slanger stedet for jern/stålrør. PEX-slanger kan udlægges store længder uden skjulte samlnger, hvlket prakss nærmest fjerner rskoen for utætheder og deraf følgende vandskader bygnngen. Afsnttet er baseret på Olesen (2002), som øvrgt er en god ntrodukton tl gulvvarme. Formålet med et varmeanlæg er selvfølgelg, at skre et godt termsk ndeklma for de personer, som opholder sg de rum, som anlægget opvarmer. Gulvvarme er en opvarmnngsform, som benytter én af rummets overflader

6 Sde 5 (gulvet) tl at afsætte den nødvendge varme, for at skre det nødvendge ndeklma. At varmeklden er placeret væk fra selve rummet, har betydnng for en række forhold omkrng opvarmnngen af rummet. I lsten nedenfor er dsse forhold beskrevet. Flere af punkterne uddybes senere notatet, mens andre kke berøres yderlgere. Dette afsnt er ment som en gennemgang af den fysske vrkemåde af gulvvarme, som vl gve et bedre udgangspunkt for forståelse af resten af undervsnngsnotatet. - Det store overfladeareal som benyttes tl at afsætte varmen betyder, at man kan opvarme rummet med en beskeden temperaturforskel mellem gulvoverfladen og rummet. En temperaturforskel på blot 3K mellem gulvtemperatur og rum gver en varmeafgvelse på ca. 30W/m², hvlket rækker tl at opvarme et moderne lavenerghus selv ved dmensonerende forhold. Denne (over)temperatur er så lav, at det faktsk kke kan mærkes at der er varme på gulvet, selvom huset opvarmes nødvendgt omfang. - Grundet de beskedne temperaturkrav for gulvoverfladen, er der lgeledes et ret beskedent krav tl den nødvendge fremløbstemperatur tl anlægget. Samtdg vl de generelt lave temperaturforskelle betyde, at der vl opstå en selvregulerngseffekt, som mndsker varmeafgvelsen fra gulvet væsentlgt hvs temperaturen stger rummet som følge af fx solndfald. - Varmen afgves gen som følge af det store overfladeareal mestendels som strålng. Typsk er andelen op mod 2/3 af den samlede varmeafgvelse fra gulvoverfladen. - Den store strålngsandel betyder, at der kun er en meget beskeden konvekton rummet, som betyder mndre luftbevægelser og dermed en mere jævn temperaturfordelng rummets højde. - Den llle konvekton betyder, at huse med gulvvarme anses som værende allergvenlge, da støv kke blver crkuleret med rundt rummene på samme måde som med radatoropvarmnng. - Placerngen af varmeklden, som jo er væk fra rummet, kræver at der kke skal være en for stor termsk solans mellem slangerne og rummet, fx form af trægulv på strøer og/eller tykke væg-tl-væg tæpper. - Samtdg betyder placerngen af varmeklden et forøget varmetab mod jord. - Placerngen af varmeklden har også betydnng reaktonshastgheden på ændrnger væsketemperaturen, som er længere end for radatorer. - Set fra et arktektonsk synspunkt, kan det endvdere anføres at gulvvarmen betyder, at der kke er nogen radatorer rummet, som der skal tages hensyn tl forbndelse med udformnng af bolgen og den praktske ndretnng. Gulvvarme blver generelt forbundet med et godt termsk ndeklma grundet den store andel af strålngsvarme, som gver en højere operatv temperatur ved samme lufttemperatur, mens den lavere lufthastghed gver færre problemer med træk.

7 Sde 6 3 Typer 3.1 Tung gulvvarme I dette afsnt beskrves de forskellg typer gulvvarme, som fndes og anvendes dansk bygger. Lsten er kke fyldestgørende, da der ekssterer en del forskellge kombnatonsløsnnger og mulgheder for alternatvt desgn. Bagest notatet er der angvet en række lnks tl producenter og oplysnnger om gulvvarme. Denne lste kan med fordel konsulteres for yderlgere oplysnnger om løsnnger. Her beskrves følgende løsnnger: - Tung gulvvarme - Let gulvvarme - Elektrsk gulvvarme - Renoverngsløsnnger Bemærk, at der afsnttet om tung gulvvarme defneres en række vgtge begreber og defntoner, som der refereres tl de efterfølgende afsnt. Tung gulvvarme er langt den mest udbredte form for gulvvarme dansk bygger. Ordet tung henvser tl at gulvvarmeslangerne er ndstøbt gulvets betondæk, som jo har en stor (tung) termsk masse. Systemet er nemt at nstallere, da slangerne ganske smpelt fastgøres tl armerngsnettet det ønskede udlægnngsmønster, hvorefter systemet trykprøves og dækket støbes. I fgur 3.1 ses et eksempel på en mulg opbygnng af gulvkonstruktonen. Her vst med fokus på betondækket. Slangerne er her udlagt med en centerafstand på 300mm et dæk, som er ca. 100mm tykt. Som udgangspunkt benyttes 20x2mm slanger, som har en ndvendg dameter på 16mm. Den samlede længde af gulvvarmeslangen nklusv forbndelsesdelen af lednngen bør kke overstge 100m, for at holde det samlede tryktab slangen på et mnmum. Dsse dmensoner og tommelfngerregler anvendes normalt som standarddmensoner et dansk gulvvarmeanlæg. Se mere kaptel 8.

8 Sde Reaktonshastghed Fgur 3.1 Tung gulvvarme (klde Under betondækket er solerng mod jord placeret og ovenpå betondækket kan der afsluttes med klnker, lnoleum eller (svømmende) trægulv. Der er frt valg med gulvbelægnng over et tungt gulvvarmeanlæg form af fx trægulv, klnker, tæpper eller lnoleum. Det kan altså benyttes tl både vådrum og opholdsrum. Det tunge gulvvarmeanlæg er kendetegnet ved en smpel varmestrøm, hovedsagelg form af varmelednng mellem slange og gulvoverflade. Reaktonshastgheden, som er et mål for hvor hurtgt en ændrng af væskens temperatur slangen påvrker forholdene rummet, er selvfølgelg afhængg af gulvbelægnngens solans. Generelt er en kort reaktonshastghed en fordel. I kaptel 8 angves en gennemgang af typske reaktonshastgheder med forskellge typer gulvbelægnnger En mere formel defnton af reaktonshastgheden er angvet lgnng (3.1), hvor begrebet tdskonstant også defneres. Her er: ( t) y τ () t e t = 1 (3.1) y den størrelse som tdskonstanten defneres ud fra. I dette tlfælde gulvets overfladetemperatur t tden

