9-ΘΕΡΜΑΝΣΗ ΔΑΠΕΔΟΥ

ΠΑΝΑΓΙΩΤΗΣ Σ. ΚΙΚΙ∆ΗΣ ∆ιπλ. Μηχανολόγος Ηλεκτρολόγος Επιστηµονικός Συνεργάτης Α.Π.Θ.

ΘΕΡΜΑΝΣΗ ∆ΑΠΕ∆ΟΥ

ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗ 2004

145

ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ

ΘΕΡΜΑΝΣΗ ∆ΑΠΕ∆ΟΥ..............................................................................146 1. Γενικά......................................................................................................146 2. Εγκατάσταση της θέρµανσης δαπέδου ...............................................147

2.1 Κατασκευή δαπέδου .................................................................................... 147 2.2 Σωλήνες θέρµανσης δαπέδου και εξαρτήµατα ............................................ 148 2.3 Απαιτήσεις θερµοµόνωσης .......................................................................... 149 2.4 ∆ιατάξεις τοποθέτησης σωλήνων ................................................................ 149 2.5 Τελική επικάλυψη δαπέδου.......................................................................... 152

3. Θερµική άνεση .......................................................................................153 3.1 Θερµοκρασία επιφανείας δαπέδου .............................................................. 154 3.2 Κατακόρυφη κατανοµή θερµοκρασίας στο χώρο ......................................... 154 3.3 Ασυµµετρία θερµοκρασίας ακτινοβολίας και ρεύµατα αέρα ......................... 154

4. Θερµική και ψυκτική ικανότητα δαπέδου ............................................155 4.1 Θερµική ισχύς δαπέδου ............................................................................... 155 4.2 Ψυκτική ισχύς δαπέδου................................................................................ 157

5. Σχεδιασµός κυκλωµάτων θέρµανσης ..................................................158 5.1 Παροχή νερού .............................................................................................. 159 5.2 Πτώση πίεσης νερού.................................................................................... 159

6. ∆ιαδικασία υπολογισµού θέρµανσης δαπέδου ..................................162 6.1 Θερµικές απαιτήσεις .................................................................................... 163 6.2 Υπολογισµοί ανά χώρο ................................................................................ 163 6.3 Υπολογισµοί ανά κύκλωµα .......................................................................... 164

Βιβλιογραφία..............................................................................................165 ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ: ΠΑΡΑ∆ΕΙΓΜΑΤΑ ...............................................................167 1. ΑΡΙΘΜΗΤΙΚΑ ΠΑΡΑ∆ΕΙΓΜΑΤΑ.............................................................168 2. ΠΑΡΑ∆ΕΙΓΜΑ ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΥ..............................................................169 3. ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΚΑ ∆ΙΑΓΡΑΜΜΑΤΑ ΕΓΚΑΤΑΣΤΑΣΕΩΝ .............................176


146

Θέρµανση ∆απέδου

1. Γενικά Η θέρµανση δαπέδου είναι σύστηµα θέρµανσης επιφάνειας ακτινοβολίας, στο οποίο θερµαντική επιφάνεια είναι το δάπεδο του θερµαινόµενου χώρου. Η θέρµανση δαπέδου είναι γνωστή από αρχαίους πολιτισµούς. Περί το 1000 π.Χ. στην Ανατολή, οι Κορεάτες χρησιµοποιούσαν τα καυσαέρια από την ε-στία καύσης για να θερµάνουν τα λίθινα δάπεδα των κατοικιών τους. Επίσης στη ∆ύση οι Ρωµαίοι περί το 80 π.Χ. χρησιµοποιούσαν παρόµοιο σύστηµα για τη θέρµανση λουτρών αλλά και κατοικιών. Τα θερµά καυσαέρια της εστίας οδηγούνταν σε κανάλια κάτω από το δάπεδο και στην συνέχεια σε καπνοδόχο στον απέναντι τοίχο. Στις σύγχρονες κατασκευές το δάπεδο θερµαίνεται µε νερό χαµηλής θερµο-κρασίας 30 – 60 °C, που διέρχεται από ενσωµατωµένους σε αυτό σωλήνες ή µε ενσωµατωµένες ηλεκτρικές αντιστάσεις. Η θέρµανση δαπέδου µε νερό έ-χει επικρατήσει και στη χώρα µας εφαρµόζεται αποκλειστικά. Στις δεκαετίες του ΄50 και ΄60 στη θέρµανση δαπέδου χρησιµοποιούνταν σω-λήνες χαλύβδινοι ή χάλκινοι, από το τέλος τις δεκαετίας του ΄70 όµως άρχι-σαν να χρησιµοποιούνται πλαστικοί σωλήνες οι οποίοι και καθιέρωσαν το σύ-στηµα, ιδιαίτερα στη Γερµανία, Ελβετία, Αυστρία και στις Σκανδιναβικές χώ-ρες. Σήµερα χρησιµοποιούνται πλαστικοί σωλήνες, τύπου PEX κυρίως. Η εγκατάσταση θέρµανσης δαπέδου µπορεί να χρησιµοποιηθεί µε ορισµένες προϋποθέσεις και για ψύξη του χώρου. Τα βασικά πλεονεκτήµατα της εγκατάστασης θέρµανσης δαπέδου είναι:

• ∆εν δεσµεύεται χώρος για τα θερµαντικά σώµατα. • ∆εν απαιτείται καθάρισµα των σωµατιδίων σκόνης που συγκεντρώνο-

νται στα σώµατα και στους τοίχους πάνω από αυτά. • Οι εσωτερικές συνθήκες άνεσης επιτυγχάνονται µε χαµηλότερη εσωτε-

ρική θερµοκρασία του αέρα του χώρου έναντι των άλλων συµβατικών συστηµάτων.

• Η κατανοµή της θερµοκρασίας των χώρων είναι οµοιόµορφη. • Είναι σύστηµα χαµηλών θερµοκρασιών. • Το σύστηµα παρέχει τη δυνατότητα χρήσης εναλλακτικών µορφών ε-

νέργειας (ηλιακή, γεωθερµία), επίσης µπορεί να χρησιµοποιηθεί για ψύξη.


147

Ως µειονεκτήµατα µπορούν να αναφερθούν: • Η µεγαλύτερη θερµική αδράνεια του συστήµατος και εποµένως η κα-

θυστέρηση απόκρισης στη ρύθµιση. • Η δέσµευση του δαπέδου έναντι µελλοντικών αλλαγών τελικής κάλυ-

ψης. • Το µεγαλύτερο κόστος κατασκευής έναντι της θέρµανσης µε σώµατα.

