Systemy ogrzewania podłogowego: Porównanie czterech typów dynamiki

Wysoka wydajność

Jedną z głównych zalet systemu ogrzewania podłogowego jest jego wysoka wydajność dzięki efektom samoregulacji. Dzięki temu pomieszczenie nie przegrzewa się natychmiast w przypadku wzrostu ciepła wewnętrznego lub silnego promieniowania słonecznego. Aby zapewnić pożądaną moc grzewczą, duża powierzchnia grzewcza wymaga niskich różnic temperatur między powietrzem w pomieszczeniu a powierzchnią podłogi. Więc jeśli temperatura w pomieszczeniu wzrasta, różnica temperatur znacznie spada, bez znaczącej zmiany temperatury powierzchni podłogi, dzięki czemu zużycie energii jest ograniczone do minimum.

Stare a nowe systemy ogrzewania podłogowego

W przeszłości systemy ogrzewania podłogowego miały stosunkowo duże opóźnienie względem ingerencji w sterowanie nimi w porównaniu z grzejnikami. Na przykład po powrocie do domu z zimowych wakacji mieszkanie z grzejnikami ogrzewa się stosunkowo szybko, podczas gdy ogrzewanie podłogowe potrzebuje więcej czasu, aby osiągnąć zadaną temperaturę. Powodem tego jest stosunkowo duża masa magazynowania ciepła. Na szczęście technologia ogrzewania przeszła długą drogę, a symulacja, którą zleciliśmy na Uniwersytecie Technicznym w Dreźnie, pomogła nam udowodnić, że nowoczesne, wysoce dynamiczne systemy ogrzewania podłogowego mogą reagować tak szybko, jak grzejniki. Jest to ogromna zaleta w budynkach wrażliwych na ciepło lub w przypadku bardzo przerywanej pracy.

Konfiguracja symulacji

W symulacji obliczono czasy ogrzewania dla czterech różnych systemów ogrzewania podłogowego w innych identycznych warunkach. Ma to na celu uzyskanie informacji na temat optymalnego doboru produktów, zwłaszcza w nowych budynkach lub dobrze izolowanych starych budynkach. Podstawę stanowi standardowy system ogrzewania podłogowego, który składa się z warstwy izolacyjnej, rur grzejnych i wylewki cieczowej o całkowitej grubości 65 mm. Porównano to z trzema płaskimi systemami, które nadają się również do remontów.

Klasyczny system remontowy bez warstwy izolacyjnej (clickjet S) został porównany z systemem klettjet R z izolacją jako bardzo dynamiczny system w mokrym budownictwie. W przypadku obu systemów grubość warstwy wylewki do obliczenia wynosi 21 mm. W porównaniu czwartym systemem był model ts14 R do suchej zabudowy, który również jest bardzo dynamiczny. System ten, obejmujący wykładzinę podłogową położoną bezpośrednio na płytach systemowych i warstwę izolacyjną, charakteryzuje się całkowitą wysokością konstrukcji wynoszącą zaledwie 35-40 mm i dzięki niewielkiej masie nadaje się do niemal wszystkich projektów remontowych. Oprócz niewielkiej wysokości montażowej aluminiowe płyty termoprzewodzące ts14 R, które są trwale przyklejone do izolacji, zapewniają szybkie i równomierne rozprowadzanie ciepła na podłodze.

Początkowo dla wszystkich czterech systemów ogrzewania podłogowego wybrano okładzinę do płytek.

Znaczące różnice

Naukowcy z TU Dresden symulowali czas ogrzewania powierzchni podłogi przy wzroście temperatury od 15 do 24°C, przy temperaturach systemu 35/28°C. Standardowy system ogrzewania podłogowego nagrzewał się przez 5,6 godziny, a system renowacyjny bez izolacji (clickjet S) potrzebował zaledwie 3,8 godziny, a następnie klettjet R renowacyjny 3,0 godziny. Decydującą różnicą pomiędzy tymi dwoma systemami była warstwa izolacyjna, która w przypadku zestawu Klettjet R zmniejszyła straty ciepła, a tym samym zwiększyła czas reakcji. Faworytem był ts14 R z czasem nagrzewania wynoszącym zaledwie 2,1 godziny, co oznacza, że stosunek czasów ogrzewania pomiędzy standardowym systemem ogrzewania podłogowego a ts14 R wynosi około 2,7 dla podłogi wyłożonej kafelkami.

Należy zauważyć, że stosunkowo duże różnice temperatur między początkiem i końcem fazy ogrzewania, a także niska temperatura systemu, stanowią prawie najgorszy scenariusz w całym zakresie temperatur, umożliwiając interpolację mniejszych zakresów temperatur i różnic.

Wpływ wykładzin podłogowych

Chociaż początkowo wybrano wykładzinę z płytek, powtarzano symulacje dla różnych materiałów podłogowych, aby ustalić wpływ wykładzin podłogowych na czas nagrzewania. Dla parkietów określono najdłuższy czas ogrzewania. W tym przypadku standardowy system ogrzewania podłogowego potrzebował 8,9 godziny na fazę ogrzewania od 15 do 24°C, podczas gdy model ts14 R wymagał jedynie 4,1 godziny. W przypadku podłóg pokrytych wykładziną dywanową czasy te były pomiędzy wartościami dla podłóg pokrytych płytkami i parkietów.

Warto zauważyć, że podczas gdy czasy nagrzewania parkietu w porównaniu z płytkami są znacznie dłuższe, wyższy opór cieplny parkietu zapewnia bardziej równomierną temperaturę powierzchni, a tym samym mniejsze falowanie temperatury. Oznacza to, że połączenie parkietu z systemem ogrzewania podłogowego zapewnia wyższy komfort cieplny po osiągnięciu wartości zadanej.

Zmniejszona masa magazynowania ciepła

Wyniki symulacji pokazują, że zmniejszenie masy akumulacji ciepła (jastrych i wykładzina podłogowa), a nawet bezpośrednie pokrycie systemu wykładziną podłogową (ts14 R), znacząco wpływa na efekty lub skraca czasy reakcji. Test ten potwierdza również, że obniżenie temperatury zadanej pomieszczenia o ponad 2-3 °C w celu zaoszczędzenia energii z systemem ogrzewania podłogowego ma sens tylko na dłuższe okresy, tj. nieobecności w pracy przez kilka dni.

Bardzo ważne

Obecnie, gdy budynki stają się coraz bardziej wrażliwe na temperaturę, symulacja okazuje się bardzo ważna, ponieważ coraz ważniejsze jest planowanie z wyprzedzeniem i wybór najlepszej kombinacji odpowiedniego systemu ogrzewania podłogowego, konstrukcji podłogi i wykładziny podłogowej. Co więcej, coraz ważniejsza staje się prawidłowa instalacja technologii grzewczej. Obejmuje to równoważenie hydrauliczne, prawidłowo zaprojektowane źródło ciepła oraz instalacje rozprowadzające i urządzenia grzewcze, a także optymalnie regulowaną krzywą grzewczą oraz sprawną technologię sterowania.