9 τ tdskonstanten, som er et udtryk for den (termske) træghed systemet over for (temperatur)ændrnger. Sættes t = τ kan tdskonstanten bestemmes. y 1 ( τ ) = 1 e = 0,632, for t = τ > 0 Sde 8 Dette betyder, at τ er den td det tager nden y (gulvets overfladetemperatur) har nået 63 % af sn slutværd. Jo større værd af tdskonstanten for gulvvarmeanlægget, jo længere td går der fra en ændrng af væsketemperaturen gulvvarmeslangen slår gennem på overfladetemperaturen af gulvet. Som et eksempel angves fgur 3.2 et opvarmnngsforløb for gulvoverfladetemperaturen for et tungt gulv med gulvvarme. (3.2) 25 Opvarmnngsforløb for gulvoverflade Temperatur [ C] Td [Tmer] PEX-slanger Varmetab mod jord Fgur 3.2 Opvarmnngsforløb for gulvoverfladetemperaturen for tungt gulv med gulvvarme (Wetzmann og Jensen, 2000) I et gulvvarmeanlæg let som tungt benyttes PEX-slanger (krydsbundet PolyEtylen, hvor x et netop betyder krydsbundet), som har den fordel, at de er fleksble og de kan dermed udlægges under hele gulvet en ubrudt længde, hvlket sænker rskoen for utætheder tl et absolut mnmum. I den praktske brug er det nødvendgt, at slangen efterbehandles for at gøre den lttæt, hvlket kke er tlfældet for en standard PEX-slange. For yderlgere oplysnnger om PEX-slanger henvses blandt andet tl Chrstensen (2003). Et yderlgere begreb som skal ntroduceres er den såkaldte vrknngsgrad (på engelsk også kaldet performance factor ) af gulvvarmeanlægget. Den er blandt andet defneret af Roots (1998), og bestemmes som: Hvor: η = 1 U gulv R slange rum [-] (3.3) η er gulvvarmeanlæggets vrknngsgrad

10 Sde 9 U gulv er gulvets U-værd (nklusv gulvbelægnng og ndvendg overgangssolans) R er solansen fra gulvvarmeslangen og tl rummet (nklusv nd- slange rum Selvregulerende effekt vendg overgangssolans) Lgnngen beskrver hvor stor en del af den afsatte effekt fra gulvvarmen, som blver optaget rummet. Denne værd skal selvfølgelg være så høj som mulgt. Især kan lgnngen benyttes tl at vurdere hvor stort et ekstra varmetab, der opstår ved hhv. en dårlg samlet U-værd af gulvet og/eller en stor solans af gulvbelægnngen fx form af et (tykt) gulvtæppe. En yderlgere overvejelse for gulvvarme skal nævnes. Det er den såkaldte selvregulerende effekt, som opstår som følge af de små temperaturforskelle mellem gulv og rum. Effekten betyder, at selv små ændrnger rumtemperaturen, som følge af fx solndfald, ændrer varmeafgvelsen fra rummet betragtelgt. Som eksempel vl en gulvoverfladetemperatur på 23 C afgve ca. 29W/m² tl et rum, der er på 20 C. Se fgur 3.3 evt. lgnng (4.5) og/eller (4.21) nedenfor for beregnngsmetode. Ændres rumtemperaturen dernæst tl 21 C, som følge af en pludselg opstået varmetlførsel - stadg med en gulvtemperatur på 23 C, vl varmeafgvelsen falde tl 19W/m². Dette svarer tl et fald på 35%. Øges rumtemperaturen tl 22 C, vl der kun afsættes 9W/m² - eller et fald på 69%. Dette modsvares kke af en radator med en gennemsntlg overfladetemperatur på måske 45 C. Dette pludselge stop varmeafgvelse betyder, at anlægget vl bdrage tl energbesparelser og forhndre unødvendge peroder med for høje temperaturer. 40 Varmeafgvelse ved en gulvtemperatur på 23 C Varmeafgvelse [W/m²] Rumtemperatur [ C] Fgur 3.3 Varmeafgvelse fra gulv med en overfladetemperatur på 23 C som funkton af rumtemperaturen Temperaturfordelng rum Endelg skal en af de store fordele ved gulvvarme nævnes. Nemlg den vertkale temperaturfordelng rummet. Når der opvarmes med gulvvarme, vl en stor del af varmen fra gulvet blve afgvet som strålng tl de øvrge overflader. Overslagsmæssgt er denne andel mellem 50% og 60%. Det betyder,

11 Sde 10 at det kun er en mndre del af varmen, som afgves ved konvekton. Det gver mndre og færre luftbevægelser rummet. Dermed vl der også opstå en mere jævn vertkal temperaturfordelng rummet, hvlket kan ses på fgur 3.4, hvor forskellge varmesystemer sammenlgnes. Det ses, at gulvvarme har den mest jævne temperaturfordelng samtdg med, at det også gver den varmeste (og dermed mest komfortable) gulvtemperatur samt temperatur lge over gulvnveau. 3.2 Let gulvvarme Fgur 3.4 Vertkal temperaturfordelng rum (Olesen, ca. 1996) I modsætnng tl den tunge gulvvarme, er den lette gulvvarme kke ndstøbt et betondæk. I stedet lægges slangen så tæt på rummet som mulgt og typsk placeres slangerne en varmefordelende plade udført af et metallsk materale (0,5-1mm alumnum) med høj varmelednngsevne, hvor der er gjort plads tl placerng af slangerne. Denne opbygnng af systemet er medvrkende tl at gve en meget kompleks varmestrøm mellem slange og rum, som foregår ved en kombnaton af strålng, konvekton og varmelednng. Specelt varmeovergangen mellem slangens udvendge overflade og den omgvende varmefordelende plade samt de øvrge omgvelser, er kompleks.

12 Sde 11 Fgur 3.5 Let gulvvarme (klde Fgur 3.5 og fgur 3.6 vser eksempler på mulge opbygnnger af et let gulv- vser en løsnng hvor den varmefordelen- varmeanlæg. Det første eksempel de plade lægges ud drekte på solerngslaget, som er udformet som en tryk- eksempel anvender også en varme- fast solerng (EPS solerng). Det andet fordelende plade, men her et system som er ophængt en strøgulvskon- er anbragt mellem strøerne. Bemærk, at den var- strukton, hvor solerngen mefordelende plade kke går nd over strøerne, og at der derfor kan forventes en kuldebro over trægulvet. Temperaturfordelngen på gulvoverfladen vl kke være så jævn for et let gulvvarmeanlæg som for et tungt, hvor varmen fordeles mere jævnt betondækket grundet betonens relatvt gode varmeledende egenskaber. Fgur 3.6 Let gulvvarme (klde I begge de vste tlfælde afsluttes det lette gulvvarmeanlæg med et svømmende trægulv. Dette er generelt den nemmeste løsnng for et let gulv med gulvvarme. Alternatvt kan der med passende brug af trykfordelende plade eller gpsplade etableres andre gulvbelægnnger som fx keramske flser. I forbndelse med vådrum skal der også etableres en væske/fugtbarrere. Se de fra producenten leverede produktblade for yderlgere nformaton om dsse forhold.