2. Εγκατάσταση της θέρµανσης δαπέδου

2.1 Κατασκευή δαπέδου Η θέρµανση δαπέδου γίνεται µε ενσωµάτωση των θερµαντικών σωληνώσεων νερού σε ένα πλωτό δάπεδο από σκυρόδεµα, χωρίς σταθερή σύνδεση µε το σκυρόδεµα της φέρουσας πλάκας, τους περιµετρικούς τοίχους ή άλλα δοµικά στοιχεία. Το σκυρόδεµα πρέπει να περιβάλλει πλήρως τους σωλήνες για να µη διαβρώνονται. Το δάπεδο αυτό κατασκευάζεται πάνω στο φέρον δάπεδο του χώρου και αποτελεί το θερµαντικό σώµα, όπως φαίνεται στην Εικόνα 1. Η κατασκευή, η οποία γίνεται µετά την ολοκλήρωση των εργασιών στις εσωτερι-κές τοιχοποιίες και την τοποθέτηση των κουφωµάτων και υαλοπινάκων, περι-λαµβάνει τις παρακάτω φάσεις: 1. Τοποθέτηση της µονωτικής υπόβασης πάνω στις τελειωµένες, οριζόντιες και καθαρές πλάκες δαπέδου των χώρων. Εφόσον είναι απαραίτητο τοποθε-τείται και φράγµα υδρατµών κάτω από τη µονωτική υπόβαση. 2. Στρώσιµο των σωληνώσεων των κυκλωµάτων θέρµανσης σε κατάλληλη διάταξη, µε τη βοήθεια των οδηγών στήριξης που υπάρχουν στην µονωτική υπόβαση. ∆οκιµή πίεσης των σωληνώσεων. 3. Τοποθέτηση ταινίας διαστολής µεταξύ του δαπέδου και των κατακόρυφων δοµικών στοιχείων, όπως περιµετρικοί τοίχοι, πλαίσια θυρών, υποστυλώµατα για να επιτρέπεται ελεύθερη διαστολή 5 mm. 4. ∆ιάστρωση σκυροδέµατος για την πλήρη κάλυψη των σωλήνων θέρµαν-σης. Απαιτούµενο πάχος σκυροδέµατος 40 mm πάνω από τους σωλήνες και συνολικά περίπου 70 mm. Είναι απαραίτητη η πρόσµιξη στο σκυρόδεµα κα-τάλληλου πλαστικοποιητή για τη βελτίωση των ιδιοτήτων του και την αύξηση της θερµικής αγωγιµότητας. Επίσης πρέπει να προβλέπονται αρµοί διαστολής σε κατάλληλη διάταξη. 5. Αρχική θέρµανση του δαπέδου. 6. Τοποθέτηση της τελικής επίστρωσης του δαπέδου. Κάθε κατασκευαστής θέρµανσης δαπέδου εφαρµόζει τη δικιά του σειρά υλι-κών, δηλαδή µονωτικών πλακών υπόβασης και στήριξης των σωλήνων, σω-λήνων, εξαρτηµάτων διανοµής και λοιπών υλικών που συνιστούν ένα ολοκλη-ρωµένο σύστηµα. Προδιαγραφές και αναλυτικές οδηγίες κατασκευής δίνονται από τους κατασκευαστές των συστηµάτων αυτών. Η εφαρµογή του συστήµα-τος πρέπει να γίνεται µόνο από εξειδικευµένο προσωπικό.


148

Εικόνα 1: Κατασκευή θέρµανσης δαπέδου Σε κάθε χώρο προβλέπονται ένα ή περισσότερα κυκλώµατα θέρµανσης δα-πέδου. Η διανοµή των κυκλωµάτων θέρµανσης δαπέδου γίνεται από σταθµό διανοµής που περιλαµβάνει τους συλλεκτοδιανοµείς και τα όργανα διακοπής και ρύθµισης.

2.2 Σωλήνες θέρµανσης δαπέδου και εξαρτήµατα Στη θέρµανση δαπέδου χρησιµοποιούνται πλαστικοί σωλήνες και τυποποιη-µένα εξαρτήµατα διανοµής. Κάθε κατασκευαστής προδιαγράφει τη δική του σειρά σωλήνων και αντίστοιχα εξαρτήµατα, τα οποία είναι συµβατά µε τους σωλήνες. Για τα θερµαντικά κυκλώµατα χρησιµοποιούνται σωλήνες των παρακάτω κυ-ρίως τύπων: 1. Σωλήνες πολυβουτανίου PB. Οι σωλήνες πρέπει να είναι σύµφωνοι µε τις απαιτήσεις του DIN 4726/27 και κατάλληλοι για κλάση εφαρµογής 5 (θέρµαν-ση δαπέδου και συνδέσεις θερµαντικών σωµάτων) και πίεση 6 bar. 2. Σωλήνες ακτινοδικτυωµένου πολυαιθυλενίου PE-Xc (VPE). Οι σωλήνες πρέπει να είναι σύµφωνοι µε τις απαιτήσεις των DIN 4726 και DIN 4739 και κατάλληλοι για κλάση εφαρµογής 5 (θέρµανση δαπέδου και συνδέσεις θερµα-ντικών σωµάτων) και πίεση 6 bar. 3. Σωλήνες πολυαιθυλενίου PE-RT, µε αντίσταση σε αυξηµένη θερµοκρασία, µη διαπερατοί από το οξυγόνο κατά DIN 4726 και κατάλληλοι για κλάση ε-φαρµογής 5 (θέρµανση δαπέδου και συνδέσεις θερµαντικών σωµάτων) και πίεση 5 bar. Για την θερµοµόνωση και προστασία των σωληνώσεων θέρµανσης δαπέδου στο τµήµα της εξόδου από το σταθµό διανοµής, στα τµήµατα της διέλευσης από ενδιάµεσους χώρους και κατά τη διάβαση από αρµό διαστολής χρησιµο-ποιούνται σωλήνες προστασίας πολυαιθυλενίου σπιράλ PE.


149

Εικόνα 2: ∆ιάγραµµα αντοχής σε κόπωση πλαστικών σωλήνων Η διάρκεια ζωής των σωληνώσεων καθορίζεται από την αντοχή σε κόπωση. Στην Εικόνα 2 δίνεται διάγραµµα αντοχής σε κόπωση πλαστικών σωλήνων, συγκεκριµένου κατασκευαστή.

2.3 Απαιτήσεις θερµοµόνωσης Η θερµοµόνωση είναι απαραίτητη για τον περιορισµό των θερµικών απω-λειών του δαπέδου προς τα κάτω, δηλαδή προς την οροφή του υποκείµενου χώρου, τον αέρα ή το έδαφος. Οι απαιτήσεις θερµοµόνωσης καθορίζονται από το πρότυπο ΕΝ 1264: Floor Heating, όπως φαίνεται στην Εικόνα 3. Η θερµοµόνωση του δαπέδου επιτυγχάνεται µε την εφαρµογή της κατάλλη-λης µονωτικής πλάκας υπόβασης του συστήµατος θέρµανσης δαπέδου και εφόσον απαιτείται µε πρόσθετη ενίσχυση της µόνωσης.

2.4 ∆ιατάξεις τοποθέτησης σωλήνων Οι σωλήνες των κυκλωµάτων θέρµανσης δαπέδου τοποθετούνται σε διάταξη σπειροειδή. Η διάταξη αυτή εξασφαλίζει οµοιοµορφία στη θερµοκρασία του δαπέδου και µικρές µηχανικές καταπονήσεις στο σωλήνα. Οι αποστάσεις µεταξύ των σωλήνων µπορεί να είναι πολλαπλάσια των 10 cm (100, 200, 300 mm), των 7,5 cm (75, 150, 225, 300 mm) ή και των 8 cm (80, 160, 250, 330 mm) ανάλογα µε το κατασκευαστή και την σειρά πλακών υπό-βασης που εφαρµόζονται. Μπορεί να εφαρµοσθεί σταθερή ή µεταβαλλόµενη απόσταση σωλήνων. Επίσης σε ένα χώρο µπορεί να εφαρµοστεί µία ή πε-ρισσότερες ζώνες θέρµανσης ανεξάρτητες ή σε σειρά. Με τον τρόπο αυτό


150

µπορεί να προσαρµόζεται η θερµαντική ικανότητα του συστήµατος στις απαι-τήσεις των χώρων.

Εικόνα 3: Απαιτήσεις θερµοµόνωσης κατά ΕΝ 1264

Εικόνα 4: Σπειροειδής διάταξη σωλήνων επάνω στην πλάκα υπόβασης


151

Στην Εικόνα 4 φαίνεται η σπειροειδής διάταξη των σωλήνων πάνω στους ο-δηγούς στήριξης της πλάκας υπόβασης και στην Εικόνα 5 φαίνονται διάφορες τυπικές διατάξεις σωλήνων.

Τυπική οµοιόµορφη σπειροειδής διάταξη Μεταβλητή διάταξη µε ενισχυµένη περιµε-

τρική και κύρια εσωτερική ζώνη

Ενισχυµένη περιµετρική και κύρια εσωτε-ρική ζώνη σε δύο κυκλώµατα

Μεταβλητή διάταξη µε ενισχυµένη περιµε-τρική και κύρια εσωτερική ζώνη

Εικόνα 5: Τυπικές διατάξεις σωλήνων Η διάταξη των σωλήνων και η κατανοµή των κυκλωµάτων εξαρτάται από τις θερµικές απαιτήσεις, τα ανοίγµατα και τη µορφή κάθε χώρου. Η τελική επιλο-γή γίνεται βάσει υπολογιστικής διαδικασίας, όπως αυτή θα αναπτυχθεί στη συνέχεια. Στην Εικόνα 6 δίνεται η κατανοµή των κυκλωµάτων και η διάταξη των σωλήνων στην κάτοψη µιας κατοικίας. Η απαιτούµενη ποσότητα σωλήνα για την κάλυψη του δαπέδου δίνεται στον πίνακα της Εικόνας 7 σε m ανά m2, συναρτήσει της απόστασης τοποθέτησης.


152

Εικόνα 6: Κάτοψη κατοικίας

Εικόνα 7: Απαιτήσεις σωλήνα ανά m2 επιφάνειας δαπέδου

2.5 Τελική επικάλυψη δαπέδου Η τελική επικάλυψη του δαπέδου µπορεί να είναι φυσικές λιθόπλακες, πλάκες µαρµάρου, κεραµικά πλακάκια, µοκέτα, παρκέ, ελαστικά πατώµατα. Απαιτεί-ται καλή επαφή της τελικής αυτής στρώσης µε το θερµαινόµενο δάπεδο για να επιτυγχάνεται επαρκής αγωγιµότητα και ικανοποιητική θερµική απόδοση µε χαµηλές θερµοκρασίες νερού. Η εφαρµογή διαφόρων τελικών επικαλύψεων δαπέδου, όπως προτείνεται από ένα κατασκευαστή, φαίνεται στην Εικόνα 8.


153

Μοκέτα Φυσικές ή τεχνητές πλάκες Παρκέ Ελαστικό

Εικόνα 8: Εφαρµογή διαφόρων επικαλύψεων δαπέδου Οι µοκέτες πρέπει να έχουν θερµική αντίσταση έως 0,15 m2K/W. Επίσης πρέπει να γίνεται ολική κόλληση της επιφάνειας για να εξασφαλίζεται καλή αγωγιµότητα. Το παρκέ τοποθετείται κολλητό. Το υλικό του πρέπει να είναι σύµφωνο µε τις απαιτήσεις του DIN 18356. To υπόλοιπο υγρασίας δεν πρέπει να υπερβαίνει το 10% και η θερµική αντίσταση τα 0,15 m2K/W. Τα ελαστικά δάπεδα πρέπει να τοποθετούνται µε κόλληση, µε τη χρήση κα-τάλληλης κόλλας, σε όλη την επιφάνεια του δαπέδου. Οι αρµοί πρέπει να ε-νώνονται µε αυτογενή συγκόλληση. Ειδικές προδιαγραφές εφαρµόζονται σε δάπεδα χώρων µε µεγάλα φορτία, καθώς και σε δάπεδα χώρων ειδικών χρήσεων.

3. Θερµική άνεση Για να εξασφαλίζεται ικανοποιητική άνεση των κατοίκων του θερµαινόµενου χώρου πρέπει να λαµβάνονται υπόψη οι απαιτήσεις γενικής θερµικής άνεσης (PMV-PPD, λειτουργική θερµοκρασία) και τοπικής θερµικής άνεσης (θερµο-κρασία δαπέδου, κατακόρυφη κατανοµή θερµοκρασίας, ασυµµετρία θερµο-κρασίας ακτινοβολίας, ρεύµατα αέρος. Οι δύο βασικές παράµετροι θερµικής άνεσης είναι η θερµοκρασία του αέρα και η µέση θερµοκρασία ακτινοβολίας. Η συνδυασµένη επίδρασή τους εκφρά-ζεται από την λειτουργική θερµοκρασία, η οποία για χαµηλές ταχύτητες αέρα µπορεί να προσεγγισθεί από τη µέση τιµή των δύο αυτών θερµοκρασιών.


154

Στις θερµάνσεις δαπέδου µπορεί να επιτευχθεί το ίδιο επίπεδο λειτουργικής θερµοκρασίας µε χαµηλότερη κατά 1 – 1,5 Κ θερµοκρασία αέρα, συγκρινόµε-νη µε άλλα συστήµατα θέρµανσης.

3.1 Θερµοκρασία επιφανείας δαπέδου Η θερµοκρασία επιφανείας δαπέδου σύµφωνα µε τα διεθνή πρότυπα συνι-στάται να βρίσκεται στην περιοχή 19-29 °C στις ζώνες παραµονής δωµατίων µε κατοίκους καθιστούς ή όρθιους και µε κανονικά παπούτσια. Για θέρµανση η µέγιστη θερµοκρασία είναι 29°C και για ψύξη η ελάχιστη 19 °C. Οι θερµο-κρασίες αυτές θέτουν όρια στην ικανότητα των συστηµάτων δαπέδου. Το Ευ-ρωπαϊκό πρότυπο ΕΝ 1264 επιτρέπει σε περιµετρικές ζώνες έξω από την περιοχή παραµονής και σε απόσταση µέχρι 1 m από τους εξωτερικούς τοί-χους ή παράθυρα µέγιστη θερµοκρασία δαπέδου 35 °C. Σε χώρους όπου οι κάτοικοι µπορεί να έχουν γυµνά πόδια, όπως λουτρά, πισίνες, χώροι ένδυ-σης, η βέλτιστη θερµοκρασία δαπέδου εξαρτάται από το υλικό του δαπέδου. Οι προτεινόµενες θερµοκρασίες της επιφανείας δαπέδου για διάφορους χώ-ρους δίνονται στον Πίνακα 1.