13 3.3 Elektrsk gulvvarme Sde 12 For lette gulvvarmeanlæg er der derfor med få undtagelser og forbehold også frt valg med gulvbelægnngen. Man dog følge producentens anvsnnger nøje for at undgå at gulvet ødelægges. Elektrsk gulvvarme består af en løsnng, hvor en måtte eller et kabel med en specfk elektrsk resstans ndstøbes gulvet. Ved at sende strøm gennem måtten/kablet afsættes den ønskede effekt gulvet. Systemet har normalt en hurtgere reaktonstd end vandbåren gulvvarme. Se fgur 3.7 for et bllede af en elmåtte tl elektrsk gulvvarme samt en prncpsktse for opbygnngen af anlægget. I Danmark er elektrsk opvarmnng kke tlladt, bortset fra tl sommerhuse, vsse specelle tlfælde samt ved mndre renovernger af ekssterende bygge- r. Elektrsk gulvvarme er generelt kendetegnet ved, at der anvendes nogle ldt mere avancerede styrngsformer for effektafgvelsen gulvet. Styrng og re- gulerng er beskrevet (få) detaljer kaptel 8. Tlsammen betyder de to forhold, at der kommer et væsentlgt forøget tryktab gennem gulvvarmeslangen sammenlgnet med et almndelgt gulvvar- 3.4 Renoverngsløsnnger Fgur 3.7 Elekt rsk gulvvarme (klde Som en sdste mulghed beskrves renoverngsløsnnger for gulvvarme. En renoverngsløsnng er kendetegnet ved at den har en lav byggehøjde normalt under 25mm samlet ekstra højde og at den kan etableres drekte ovenpå den allerede ekssterende gulvkonstrukton. Dsse renoverngsløsnnger kan baseres på både lette og tunge gulvvarmetyper. I fgur 3.8 vses en renoverngsløsnng baseret på en let gulvvarmetype. To tng skal bemærkes med denne løsnng: - Der anvendes mndre slangedmensoner - Der anvendes en mndre slangeafstand

14 Sde 13 meanlæg grundet det mndre tværsnt samt den længere slangelængde på det samme areal. Forhold omkrng tryktab beskrves afsnt 6.2 samt kaptel 8. De termske egenskaber for renoverngsløsnnger vl være afhængge af dels den type det er baseret på og dels den måde den er opbygget af. Fgur 3.8 Renoverngsløsnng med lav byggehøjde (klde

15 Sde 14 4 Standarder, reglementer, normer og metoder 4.1 Bygnngsreglement I forbndelse med anvendelsen af gulvvarme fndes der en række standarder, reglementer, normer og metoder, som retter sg mod gulvvarme. I dette afsnt beskrves de vgtgste af dem. I de tlfælde hvor det er en generel standard/reglement, hvor gulvvarme kke er hovedemnet, antages kendskab tl dsse. I stedet fremhæves de specfkke forhold for gulvvarme. I standarder som er specfkt rettet mod gulvvarme fungerer dette notat som et (forståelses)supplement tl standarderne. Der benyttes samme nomenklatur som standarderne. I bygnngsreglementet har gulvvarme hstorsk set kke optrådt særsklt energbestemmelserne. Dette er dog ændret gennem de seneste bygnngsreglementer. I energbestemmelserne den gældende udgave BR95 (Erhvervs- og byggestyrelsen, 2005a) samt BRs98 (Erhvervs- og byggestyrelsen, 2005b), som er defneret Tllæg 12 tl BR95 (Erhvervs- og byggestyrelsen, 2005c) og Tllæg 9 tl BRs98 (Erhvervs- og byggestyrelsen, 2005d). De nye krav er ndført som følge af Energstyrelsens mplementerng af EU drektv 2002/91 (Europaparlamentet, 2003) om bygnngers energmæssge ydeevne. I de to nævnte tllæg skal der generelt benyttes en energramme for at dokumentere bygnngens behov for tlført energ, som angvet fgur 4.1. Fgur 4.1 Energrammebestemmelser tllæg 12 tl BR95 Overgangen tl energramme stedet for specfcerede maksmale U-værder for bygnngsdele har tl dels overflødggjort specfkke regler for gulvvarme. Der er dog stllet krav form af mnmumsværder for varmesolerng, for at undgå kolde flader. Yderlgere er der for om- og tlbygnnger angvet mnmumsværder, for at kunne overholde energkravene. I prakss er der angvet værder for hhv. terrændæk med gulvvarme samt fundamenter omkrng rum med gulvvarme, som er strammere end for tlsvarende bygger uden gulvvarme. Ved om- og tlbygnnger er den højest tlladte U-værd for terrændæk med gulvvarme på 0,12W/m²K, mens den tlsvarende højst tlladte ψ- værd for fundamentet er på 0,12W/mK. I bygnnger uden gulvvarme er de tlsvarende værder på 0,15W/m²K samt 0,15W/mK.

16 Sde 15 Den mndste tlladte varmesolerng (højest tlladte U- eller ψ-værd) er på hhv. 0,30W/m²K og 0,20W/mK. Her gælder samme krav for U- værden uden gulvvarme, mens det tlsvarende krav for ψ-værden er 0,40W/mK for fundamentet. 4.2 DS418 Beregnng af bygnngers varmetab 4.3 CEN CR1752 I alle tlfælde skal U- og ψ-værder beregnes ud fra bestemmelserne DS418 (Dansk Standard, 2002) I DS418 (Dansk Standard, 2002) er gulvvarme behandlet særsklt grundet den højere temperatur som den medfører. Følgende skal der tages højde for forbndelse med gulvvarme. Referencer- tl de relevante afsnt DS418, 6. ne lsten henvser udgave: - Når det dmensonerende varmetab beregnes, skal der regnes med en temperatur på gulvet på 30 C, mod 20 C ved anden opvarmnng. Dette er gældende for både terrændæk og fundament. (Se afsnt 2.1) - U-værden for terrændækket regnes fra nveauet hvor gulvvarmeslan- gerne er placeret og nedefter. Det vl sge, at der ses bort fra solans af gulvbelægnng og ndvendg overgangssolans. (Se afsnt 6.9) - Der fndes INGEN tlpassede beregnngsmetoder af fundamentslnetabet ved gulvvarme. Standardmetoden angvet DS418 anvendes en modfceret form, om end det konstateres at denne kke er fyldestgøren- de mht. gulvvarme (Wetzmann, 2004). Den termske komfort rum opvarmet med gulvvarme er selvfølgelg bestemt af gulvets overfladetemperatur samt temperaturforskellene mellem de ndvendge overflader rummet. I CEN CR1752 (CEN, 1998) med ttlen Ventlaton for buldngs Desgn crtera for the ndoor envronment angves krav tl det termske ndeklma bygnnger. I fgur 4.2 vses det forventede antal utlfredse procent som funkton af gulvoverfladens temperatur. Der forudsættes denne fgur at folk har en let fodbeklædnng. Ønskes under 10% utlfredse, er kravet tl overfladetemperaturen således mellem 19 C og 29 C. Den øvre grænse afspejles EN1264 (CEN, 1997) og Nordtest VVS 127 (Nordtest, 2001) som begge beskrves dette kaptel at den maksmalt tlladelge/mulge overfladetemperatur opholdszonen sættes tl netop 29 C. Samme krav er også beskrevet ISO7730 (ISO, 1994).