Θερµοκρασία Επιφανείας ∆απέδου Είδος χώρου Θερµοκρασία °C Χώροι παραµονής και εργασίας 29 Κουζίνες 29 Λουτρό 33 Χώροι κυκλοφορίας (διάδροµοι, προθάλαµοι) 27 Ιατρεία, εξεταστήρια 28 Θάλαµοι ασθενών 28 Εκκλησίες 29 Περιµετρικές ζώνες 35

Πίνακας 1: Θερµοκρασίες δαπέδου

3.2 Κατακόρυφη κατανοµή θερµοκρασίας στο χώρο Ένα από τα κύρια χαρακτηριστικά της θέρµανσης δαπέδου είναι η οµοιόµορ-φη κατανοµή θερµοκρασίας από το δάπεδο προς την οροφή. Στην Εικόνα 9 φαίνεται η κατακόρυφη κατανοµή θερµοκρασίας µετρηµένη σε πειραµατικό δωµάτιο, µε φορτίο θέρµανσης 50 W/m2, για τέσσερα διαφορετι-κά συστήµατα θέρµανσης: θέρµανση δαπέδου, θέρµανση µε επίπεδα σώµατα χαµηλής θερµοκρασίας κάτω από τα παράθυρα, θέρµανση µε χαµηλά σώµα-τα συναγωγής κάτω από τα παράθυρα και θέρµανση µε αέρα προσαγόµενο στον πίσω (εσωτερικό) τοίχο. Τα συστήµατα µε την µεγαλύτερη συναγωγή έχουν και τις µεγαλύτερες διαφορές θερµοκρασίας. Ως βασική θερµοκρασία αναφοράς στις µετρήσεις αυτές έχει ληφθεί λειτουργική θερµοκρασία 22 °C σε ύψος 1,10 m.

3.3 Ασυµµετρία θερµοκρασίας ακτινοβολίας και ρεύµατα αέρα Η ασυµµετρία της θερµοκρασίας ακτινοβολίας σπανίως αποτελεί πρόβληµα στα σύγχρονα καλά θερµοµονωµένα κτίρια. Αυτή µπορεί να προβλεφθεί και να αντιµετωπισθεί από τη φάση του σχεδιασµού.


155

Τα καθοδικά ρεύµατα αέρα λόγω ψυχρών εξωτερικών επιφανειών, κυρίως υαλοστασίων είναι µια άλλη αιτία που προξενεί δυσφορία. Η ταχύτητα καθό-δου του αέρα εξαρτάται από το ύψος του υαλοστασίου, το συντελεστή µετα-φοράς θερµότητας και την εξωτερική θερµοκρασία. Η µέγιστη αποδεκτή ταχύ-τητα είναι 0,18 m/s. Το πρόβληµα εµφανίζεται σε ψηλά υαλοστάσια σε συνδυ-ασµό µε χαµηλές εξωτερικές θερµοκρασίες ή ανεπαρκή θερµοµόνωση και α-ντιµετωπίζεται µε πρόσθετη θέρµανση κάτω από το υαλοστάσιο.

Εικόνα 9: Κατακόρυφη κατανοµή θερµοκρασίας για διάφορα συστήµατα θέρ-µανσης

4. Θερµική και ψυκτική ικανότητα δαπέδου Η ικανότητα θέρµανσης και ψύξης ενός συστήµατος δαπέδου εξαρτάται από την εναλλαγή θερµότητας µεταξύ της επιφανείας του δαπέδου και του χώρου µε συναγωγή και ακτινοβολία, από τη θερµική αγωγή µεταξύ της επιφανείας του δαπέδου και των σωλήνων νερού, δηλαδή από το υλικό επίστρωσης του δαπέδου, το πάχος του σκυροδέµατος, την απόσταση των σωλήνων καθώς και από τη µεταφορά θερµότητας από το νερό, δηλαδή από την παροχή και την διαφορά θερµοκρασίας του νερού.

4.1 Θερµική ισχύς δαπέδου Η θερµική ισχύς που αποδίδεται από την επιφάνεια του δαπέδου είναι

QFB = α·A·(tFB – ti) (1)

όπου QFB : Θερµική απόδοση, W

A : Επιφάνεια δαπέδου, m2

tFB : Θερµοκρασία επιφανείας δαπέδου, °C


156

ti : Θερµοκρασία αέρα χώρου, °C α : Συντελεστής µεταφοράς θερµότητας, W/m2K Ο συντελεστής µεταφοράς θερµότητας περιλαµβάνει την συναγωγή αconv και την ακτινοβολία αrad

α = αconv + αrad (2) και έχει στις συνθήκες σχεδιασµού περίπου σταθερή τιµή 11 W/m2K. Σε µι-κρότερες διαφορές θερµοκρασίας ο συντελεστής περιορίζεται σε 9 W/m2K. Από τη συνολική εναλλαγή πάνω από το µισό (αrad= 5,5 W/m2K) οφείλεται στην ακτινοβολία. Η ειδική θερµική απόδοση του δαπέδου είναι

qFB = QFB/A = α·(tFB – ti) (3)

Η µέγιστη θερµική απόδοση µιας ζώνης παραµονής σε χώρο µε εσωτερική θερµοκρασία 20 °C και θερµοκρασία δαπέδου 29 °C είναι περί τα 100 W/m2, ενώ µιας περιµετρικής ζώνη µε θερµοκρασία δαπέδου 35 °C είναι περί τα 165 W/m2. Σε ένα τυπικό δωµάτιο βάθους 4 m µε µια περιµετρική ζώνη πλάτους 1 m, η µέγιστη θερµική απόδοση είναι qFB = (165 + 3x100)/4 = 116 W/m2. Η µέγιστη αυτή θερµική απόδοση είναι ανεξάρτητη από την τελική επικάλυψη του δαπέδου, δεδοµένου ότι εξαρτάται µόνο από την θερµοκρασία της επιφα-νείας. Η απαιτούµενη όµως θερµοκρασία του νερού για να επιτευχθεί η από-δοση αυτή εξαρτάται από τη θερµική αντίσταση των στρώσεων που παρεµ-βάλλονται µεταξύ των σωλήνων και της επιφανείας του δαπέδου και των σω-λήνων και από την απόσταση µεταξύ των σωλήνων. Η απόδοση του συστήµατος συναρτήσει της θερµοκρασίας του δαπέδου µε παράµετρο τη θερµοκρασία του αέρα του χώρου δίνεται από τους κατασκευ-αστές των συστηµάτων θέρµανσης δαπέδου σε πίνακες ή διαγράµµατα. Επί-σης δίνεται η θερµική απόδοση του συστήµατος συναρτήσει της µέσης υπερ-θερµοκρασίας του νερού µε παράµετρο την απόσταση µεταξύ των σωλήνων, για µια τυπική κατασκευή δαπέδου. Η επίδραση της απόκλισης του πάχους του δαπέδου από το τυπικό και της τελικής επικάλυψης λαµβάνεται υπόψη µέσω συντελεστών διόρθωσης της θερµικής απαίτησης. Στην Εικόνα 10 δίνεται από τον κατασκευαστή το συνδυασµένο διάγραµµα της απόδοσης ενός τυπικού συστήµατος θέρµανσης δαπέδου. Στην Εικόνα 11 δίνονται από τον κατασκευαστή συντελεστές διόρθωσης για διάφορες επικαλύψεις δαπέδου και για απόκλιση από το κανονικό πάχος. Η µέση θερµοκρασία του νερού θέρµανσης tHm είναι

tHm = (tV +tR)/2 (4)


157

όπου tV : Θερµοκρασία νερού προσαγωγής, °C tR : Θερµοκρασία νερού επιστροφής, °C

Εικόνα10: ∆ιάγραµµα απόδοσης τυπικού συστήµατος θέρµανσης δαπέδου Η διαφορά θερµοκρασίας του νερού ∆t είναι

∆t = tV - tR (5) Από τις δύο αυτές σχέσεις η διαφορά θερµοκρασίας προκύπτει

∆t = 2(tV – tHm) = 2(tHm – tR) (6)

H µέση υπερθερµοκρασία του νερού θέρµανσης tuHm έναντι του χώρου είναι

tuHm = tHm – ti (7) Στην περίπτωση που η θερµική απόδοση του δαπέδου δεν επαρκεί για την θέρµανση του χώρου, πρέπει να προβλέπεται και συµπληρωµατική θέρµανση από άλλη πηγή για την πλήρη κάλυψη της απαίτησης του χώρου.

4.2 Ψυκτική ισχύς δαπέδου Κατά την ψύξη ο συντελεστής µεταφοράς θερµότητας από το δάπεδο είναι µόνο 7 W/m2K. Η µέγιστη ψυκτική ικανότητα για εσωτερική θερµοκρασία χώ-ρου 26 °C και θερµοκρασία δαπέδου 20 °C είναι 42 W/m2. Η ικανότητα αυτή είναι µικρή και δεν µπορεί να καλύψει τις απαιτήσεις χώρων µε άµεσο ηλια-σµό, όπου το φορτίο µπορεί να είναι πάνω από 100 W/m2.


158

Εικόνα 11: Συντελεστές διόρθωσης για επικαλύψεις δαπέδου και για απόκλιση πάχους

5. Σχεδιασµός κυκλωµάτων θέρµανσης Οι βασικές παράµετροι του σχεδιασµού είναι η διάταξη των κυκλωµάτων θέρ-µανσης, η απόσταση µεταξύ των σωλήνων, η διαφορά θερµοκρασίας προσα-γωγής – επιστροφής του νερού και η παροχή. Η ικανότητα θέρµανσης και ψύ-ξης ενός συστήµατος δαπέδου εξαρτάται από την εναλλαγή θερµότητας µετα-ξύ της επιφανείας του δαπέδου και του χώρου µε συναγωγή και ακτινοβολία, από τη θερµική αγωγή µεταξύ της επιφανείας του δαπέδου και των σωλήνων νερού, δηλαδή από το υλικό επίστρωσης του δαπέδου, το πάχος του σκυρο-δέµατος, την απόσταση των σωλήνων καθώς και από τη µεταφορά θερµότη-τας από το νερό, δηλαδή από την παροχή και την διαφορά θερµοκρασίας του νερού. Σε κάθε χώρο προβλέπεται χωριστό κύκλωµα νερού. Η διάταξη του κυκλώµα-τος και οι αποστάσεις των σωλήνων καθορίζονται από τα χαρακτηριστικά και τις θερµικές απαιτήσεις του χώρου. Σε χώρους µεγάλου εµβαδού µπορεί να απαιτηθούν περισσότερα κυκλώµατα. Σε χώρους µε µεγάλη ειδική θερµική απαίτηση µπορεί να προβλεφθεί µια πε-ριµετρική ζώνη υψηλότερης θερµοκρασίας, πλάτους έως 1 m από τον εξωτε-ρικό τοίχο, µε ένα χωριστό κύκλωµα υψηλότερης θερµοκρασίας νερού ή µι-


159

κρότερης απόστασης σωλήνων. Αυτό µπορεί επίσης να γίνει µε ένα κύκλωµα που διέρχεται πρώτα από την περιµετρική ζώνη µε µικρή απόσταση σωλήνων και στη συνέχεια από τον υπόλοιπο χώρο µε µεγαλύτερη απόσταση σωλή-νων, όπως φαίνεται στην Εικόνα 5. Η πτώση πίεσης του νερού καθορίζεται από το µήκος του κυκλώµατος, το οποίο δεν πρέπει να υπερβαίνει µια µέγι-στη τιµή που καθορίζεται από τον κατασκευαστή του συστήµατος, έτσι ώστε η πτώση πίεσης να περιορίζεται σε αποδεκτό επίπεδο. Η διάµετρος και ο τύπος του σωλήνα των κυκλωµάτων θέρµανσης καθορίζε-ται από τον κατασκευαστή κάθε συστήµατος θέρµανσης δαπέδου. Η παροχή νερού κάθε κυκλώµατος σχεδιάζεται µε µια διαφορά θερµοκρασίας προσαγω-γής - επιστροφής των 10 Κ. Αυτό, για µέγιστο µήκος κυκλώµατος 120 m, α-ντιστοιχεί σε µια πτώση θερµοκρασίας 1 Κ ανά 12 m µήκους σωλήνα. Για κυ-κλώµατα χώρων µε µεγάλο φορτίο η διαφορά θερµοκρασίας περιορίζεται στους 5 Κ, ώστε να αυξάνεται η µέση θερµοκρασία του νερού θέρµανσης και εποµένως η θερµική απόδοση. Στην περίπτωση αυτή, για να αποφευχθεί η µεγάλη πτώση πίεσης, το µήκος του κυκλώµατος πρέπει να είναι µικρότερο.

5.1 Παροχή νερού Η θερµική ισχύς που µεταφέρεται από το νερό στο σύστηµα δαπέδου είναι

Q = m·cp·(tV - tR) (8)

όπου Q : Θερµική ισχύς, W

m : Παροχή µάζας νερού θέρµανσης, kg/s cp : Ειδική θερµότητα νερού, 4180 J/kg tV : Θερµοκρασία νερού προσαγωγής, °C tR : Θερµοκρασία νερού επιστροφής, °C Εποµένως η παροχή µάζας του νερού προκύπτει

m = Q/[cp·(tV - tR)] = Q/(cp ∆t) (9) και µε αντικατάσταση της τιµής της ειδικής θερµότητας

m = Q/(4180 ∆t) kg/s = Q/(1,16 ∆t) kg/h (10)

5.2 Πτώση πίεσης νερού Η συνολική πτώση πίεσης του νερού σε ένα κύκλωµα θέρµανσης δαπέδου είναι

∆p = ∆pR + ∆pV (11) όπου ∆pR είναι η γραµµική πτώση πίεσης στο σωλήνα του κυκλώµατος και ∆pV οι τοπικές πτώσεις πίεσης στα όργανα διανοµής του κυκλώµατος (δια-κόπτες κλπ).