17 Sde 16 Fgur 4.2 Forventet andel utlfredse som funkton af gulvoverfladetemperaturen (CEN, 1998) Hvor fgur 4.2 vser den forventede andel af utlfredse med gulvtemperatumed let fodbeklædnng, som er gældende for alle typer gulvbelægnng, fndes der også andre komfortntervaller for folk med bare fødder. Dsse ren krav er forskellge for forskellge typer gulvbelægnng, som vst tabellen Tabel 4.1 Komforttemperaturer for personer med bare fødder ved forskellge typer gulvbelægnng (DANVAK, 1997) Gulvbelægnng Komfortnterval [ C] Sten, marmor, beton Lnoleum, PVC Træ, kork Tekstl (tæppe) Yderlgere skal der også tages højde for strålngsasymmetr som følge af temperaturforskelle på modstående vægoverflader. Her er det varme gulv kke nævnt, det det kke gver anlednng tl utlfredshed eller rettere den maksmale mulge overfladetemperatur udelukker at det kan blve et problem, jf. fgur 4.2.

18 Sde 17 Fgur 4.3 Tlladt asymmetr for strålngstemperaturen mellem modstående flader (CEN, 1997) 4.4 EN1264: Gulvvarme systemer og komponenter (tung gulvvarme) Den gældende europæske standard for gulvvarme hedder EN1264 (CEN, 1997) med ttlen: Floor Heatng Systems and Components eller på dansk Gulvvarme systemer og komponenter. Standarden forelgger kun en engelsk verson med dansk forsde. Standarden er nddelt fre dele med følgende delttler med den engelske tt el angvet parentes: - Del 1: Defntoner og symboler (Defntons and symbols) - Del 2: Bestemmelse af varmeafgvelsen (Determnaton of the thermal output) - Del 3: Dmensonerng (Dmensonng) - Del 4: Installaton (Installaton) Det er denne sammenhæng del 2 og mndre omfang del 3 som er nteressante for dette notat. Det er formålet med standarden, at kunne fnde varmeafgvelsen fra et tungt gulvvarmeanlæg. Bestemmelsen af varmeafgvelsen er baseret på tabellerede værder, som fndes ud fra det aktuelle konstruktonsdesgn. Dsse værder multplceres, for at gve den samlede varmeafgvelse. De tabellerede værder er fundet ud fra beregnnger et fnte element beregnngsprogram, hvor der er foretaget parametervaratoner, for at fnde følsomheden af de enkelte størrelser. Fgur 4.4 vser et eksempel på en af dsse tabeller.

19 Sde 18 Fgur 4.4 Eksempel på tabel fra EN 1264 Det er en forudsætnng standarden, at det dmensonerende varmetab er fundet på anden vs Danmark ved brug af reglerne DS418 (Dansk Standard, 2002). På baggrund heraf fndes så et desgn, som kan levere den nødvendge varmetlførsel. EN1264 gver mulghed for mange forskellge (og typsk lge gode) desgns, som alle opfylder kravene. På sn vs kan den opfattes som en beregnngsmetode, som skal følges, for at fnde et mulgt desgn. For det valgte desgn fortæller metoden derefter, hvlke temperaturer der er nødvendge, for at opnå de ønskede termske forhold og varmeafgvelse. Standarden gennemgås det følgende hovedpunkter, for at gve den nødvendge forståelse af ndholdet. I gennemgangen er de punkter som pr. erfarng gver problemer trukket frem. Det er dog stadg nødvendgt at sætte sg nd standarden, for at kunne anvende den tlfredsstllende Dmensonsgvende forhold De t dmensonerende varmetab for bygnngen danner grundlag for dmensdmensonerngen, at den dmensonerende varmeydelse af gulvvarmean- onerngen af gulvvarmeanlægget. Det er en grundlæggende forudsætnng for lægget (også kaldet desgnvarmeydelsen), er lg med det nomnelle varme- tab for bygnngen. Den dmensonerende varmetlførsel, eller desgnvarmeydelsen, vet ud fra følgende lgnng Hvor N f N f q des = [W/m²] A F, er gq des Q, (4.1) Q, er bygnngens (eller rummets) nomnelle varmetab, Danmark fundet ud fra DS 418 (Dansk Standard, 2002) A F er bygnngens (eller rummets) ndvendge gulvareal, eller opvarmede areal. I vsse tlfælde, kan Q N, f være så stor, at gulvvarmeanlægget kke alene kan varme bygnngen op ved dmensonerende forhold. Her må der så stedet

20 Sde 19 anvendes en anden form for opvarmnng som supplement tl gulvvarmanlægget Logartmsk mddeltemperaturforskel Afkølng Hvor θ H θv θ R = θv θ ln θ θ θ angver temperatur mens ndces Temperaturnveauer R V er fremløbstemperatur R er returtemperatur er rumtemperatur H er den logartmske mddelværdtemperatur [K] (4.2) Den logartmske mddeltemperaturforskel er et mål for forskellen mellem mddelvæsketemperaturen gulvvarmeslangen og rummets temperatur. σ = θ V θ R [K] (4.3) Afkølngen, σ, gulvvarmeslangen fndes som temperaturforskellen mellem fremløbs- og returtemperaturen. I dmensonerngstlstanden (ved maksmalt varmetab fra rummet) gælder det at σ 5K (4.4) I standarden er der angvet følgende temperaturer/temperaturnveauer, som har betydnng for den maksmale varmeafgvelse fra gulvvarmeanlægget: Tabel 4.2 Temperaturnveauer rum og på gulvoverfladen Rumtemperatur Overfladetemperatur opholdszonen Overfladetemperatur <35 C omgvende zoner Overfladetemperatur øvrgt Temperaturforskelle 20 C. Forudsat værd for beregnngerne <29 C. Højere temperaturer er kke tlladt af hensyn tl den termske komfort Holdbarhedskrav kan ændre kravet tl overfladetemperaturen. Eksempelvs må overfladetemperaturen for træ typsk kke overstge 27 C Der kan altså maksmalt være en temperaturforskel mellem gulvoverflade og rum på: 9K opholdszonen 7K opholdszonen hvs trægulv 15K uden for opholdszonen