160

Εικόνα 12: Γραµµική πτώση πίεσης σε σωλήνα Είναι

∆pR = L·R (12) ∆pV = Σ∆pi (13)

Η γραµµική πτώση πίεσης R του σωλήνα δίνεται από τους κατασκευαστές σε διαγράµµατα, συναρτήσει της παροχής νερού, Εικόνα 12 Το µήκος του σωλήνα του κυκλώµατος L υπολογίζεται από το εµβαδόν του θερµαινόµενου δαπέδου ΑFB και την πραγµατική απαίτηση σωλήνα r, η οποία δίνεται σε m/m2 συναρτήσει της απόστασης των σωλήνων στην Εικόνα 7, LΗΚ = r ΑFB. Στο µήκος αυτό προστίθεται και το µήκος από την αρχή του κυκλώµα-τος µέχρι την είσοδο στο χώρο LZ = 2S, όπου S η διαδροµή από το συλλεκτο-διανοµέα, σε ύψος περίπου 0,90 m από το δάπεδο, µέχρι την είσοδο στο χώ-ρο.

L = LΗΚ + LZ (14) Οι τοπικές πτώσεις πίεσης στα όργανα διανοµής (δικλίδες προσαγωγής και επιστροφής) του κυκλώµατος δίνονται σε διαγράµµατα από τους κατασκευα-στές, Εικόνα 13 και Εικόνα 14, συναρτήσει της παροχής νερού.


161

Εικόνα 13: Πτώση πίεσης σε θερµοστατική δικλίδα προσαγωγής Η πτώση πίεσης στα κυκλώµατα ενός σταθµού διανοµής πρέπει να εξισορ-ροπηθεί, προκειµένου οι ροές να είναι οι σχεδιαζόµενες. Για να επιτευχθεί αυ-τό τοποθετείται στο συλλέκτη επιστροφής ρυθµιστική δικλείδα µε ενδείξεις στραγγαλισµού της ροής. Στο διανοµέα προσαγωγής τοποθετείται δικλίδα δι-ακοπής απλή ή θερµοστατική.

Εικόνα 14: Πτώση πίεση σε ρυθµιστική δικλίδα επιστροφής


162

Στην Εικόνα 15 φαίνεται ένας σταθµός διανοµής σε ερµάριο που περιλαµβά-νει διανοµέα προσαγωγής µε θερµοστατικές δικλίδες και συλλέκτη επιστρο-φής µε ρυθµιστικές δικλίδες.

Εικόνα 15: Σταθµός διανοµής συστήµατος θέρµανσης δαπέδου

6. ∆ιαδικασία υπολογισµού θέρµανσης δαπέδου Ο υπολογισµός της θέρµανσης δαπέδου, δηλαδή του τµήµατος της εγκατά-στασης µετά το σταθµό διανοµής, είναι µια διαδικασία που βασίζεται σε απο-δόσεις και λοιπά χαρακτηριστικά των κατασκευαστικών στοιχείων του συστή-µατος που παρέχονται από τον κατασκευαστή. Κάθε εταιρία έχει τη δικιά της µέθοδο υπολογισµού, η οποία υποστηρίζεται συνήθως από εγχειρίδια και ει-δικά προγράµµατα λογισµικού. Η διαδικασία υπολογισµού περιλαµβάνει γενικά τον υπολογισµό των θερµι-κών απαιτήσεων των χώρων, τους υπολογισµούς αποδόσεων ανά χώρο και τους υπολογισµούς παροχών και πτώσεων πίεσης ανά κύκλωµα θέρµανσης. Η διαδικασία υπολογισµού, όπως προτείνεται από µια εταιρία κατασκευής, περιγράφεται συνοπτικά στη συνέχεια. ∆ιευκρινίζεται ότι η διαδικασία αυτή και τα στοιχεία που παρέχονται δεν αποτελούν εργαλείο σχεδιασµού εγκαταστά-σεων, αλλά διδακτικό βοήθηµα για την κατανόηση του συστήµατος. Οι υπο-λογισµοί γίνονται σε ειδικό φύλλο (Εικόνα 16). Για τον υπολογισµό µελέτης και το σχεδιασµό κατασκευής εγκαταστάσεων πρέπει ο µελετητής να συνεργάζεται µε τον κατασκευαστή του συστήµατος θέρµανσης δαπέδου που θα επιλεγεί, έτσι ώστε να εξασφαλίζεται η πιστοποι-ηµένη εφαρµογή του συστήµατος και η παροχή των απαιτούµενων εγγυήσε-ων από τον κατασκευαστή.


163

6.1 Θερµικές απαιτήσεις 1. Υπολογισµός θερµικών απαιτήσεων: Οι θερµικές απαιτήσεις των χώρων υπολογίζονται µε βάση ένα αποδεκτό κανονισµό, όπως το DIN 4701. 2. ∆ιορθώσεις των θερµικών απαιτήσεων: Στις θερµικές απαιτήσεις κάθε χώρου, όπως υπολογίζονται µε βάση τον κανονισµό • δεν γίνεται προσαύξηση λόγω διακοπών λειτουργίας, • παραλείπονται οι απώλειες του χώρου από το δάπεδο, δεδοµένου ότι

αυτές καλύπτονται απευθείας από το σύστηµα. Σηµειώνεται ότι οι απώ-λειες αυτές περιλαµβάνονται στον υπολογισµό του λέβητα.

6.2 Υπολογισµοί ανά χώρο 1. Στοιχεία χώρου: Καθορίζονται από τα σχέδια τα στοιχεία κάθε χώρου, όπως συνολικό εµβαδόν A, εµβαδόν εσωτερικής ζώνης AV, εµβαδόν περιµε-τρικής ζώνης ARZ (A= AV+ ARZ). 2. Θερµοκρασίες: Επιλέγονται οι θερµοκρασίες αέρα του χώρου ti, δαπέδου εσωτερικής ζώνης tFb-V και δαπέδου περιµετρικής ζώνης tFb-R (Πίνακας 1). 3. Θερµική απαίτηση του χώρου: Από τη συνολική θερµική απαίτηση και το συνολικό εµβαδόν και του χώρου υπολογίζεται η ειδική θερµική απαίτηση q=Q/A. 4. Θερµική ισχύς δαπέδου του χώρου: Με βάση τις επιλεγµένες θερµοκρα-σίες υπολογίζονται (διάγραµµα της Εικόνας 10) η κανονική θερµική απόδοση του δαπέδου qV max, QNutz= qV max·A και εφόσον αυτή δεν επαρκεί για την κά-λυψη της θερµικής απαίτησης του χώρου (Q>QNutz ), η απόδοση της περιµε-τρικής ζώνης qRZ max, η πρόσθετη θερµική απαίτηση από την περιµετρική ζώ-νη ∆QRZ=Q-QNutz, η πρόσθετη ειδική θερµική απαίτηση της περιµετρικής ζώ-νης ∆qRZ=∆QRZ / ARZ και η συνολική ειδική θερµική απαίτηση της περιµετρικής ζώνης qRZ=qV max+ ∆qRZ. Για να καλύπτεται η θερµική απαίτηση του χώρου πρέπει qRZ<=qRZ max. 5. Υπόλοιπη θερµική απαίτηση χώρου: Στην περίπτωση που δεν καλύπτε-ται η θερµική απαίτηση του χώρου υπολογίζονται η µέγιστη απόδοση της ε-σωτερικής ζώνης QV max=qV max·AV, η µέγιστη απόδοση της περιµετρικής ζώ-νης QRZ max=qRZ max·ARZ και η µέγιστη συνολική θερµική απόδοση του δαπέ-δου του χώρου QGes= QV max+ QRZ max. Η υπόλοιπη θερµική απαίτηση του χώ-ρου, η οποία πρέπει να καλυφθεί από άλλη πηγή θέρµανσης, είναι QRest=Q-QGes. 6. Συντελεστές διόρθωσης: Υπολογίζονται οι προσαυξήσεις των θερµικών απαιτήσεων των χώρων q λόγω των αποκλίσεων από τα στοιχεία του δαπέ-δου αναφοράς στο οποίο αναφέρονται τα διαγράµµατα ή οι πίνακες αποδό-σεων. • Γίνεται προσαύξηση για πάχη δαπέδων αποκλίνοντα από το πάχος α-

ναφοράς των 40 mm, σύµφωνα µε το συντελεστή f1 του διαγράµµατος της Εικόνας 11.


164

• Ακολουθεί προσαύξηση λόγω της επικάλυψης του δαπέδου, σύµφωνα µε τους συντελεστές f2 του διαγράµµατος της Εικόνας 11.

Ο συνολικός συντελεστής προσαύξησης f=f1·f2 εφαρµόζεται στην ειδική θερµι-κή απαίτηση του χώρου q για να υπολογιστεί η διορθωµένη ειδική θερµική απαίτηση qΚ= f·q που θα εφαρµοσθεί στους υπολογισµούς των κυκλωµάτων θέρµανσης, προκειµένου να ληφθούν υπόψη οι υψηλότερες απαιτήσεις έναντι του δαπέδου αναφοράς λόγω της επίδρασης του πρόσθετου πάχους πλάκας και της τελικής κάλυψης.

6.3 Υπολογισµοί ανά κύκλωµα 1. Θερµοκρασία νερού: Υπολογίζεται αρχικά η διορθωµένη θερµική απαίτη-ση του κυκλώµατος του χώρου qΚ=f1·f2·q και επιλέγεται η απόσταση τοποθέ-τησης των σωλήνων και η µέση υπερθερµοκρασία του νερού tuHm του κυκλώ-µατος (διάγραµµα της Εικόνας 10). Στη συνέχεια υπολογίζεται η µέση θερµο-κρασία του νερού tHm=tuHm+ti. 2. Μήκος σωλήνα: Υπολογίζεται το πραγµατικό µήκος σωλήνα στην επιφά-νεια του θερµαινόµενου δαπέδου LΗΚ = r ΑFB, το µήκος προσαγωγής του σω-λήνα LZ και το συνολικό µήκος L = LΗΚ + LZ . Πρέπει L <= LΗmax (120 m). 3. Πτώση θερµοκρασίας νερού: Η πτώση της θερµοκρασίας του νερού υ-πολογίζεται από το µήκος του κυκλώµατος µε την παραδοχή πτώσης 1 Κ ανά 12 m µήκους σωλήνα ∆t=L/12. 4. Παροχή µάζας νερού: Από τη διορθωµένη θερµική απαίτηση QK= qΚ·A και τη διαφορά θερµοκρασίας ∆t υπολογίζεται η παροχή µάζας νερού m=Q/(1,16∆t) = Q·0,86/∆t του κυκλώµατος. 5. Πτώση πίεσης του κυκλώµατος: Από το διάγραµµα παροχής-πτώσης πίεσης του σωλήνα (Εικόνα 12) ευρίσκεται η πτώση πίεσης R ανά m µήκους σωλήνα και στη συνέχεια υπολογίζεται η συνολική πτώση πίεσης ∆pR = L·R. Κατόπιν ευρίσκεται η πτώση πίεσης της βαλβίδας προσαγωγής ∆pV (Εικόνα 13) και η συνολική πτώση πίεσης ∆p=∆pR+∆pV του κυκλώµατος. Αφού υπο-λογισθούν οι πτώσεις πίεσης όλων των κυκλωµάτων του σταθµού διανοµής ευρίσκεται το κύκλωµα µε τη µεγαλύτερη πτώση πίεσης ∆pmax και τα υπόλοι-πα κυκλώµατα στραγγαλίζονται µε κατάλληλη ρύθµιση της βαλβίδας επιστρο-φής ώστε να έχουν όλα την αυτή πτώση πίεσης, ίση µε τη µέγιστη. Η ρύθµιση γίνεται µε βάση τη διαφορά ∆pmax-∆p κάθε κυκλώµατος µε τη βοήθεια του δια-γράµµατος πτώσης πίεσης της ρυθµιστικής βαλβίδας επιστροφής (Εικόνα 14).


165

Βιβλιογραφία

1. Recknagel-Sprenger-Hönmann, Taschenbuch für Heizung + Klima Technik, Oldenbourg 92/93.

2. ASHRAE Handbook, 2001 Fundamentals. 3. ASHRAE Handbook, 2000 HVAC Systems and Equipment. 4. Buderus, Handbuch für Heizungs-Technik, Beuth 1994. 5. BS EN 1264-1,2,3,4: Floor Heating Systems and Components. 6. Bjarne W. Olesen, Radiant Floor Heating In Theory and Practice,

ASHRAE Journal, July 2002. 7. THYSSEN POLYMER GMBH, Gabotherm CONSTRUCTA Flächenhei-

zungs-System, Technische Information. 8. Gabotherm, Gabotherm HEATING SYSTEMS, gaboflex SANITATION

SYSTEMS, Technical Information. 9. Polytherm, Warmasser Fussbodenheizung. 10. ROTEX, ΕΝ∆Ο∆ΑΠΕ∆ΙΑ ΘΕΡΜΑΝΣΗ VARIO PERFECT, Τεχνικό εγ-

χειρίδιο.


166

Εικόνα 14: Φύλλο υπολογισµού θέρµανσης δαπέδου


167

ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ: ΠΑΡΑ∆ΕΙΓΜΑΤΑ


168

1. ΑΡΙΘΜΗΤΙΚΑ ΠΑΡΑ∆ΕΙΓΜΑΤΑ 1.1 Να ευρεθεί η θεωρητική ειδική θερµική απόδοση του δαπέδου χώρου µε ti =22 °C και tFB =28 °C. Λύση Από τη σχέση (3) µε KmW11α 2=

22iFBFB mW66mW22)(2811)t(taq =−×=−⋅=

1.2 Να ευρεθεί η απαιτούµενη θερµοκρασία δαπέδου χώρου µε ειδική θερ-µική απαίτηση 2mW100q = και 20ti = °C. ΛύσηΠρέπει qqFB =Από τη σχέση (3)

1110020

αqtt iFB +=+= °C = 29 °C

1.3 Σε ένα κύκλωµα ενδοδαπέδιας θέρµανσης είναι tv=45 °C, tuHm =21 °C και ti =20 °C. Ζητούνται τα µεγέθη ∆t, tHm, tR. ΛύσηΑπό τη σχέση (7)

2021ttt iuHmHm +=+= °C = 41 °C Από τη σχέση (6)

41)(452)t(t2∆t Hmv −×=−⋅= °C = 8 °C Από τη σχέση (5)