21 Sde 20 De her angvne temperaturer fastsætter de krav, som der kan stlles tl den maksmale fremløbstemperatur for gulvet, for at undgå at den tlladte overfladetemperatur overskrdes Varmeafgvelse fra overflade tl rum En meget central lgnng EN1264 gælder varmeovergangen mellem gulvoverfladen og rummet. ( θ θ ) 1, 1 q = [W/m²] (4.5) 8,92 F, m Her er ud over allerede defnerede størrelser θ F, m den gennemsntlge gulvoverfladetemperatur. Lgnng (4.5) angver varmeovergangen mellem gulvoverflade og rum. Lgnngen er uafhængg af type af gulvvarmesystem (let/tung) og gulvbelægnng (træ/klnker/tæppe), da den kun dækker summen af strålng og konvekton mellem overflade og rum. Fgur 4.5 vser sammenhængen mellem afgven effekt og temperaturforskellen mellem den gennemsntlge gulvoverfladetemperatur og rumtemperaturen. Fgur 4.5 Afgven effekt fra gulvoverflade tl rum som funkton af temperaturforskellen mellem gulvoverfladen og rummet Ud fra afsnttet om temperaturnveauer kan det ses at: Den maksmale varmeafgvelse opholdszonen er ca. 100W/m² ved 9K temperaturforskel og ca. 75W/m² ved 7K forskel. Udenfor opholdszonen er den maksmale værd ca. 175W/m² ved 15K forskel Varmeafgvelse Varmeafgvelsen fra gul vvarmeslangen tl rummet kan fndes ud fra lgnng (4.6). q = B m ( a ) θ [W/m²] Hvor B er en systemkoeffcent, som beskrves nedenfor H (4.6)

22 4.4.7 Systemkoeffcenten, B Sde 21 a og m ndgår sumproduktet er størrelser, som benyttes tl at tage højde for de størrelser, som nævnes nedenfor. Tælleren,, dækker antallet af ndgående størrelser. I parentes er angvet det spænd som er mulgt standar- den. - Slangeafstand (mellem 50mm og 375mm dog er større afstand mulg ud fra ekstrapolaton) - Isolans af gulvbelægnng (mellem 0 og 0,15m²K/W) - Slangedameter (udvendg dameter mellem 10mm og 30mm) - Afstand fra slange tl rum (større end 15mm) - Varmelednngsevne af beton (mellem 0,6W/ mk og 2,0W/mK) Størrelserne er standarden angvet tabeller appendkser, jf. fgur 4.4. Da standarden kke dækker alle mulge konstruktonstyper for tung gulvvarme og at vsse konstruktonstyper kan kræve tests en forsøgsopstllng er der mulghed for at tlføje et ekstra sæt parametre, for at kunne nklude- tl bestemmelse af re måleresultater varmeafgvelsen. Det ses, at varmeafgvelsen fra gulvvarmeanlægget er proportonalt med den logartmske mddelværdtemperatur. De resterende størrelser lgnng (4.6) er udelukkende afhængge af systemets geometrske opbygnng. En omskrvnng af lgnng (4.6) gver altså at m q = K θ, hvor K = B ( a ) [W/m²] (4.7) H Her er K en koeffcent som udelukkende afhænger af gulvets opbygnng og geometr. I standarden er der defneret tre typer gulv med gulvvarme, kaldet A, B og C. I fgur 4.6 er prncpsktsen for et gulv af type A eller C vst med de ndgående parametre. Størrelsen af systemkoeffcenten er angvet standarden. Fx er B = 6,7W / m² K for gulvtype A og C Bemærk, at der kke er en sammenhæng mellem systemkoeffcenten og gulvvarmetypen selvom symbolet B anvendes begge tlfælde.

23 Sde 22 Fgur 4.6 Type A/C gulvvarme som defneret EN1264 (CEN, 1997) Grænsekurver for varmeafgvelsen Som udgangspunkt benyttes såkaldte grænsekurver tl bestemmelse af den aktuelle varmetlførsel tl rummet. Grænsekurven er en kurve, som vser sammenhængen mellem varmestrømmen fra væske tl rum baseret på den gennemsntlge overtemperatur af væsken slangen forhold tl rummets temperatur. Grænsekurven kan bestemmes ud fra følgende lgnng: Hvor: q G n G = ϕ B θ H G [W/m²] ϕ BG og ng er hhv. koeffcent og eksponent, som slås op tabel. Begge størrelser er udelukkende afhængg af gulvets geometr. θ H er den logartmske mddelværdtemperatur mellem væske og rum. ϕ er en temperaturkonverterngsfaktor, som beskrves nedenfor. Størrelsen, ϕ, benyttes tl konverterng fra det typske temperaturnveau for overfladetemperatur og rumtemperatur på hhv. 29 C og 20 C (se tabel 4.2) tl evt. andre værder, fx grundet holdbarhedshensyn af gulvbelægnngen. (4.8) 1,1 θ F,max θ ϕ = hvor θ 0 = 9K [-] θ 0 (4.9)

24 4.4.9 Fremløbstemperatur Sde 23 Her er θ F, max den maksmale mddelgulvoverfladetemperatur ved de valgte temperaturnveauer, som kan være bestemt ud fra fx holdbarhed og/eller komforthensyn. Det er vgtgt at bemærke, at den maksmale mddelgulvoverfladetemperatur antager, at der kke er nogen afkølng gulvvarmeslangen ( σ = 0 lgnng (4.3), svarende tl en uendelg kapactetsstrøm). Det betyder, at under faktsk brug vl mddeltemperaturen være lavere, det der vl være en afkølng af væsken slangen. Dette skyldes, at det ønskes at det skres at temperaturen holdes under den maksmalt tlladelge/mulge alle tlfælde. Derudover skal der også tages højde for to-dmensonale forhold, som gør, at temperaturen drekte over slangen vl være en smule højere end mellem slangerne. Dette forhold tages der kke yderlgere højde for EN Beregnngen af den nødvendge fremløbstemperatur er afhængg af gulvkonstruktonen og det dmensonerende varmetab rummet. Som angvet lgnng (4.4) må den dmensonerende afkølng gulvvarmeslangen højst være på 5K. En afkølng på 5K benyttes det rum huset som har det højeste dmensonerende varmetab. Dette sætter kravet tl fremløbstemperaturen tl gulvvarmeanlægget, som af praktske årsager er det samme tl alle rum, grundet udformnngen af shuntenhenden, som omtales afsnt 6.1. I prakss vl alle øvrge rum have en mndre afkølng. Samtdg vl den maksmale afkølng kun optræde ved dmensonerende forhold. Valget af fremløbstemperatur er EN1264 beskrevet på en noget forvrrende måde. Indlednngsvs beregnes den maksmalt tlladelge/mulge (logartmske) mddeltemperaturforskel mellem væske og rum ud fra følgende lgnng: 1 1 n G BG θ H, G = ϕ m B a [K] Dermed skal desgnværden for den logartmske mddeltemperaturforskel bestemmes ud fra Er yderlgere qmax (4.10) θv, des θ H, G [K] (4.11) q max < qg, hvor q G bestemmes ud fra lgnng (4.8) og bestemmes ud fra lgnng (4.5) og temperaturer angvet tabel 4.2, be stemmes den maksmale værd af σ θ V, θ H, G + 2 des [K] (4.12) Dermed kan den maksmalt tlladelge/mulge fremløbstemperatur bestemmes tl, σ θ V θ + 2 H, G + θ [ C] (4.13) -

25 Væskeflow Sde 24 Antages det yderlgere, at fremløbstemperaturen netop dækker det dmensonerende varmetab, altså at θ = fås, σ θ V = θ + 2 H, G θ H, des H, des + θ [ C] (4.14) Alternatvt kan lgnng (4.14) erstattes med (4.2), hvor θ = θ og H H, G θ V θ R = σ, hvlket med en passende manpulaton vl gve det samme resultat som ovenfor. I EN1264 er der en yderlgere beskrvelse af forholdene, hvs der antages en anden dmensonerende væskeafkølng. Grundet det generelt lave dmensonerende varmetab forhold tl den maksmale ydelse af gulvvarmeanlægget, vl den maksmale fremløbstemperatur bestemt ud fra lgnng (4.14), gve en alt for stor varmetlførsel tl rummet. Det betyder, at de fleste tlfælde, kan der vælges en væsentlgt lavere fremløbstemperatur, som stadg vl skre en stor nok ydelse. Hertl kan lgnng (4.7) benyttes stedet. Lg esom for fremløbstemperaturen, er det nødvendge væskeflow bestemt af gulvkonstruktonen og det dmensonerende varmetab. Som udgangspunkt bestemmes væskeflowet, m H, som m H A F q Ro θ θ u = [kg/s] σ cw Ru q Ru (4.15) Her er Ro og R u den termske modstand hhv. opad og nedad fra slangens nveau mod rum og jord mens q er det dmensonerende varmetab for rummet. Hvs det dmensonerende varmetab for rummet er beregnet forvejen, vl en alternatv beregnng kunne benyttes stedet. Bemærk, at denne fremgangsmåde kke er beskrevet EN1264 m c H W σ q = A F q AF m H = [kg/s] c σ W (4.16) For at tage højde for det forøgede varmetab mod jord, kan det dmensone- rend e varmetab multplceres med 1,1, svarende tl at 10% af varmen tlført slangerne tabes mod jord. 4.5 Nordtest VV S127 (let gulvvarme) Da EN1264 kke dækker let gulvvarme, er der udvklet en Nordtest metode med ttlen Nordtest VVS 127 Floor Heatng Systems: Desgn and type testng of waterborne heat systems for lghtweght structures (Nordtest, 2001). Det er netop formålet med denne metode, at der kan foretages bereg- nnger af varmeydelsen for lette gulvvarmeanlæg.

26 Sde 25 Metoden er beskrevet som et supplement tl EN1264, hvorfra der også er taget mange defntoner. Derfor forudsættes kendskab tl EN1264 det følgende. I modsætnng tl EN1264 benyttes der kke tabellerede værder baseret på fnte element beregnnger tl bestemmelse af varmeafgvelsen. I stedet be- tl bestemmel- se af varmestrømmen mellem slange, opad og nedad kaldet hhv. R HC, R og nyttes en netværkmodel bestående af tre termske modstande R e. Fgur 4.7 vser en sktse af et let gulvvarmeanlæg med varmefordelngsplade samt det ækvvalente termske netværk. Betragtes de tre modstande enkeltvs sammenholdt med den fysske sktse af gulvkonstruktonen, kan det ses, at de enkelte modstande er sammensat af flere modstande sere. Således er fx modstanden R HC sammensat af den konvektve overgangsso- lans ndvendg slangen, lednng gennem slangemateralet, modstanden mellem den udvendge slangeoverflade tl den varmefordelende plade ved konvekton, strålng (og lednng), samt modstanden den varmefordelende plade. Bemærk at det således antages, at al varme afgvet fra slangen ledes gennem den varmefordelende plade, nden den enten sendes gennem de to øvrge modstande opad eller nedad. R HC R R e Fgur 4.7 Termsk netværksmodel angvet Nordtest VVS127 tl bestemmelse af varmestrømme (Nordtest, 2001) Det er formålet med metoden at beregne størrelsen af de tre ndgående termske modstande. Metoden er langt hen ad vejen opbygget som en kogebog, tl at fnde de ndgående størrelser. Som for EN1264 gennemgås her de centrale punkter for metoden., er g Dmensonsgvende forhold Det dmensonerende varmetab for bygnngen danner grundlag for dmens- en grundlæggende forudsætnng for onerngen af gulvvarmeanlægget. Det er dmensonerngen, at den dmensonerende varmeydelse af gulvvarmeanlægget (også kaldet desgnvarmeydelsen), er lg med det nomnelle varme- tab for bygnngen. Den dmensonerende varmetlførsel, eller desgnvarmeydelsen, vet ud fra følgende lgnng des q des Q q F = [W/m²] AF (4.17)

27 Hvor Sde 26 Q F er gulvvarmeanlæggets ydelse A F er bygnngens (eller rummets) ndvendge gulvareal, eller opvarmede areal. Som for EN1264 gælder det, at desgnydelsen skal være mndre end den maksmalt mulge, således at Hvor max q q q (4.18) des max Effektvtet af gulvvarmeanlægget er den maksmale ydelse af anlægget, som blver fundet nedenfor. Effektvteten, η, af gulvvarmeanlægget er defneret som den procentdel af den effekt som afsættes slangen, der sendes vdere op rummet. Hvor, R R e U Re η = = Re U [-] (4.19) R + R e er solansen fra varmefordelngspladen og tl rummet er solansen fra varmefordelngspladen og tl jord er gulvets totale U-værd Idet det antages at U = 1. Bemærk lgheden med lgnng (3.3), ( R e + R ) hvor det dog er R som benyttes beregnngen. Bemærk forskellen mellem NT VVS127 og EN1264 på dette punkt. Hvor effektvteten er afhængg af den aktuelle konstrukton NT VVS127, er den kke defneret EN1264. I stedet antages at 10% af den slangen afsatte effekt tabes nedad Termsk modstand fra slangen tl punkt på den varmefordelende plade Den termske modstand, R HC, mellem slangen og tl et punkt på den varme- plade er den mest komplekse størrelse, med den mest besværl- fordelende ge beregnngsrutne. Især er der angvet en kontaktmodstand, som kan sæt- af tes tl enten 0,15m²K/W eller 0,10m²K/W afhængg af udformnngen samlngen mellem slange og varmefordelende plade. Yderlgere er der en beskrvelse af fremgangsmåden for en forsøgsopstllng, hvs en bedre bestemmelse af denne modstand ønskes Gulvoverfladetemperatur Da det lette gulvvarmeanlæg har slangen placeret tættere på gulvbelægnngen samtdg med at der anvendes en varmefordelende plade gør, at gulvnaturlgt vl fordele temperaturen mere jævnt. overfladetemperaturen kke vl være så ensartet som ved et tungt gulvvarmeanlæg hvor betonen helt Som llustraton vses den målte temperaturfordelng tre punkter på en varmefordelngsplade under en forsøgssere. De tre punkter er placeret hhv.

28 Sde 27 lge ved pladens bøjnng, mdt på pladen og længst væk fra bøjnngen. Som det ses, er der dette tlfælde en forskel på omkrng 3K hen over pladen. Fgur 4.8 Illustraton af temperaturfordelng på varmefordelende plade tre punkter hhv. lge ved buknngen ved slangen, mdt på pladen og længst væk fra bøjnngen (Wetzmann og Jensen, 2000) Derfor angves følgende lgnng, som tager højde for temperaturfordelngen på gulvoverfladen: Hvor, max ( θ ) max θ F θ = kcl F θ [ C] (4.20) kcl er den ækvvalente varmeledn ngsevne af den varmefordelende plade, som beregnes ud fra en beskrvelse metoden. max max θ F og θ F er hhv. den maksmale og den maksmale gennemsntlge overfladetemperatur af gulvet θ er rumtemperaturen Det vl prakss sge, at den gennemsntlge overfladetemperatur på gulvet vl være lavere end den maksmalt tlladelge/mulge. De samme maksmale temperaturer, som angvet ovenfor afsnttet om EN1264, er også gældende her sær med trægulv, som er den normale belægnng et let gulvvarmeanlæg Maksmal varmeafgvelse tl rummet At der kke er en jævn temperaturfordelng på gulvoverfladen betyder selv- følgelg, at den maksmale varmeafgvelse fra gulvoverfladen skal beregnes ud fra den gennemsntlge overfladetemperatur og kke ud fra den maks- Samtdg er det dog vgtgt at bemærke, at kravet tl male gulvtemperatur. den maksmalt tlladelge/mulge gulvoverfladetemperatur afhænger af den lokale maksmumsværd og kke den gennemsntlge. Derfor vl gulve med en stor forskel på den lokale og gennemsntlge maksmumstemperatur have en lavere maksmal mulg varmeafgvelse. Den maksmale varmeafgvelse tl rummet, q max max ( θ θ ) 1, 1 max q, fndes herefter som, = 8,92 F [W/m²] (4.21)

29 4.5.6 Fremløbstemperatur Bemærk lgheden med lgnng (4.5). Sde 28 Som det ses, skal den gennemsntlge gulvoverfladetemperatur benyttes tl bestemmelsen af den maksmale varmeafgvelse tl rummet. Men samtdg skal man være opmærksom på, at den gennemsntlge gulvoverfladetemperatur kke nødvendgvs er så høj som den maksmalt tlladelge/mulge, hvlket jo skyldes de store temperaturforskelle fra slangen og ud tl den varmefordelende plade. Fremløbstemperaturen det lette gulvvarmesystem bestemmes, lge som for det tunge system, ud fra den maksmalt tlladelge/mulge overfladetemperatur på gulvet, som bestemmes enten ud fra komfortkrav eller holdbarhedskrav. Dsse krav stlles tl mddelvæsketemperaturen, hvorfor denne størrelse fndes først. Den maksmalt tlladelge/mulge mddelvæsketemperatur, max, er defneret som følger: θ H θ max H max 1 = θ + q R + RHC [ C] η (4.22) Her fndes de ndgående størrelser som tdlgere beskrevet. Bemærk, at udtrykket for effektvt eten 1 η skal have værden 1,1, for at være overensstemmelse med EN1264. Formlen kan læses på den måde, at mddelvæske- fra den maksmale varmestrøm, fundet lgnng (4.21), ganget med den ter- temperaturen af væsken er lg rumtemperaturen plus et tllæg, som kommer ms ke modstand mellem rum og slange, hvor der yderlgere tages højde for varmetabet mod jord. I formlerne angver ndex H heatng medum, altså væsken slangen Den faktske fremløbstemperatur bestemmes ud fra følgende fremgangsmåde: 1. Først bestemmes den ækvvalente varmetransmssonskoeffcent, K H, som antager en proportonal sammenhæng mellem den logartmske mddeltemperaturforskel og varmeafgvelse rummet; q = θ K q max H = max H θ θ [W/m² K] K H H (4.23) 2. Dernæst fndes den nødvendge mddeltemperaturforskel mellem væske des og rum dmensonerngstlstanden, θ des des q θ H = [K] K H H (4.24) Her er det vgtgt, at holde forskellen mellem dmensonerende desgnværder og maksmumværder for øje. Maksmalværder beskrver det højest tlladte temperaturnveau og varmeafgvelse, mens de desgnværder som benyttes, skal svare tl det dmensonerende varmetab som beregnes ud fra DS418 des 3. Herudfra kan desgnværden for mddelvæsketemperaturen,, baseret på de dmensonerende forhold fndes tl θ H

30 θ des H des H Sde 29 = θ + θ [ C] (4.25) Bemærk at desgnværden aldrg må overskrde den maksmalt tlladte θ θ [ C] (4.26) des H max H 4. Endelg fndes så fremløbstemperaturen, θ V, som des σ θ = θ H + [ C] (4.27) V 2 Det er denne væsketemperatur, som er den maksmale temperatur, der skal anvendes tl drften af gulvvarmeanlægget. Det er vgtgt, at fremløbstemperaturen skal være så lav som mulgt, for at skre at trægulvet (som jo er den mest anvendte belægnng på lette gulvvarmeanlæg), kke blver udsat for alt for store temperaturer og temperaturforskelle. Samtdg betyder en så lav fremløbstemperatur som mulgt kke kun et for- energforbrug tl den drekte rumopvarmnng men også tl mn- mndsket dre tab transmssonslednnger Bestemmelse af overfladetemperatur Da et let gulvvarmeanlæg har en større temperaturvaraton konstruktonen, som det blandt andet kan ses af fgur 4.8, end et tungt anlæg, vl det være en god dé at undersøge om overfladetemperaturen på noget punkt overstger den maksmalt tlladte. Dette er sær vgtgt for trægulve. Bemærk, dette er kke en del af Nordtest VVS 127 metoden, men det kan benyttes som et check af om man kan rskere problemer med holdbarheden af trægulve over lette gulvvarmeanlæg. I VVS 127 er der angvet et krav om at den største overfladetemperatur kke må overskrdes. Dette krav gælder for en beregnng ud fra mddelvæsketemperaturen. Men da fremløbstemperaturen er højere end mddelvæske- overfladetemperatur af den del af trægulvet, som lgger lge over temperaturen op tl 2,5K, er det nødvendgt at beregne den maksmale fremløbet. Følgende fremgangsmåde benyttes: 1. Bestem den maksmale temperaturforskel mellem rum og væske, som kan forekomme 2. Her er 3. θ V, des σ θ V = θ H + [K] (4.28) 2 Ud fra denne størrelse beregnes den lokale varmeoverførng, over fremløbet q q V, drekte V = K H θv [W/m²] (4.29) K H fundet ovenfor lgnng (4.23). max Herefter bestemmes den lokale gennemsntsoverfladetemperatur, θ F,V, af gulvet ud fra en lettere omskrvnng af lgnng (4.21) qv max ( θ θ ) 1, 1 = (4.30) 8,92 F, V

31 4.5.8 Væskeflow 1 1, qv 1 max θ F, V = + θ [ C] 8,92 Sde Endelg bestemmes den lokale maksmale overfladetemperatur, θ F,V dette tlfælde ud fra en omskrvnng lgnn g (4.20) θ max ( θ ) max F V θ = kcl F, V θ, (4.31) max θ F, V θ max θ F, V = +θ K CL Det er denne størrelse, som kke må overskrde det fastlagte temperatur- krav fra gulvproducentens sde. Det følger af fremgangsmåden, at den maksmale overfladetemperatur drekte over ndløbet vl være større end den maksmale overfladetemperatur over mddelvæsketemperaturen. max max θ F θ F,V (4.32) Typsk vl forskellen på de to størrelser dog kke være stor, jf. eksemplet nedenfor afsnt Det nødvendge væskeflow bestemmes ud fra Q q A des & HC F H = = σ cw σ c [kg/s] W m max - (4.33) Bemærk her gen lgheden med lgnng (4.16), som kan benyttes forbndelse med den tlsvarende udregnng EN Beregnngseksempel (følger senere) Følger senere!

32 Sde 31 5 Udlægnngsmønstre Der fndes mange forskellge mulgheder for at udlægge gulvvarmeslangen et rum. Slangen skal selvfølgelg dække hele gulvarealet, for at skre en jævn varmefordelng rummet. Mønsteret afhænger af rummets geometr og den mest hensgtsmæssge tlslutnng tl det øvrge anlæg. Fgur 5.1 vser en mulg udlægnng af slangen. Her er den udlagt så fremløbs- og returløbsdelen af slangen følges ad, således at det undgås, at der opstår store temperaturforskelle på gulvoverfladen forskellge dele af rummet. Dette kunne opstå hvs fremløbet var placeret den ene ende af rummet, hvor al varmen så blev afsat. Dette kunne så yderste konsekvens rskere at medføre store temperaturforskelle rummet. Det bemærkes, at slangeafstanden søges holdt konstant hele rummet. Dette udlægnngsmønvl meget ofte være godt nok tl anvendelsen huse. Især når der tages ster højde for, at den maksmale afkølng af væsken slangen under dmensonerende forhold er sat tl 5K, hvlket betyder at den prakss stort set altd vl være mndre, da flowet holdes konstant og svarende tl dmensonerende forhold alle stuatoner. Fgur 5.1 Eksempel på udlægnng af gulvvarmeslange hvor fremløb og returløb følges ad ( Alternatvt kan slangen placeres som vst på fgur 5.2, hvor det varme vand fremløbet sendes ud tl ydervæggen, for at modvrke kuldenedfald fra et stort vnduespart. Det vl sge, at fremløb og returløb kke følges ad dette mønster. Samtdg er slangen lagt tættere langs ydervæggen også for at gve en forøget varmeafgvelse langs ydervæggen. I den bageste del af rummet er der længere mellem slangen, hvlket gver en mndre varmeafgvelse. I kaptel 8 angves en tommelfngerregel for hvornår, det er nødvendgt at tage særlge hensyn med tættere placerng af slangen langs ydervægge.

33 Sde 32 Fgur 5.2 Udlægnngsmønster hvor det varme fremløb sendes ud tl ydervæggen et tæt mønster nden det crkuleres rummet væk fra ydervæggen med større slangeafstand ( I de fleste moderne huse med lavt energforbrug og gode vnduer er det IKKE nødvendgt at tage særlge hensyn tl udlægnngsmønsteret af slangen, for at gve en forøget varmestrøm vsse dele af rummet. Samtdg skal det dog understreges, at det normalt altd er en god dé at lade frem- og returløb følges ad, for at undgå store temperaturforskelle på gulvoverfladen forskellge dele af rummet. Fgur 5.3 Eksempel på udlægnngsmønster helt hus (Kragh et al, 2003) Endelg vser fgur 5.3 et eksempel på en mulg udlægnng et helt hus med gulvvarme alle rum. Bemærk sær, at her benyttes en strateg om at lægge fremløbet rundt langs med permeteren af rummet nden slangen placeres resten af rummet uden hensyntagen tl at lade fremløb og returløb følges ad. For yderlgere nformaton om mulge udlægnngsmønstre henvses tl en rapport fra Teknologsk Insttut om den praktske udformnng af gulvvarme (Buhl, 1997).

34 Sde 33 6 Gulvvarmeanlæggets enkeltdele 6.1 Fordelng/shunt I de forrge kaptler er der fokuseret på gulvopbygnngen og de varmestrømme, som foregår gulvet. Her skftes fokus tl en beskrvelse af de enkeltdele, som er nødvendge et gulvvarmeanlæg altså ud fra et rent nstallatonsteknsk perspektv. Den centrale enhed et gulvvarmeanlæg er den såkaldte shunt- eller fordelngsenhed. Fgur 6.1 vser et bllede af en sådan shuntenhed. Shunten er en kompakt enhed, hvor én pumpe va fordelngssystemet forsyner op tl 12 kredse med det nødvendge væskeflow. Tl venstre vses shunten med en fordeler med fre kredse tlsluttet, mens blledet tl højre vser n kredse, hvor der er monteret såkaldte telestater på fremløbssden tl at tænde og slukke for flowet de enkelte kredse. Øverst tl venstre blledet vses de trådløse termostater, som kommunkerer med styrngsenheden, der åbner og lukker for telestaterne efter behov. De meget kompakte shuntenheder har ud fra et nstallatonsteknsk syns- punkt den store fordel, at det kun fylder ganske ldt både højde, bredde og dybde. Typsk vl hele nstallatonen kunne placeres et standardskab husets bryggers. Fgur 6.1 Kompaktshunt med fordelng (tl venstre) samt fordelere og styrngsenhed (tl højre). Klde Wrsbo. Fgur 6.2 vser en prncpsktse af hele gulvvarmeanlægget med shunten som den centrale enhed. Her er den vst form af de to sgnaturer fremløb og retur/ndregulerng. Telestaterne aktveres, som ovenfor beskrevet, når der sendes sgnal fra de trådløse rumtermostater tl styrngen om at åbne eller lukke for ventlen. Systemet med én pumpe sørger for at der altd vl være det nødvendge tryk tl rådghed, tl at skre det nødvendge væskeflow de enkelte kredse, når der åbnes for en ventl. Nedenfor beskrves styrng og drft af pumpen forhold tl de aktuelle belastnnger. Ved at sammenholde fgur 6.1 og fgur 6.2 kan placerngen af termostat og pumpe også genfndes. Fremløbstemperaturen måles efter pumpen og systemet opblandes så meget af returvæsken som nødvendg,t for at opnå den