845∆ttt vR −=−= °C = 37 °C 1.4 Κύκλωµα θέρµανσης δαπέδου έχει ισχύ 1400 W και ∆t = 8 °C. Να υπο-λογισθεί η απαιτούµενη παροχή νερού. Λύση Από τη σχέση (10)

hkg150,501204/80,86/81400∆t0.86Q∆t)(1,16Qm ==×=⋅==& 1.5 Κύκλωµα ενδοδαπέδιας θέρµανσης έχει παροχή νερού 200 kg/h και µήκος 100 m. Ζητείται η γραµµική πτώση πίεσης. Λύση Από το διάγραµµα της εικόνας 12 για hkg200m =& είναι Pa/m130R =Από τη σχέση (12)

130100RL∆pR ×=⋅= Pa13000Pa =


169

2. ΠΑΡΑ∆ΕΙΓΜΑ ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΥ Να υπολογιστούν τα κυκλώµατα ∆ωµάτιο 1 – 1470 W – 20 m2

∆ωµάτιο 2 – 1440 W – 20 m2

∆ωµάτιο 3 – 1425 W – 13 m2

∆ωµάτιο 4 – 685 W – 13 m2

∆ωµάτιο 5 – 715 W – 8 m2


170

∆ωµάτιο 1 – Κύκλωµα Νr 1 Θερµοκρασία 20°C 1. Θερµαινόµενη επιφάνεια δαπέδου

2Fb m20A =

2. Εσωτερική ζώνη

2ν m13,7A =

3. Εξωτερική ζώνη

2RZ m6,3A = 20)6,3(13,7 =+

4. Θερµοκρασία χώρου

20ti = °C Θερµοκρασία δαπέδου εσωτερικής ζώνης

29t eVerveilzon-Fb = °C Θερµοκρασία δαπέδου περιµετρικής ζώνης

31t Randzone-Fb = °C 5. Θερµική απαίτηση καθαρή

W1470Q = 6. Ειδική θερµική απαίτηση καθαρή

2

FbmW7573,5

201470

AQ

15q ≈====

7. Ειδική θερµική ισχύς δαπέδου κανονική maxVq

Από το διάγραµµα spFb qt −

για °C και °C είναι 29tFb = 20ti =2

maxV mW105q = 8. Κανονική θερµική ισχύς δαπέδου

W210020105Aq17Q FbmaxVFb =×=⋅=×= 9. Πρόσθετη ειδική θερµική ισχύς δαπέδου περιµετρικής ζώνης

maxRZq (όπως 7)


171

10. Πρόσθετη θερµική ισχύς δαπέδου περιµετρικής ζώνης

FbRZ QQ85∆Q −=−= εφόσον > Q FbQ 11. Πρόσθετη ειδική θερµική ισχύς δαπέδου περιµετρικής ζώνης

RZRZRZ A∆Q310∆q == 12. Συνολική ειδική θερµική ισχύς δαπέδου περιµετρικής ζώνης

maxRZRZmaxVRZ q∆qq117q ≤+=+= 13. Μέγιστη ισχύς εσωτερικής ζώνης

VmaxVmaxV Aq27Q ⋅=×= 14. Μέγιστη ισχύς περιµετρικής ζώνης

RZmaxRZmaxRZ Aq39Q ⋅=×= 15. Συνολική µέγιστη ισχύς

maxRZmaxVmaxGes QQ1413Q +=+= Υπόλοιπη θερµική απαίτηση

155QQQ maxesGRest −=+=

16. Συντελεστές διόρθωσης Μπετόν πάχους 40 mm πάνω από σωλήνες. ∆ιάγραµµα πάχους - συντελεστή f1=1,0 17. Επίστρωση δαπέδου Χαλί µε πάχος 7 mm, λ=0,07. ∆ιάγραµµα πάχους – συντελεστή f2=1,48 18. ∆ιορθωµένη θερµική απαίτηση

221K mWqff61716q ⋅⋅=××=

22 mW110mW111751,481,0 ≅=××= Απόσταση σωλήνων 20 cm Από διάγραµµα qtHm − 27tuHm = °C 19. Μέση θερµοκρασία νερού

472027tt419t uHmiHm =+=+=+= °C 20. Μήκος σωλήνα κυκλώµατος


172

Μήκος θερµαντικής επιφάνειας m100m20mm5L 22

Fb =×= Μήκος προσαγωγής

m10m52Lz =×= Συνολικό µήκος

m11010100L =+= < m120max 21. Πτώση θερµοκρασίας νερού

K91211012L∆t ≈== 22. ∆ιορθωµένη θερµική απαίτηση

hKcal189018920,8611020hKcal0,86181

W181qAQ KFbK

≈=××==××=

=×=⋅=

Παροχή νερού hkg21091890hkg2122

∆tQm K ====&

23. Πτώση πίεσης σε 1 m σωλήνα

hkg210m =& Από διάγραµµα Rm−& Ρα145R = 24. Συνολική πτώση πίεσης σωλήνα

Pa15950145110Pa2320LR∆pR

=×=×=⋅=

< mmWS1595= mmWSmax2000 25. Πτώση πίεσης βαλβίδας διακοπής

Ανοικτή βαλβίδα για hkg210m =& Από διάγραµµα Pa1050∆pR = 26. Συνολική πτώση πίεσης κυκλώµατος

Pa 17000105015950

2524∆p∆p∆p νR

=+=

+=+=

27. Απαιτούµενη πτώση πίεσης βαλβίδας ρύθµισης

26∆p∆p∆p∆p maxmax −=−= Από διάγραµµα.


173

∆ΩΜΑΤΙΟ 4 – ΚΥΚΛΩΜΑ Νr 4

ερµοκρασία 18°C

3.

. °C

°C

.

.

Θ

1. 2Fb m13A =

2. 2VFb, m8A =

2

RZFb, m5A =

4 18ti =

29t VFb, =

31t RZFb, = °C

5 W685Q =

6

2

FbmW5552,6

13685

15

AQq ≈====

. Για °C και °C

Από διάγραµµα

7 29t VFb, = 81ti =

qtFb −2

maxV mW128q = 8. 1281371qAQ maxVFbν ×=×=⋅=

W16651664 ≈=

9. έως 5. <

6. Πάχος δαπέδου πάνω από σωλήνες 40 mm.

1 Q vQ

0Q estR =

1Από διάγραµµα συντ. διόρθωσης 1,0f1 = 17. Επίστρωση δαπέδου µε PVC, πάχους 3 mm και λ=0,23

Από διάγραµµα συντ. διόρθωσης 1,07f2 = 18. 61716qffq 21K ××=⋅⋅=

2mW6058,8551,071,0 ≈=××=


174

19. Από διάγραµµα µε qtH − 2u mW60q =

Απόσταση σωλήνων 20 cm και 14tuHm = °C 321418194ttt uHmiHm =+=+=+= °C

20. Μήκος σωλήνα θερµ. επιφάνειας

m651351mm5ArL 2FbFb =×=×=⋅=

Μήκος σωλήνα οδεύσεων (προσαγωγή + επιστροφή) m632Lz =×=

Συνολικό µήκος m71665LLL zFb =+=+= <120 m

21. ∆t νερού

K65,9127112L∆t ≈=== 22. W181qAQ KFbK ×=⋅=

hkcal0,86181 ××= hkcal670670,80,866013 ≈=××=

Παροχή νερού

hkg110111,66

670

hkg211,0

22∆tC

Qmp

κ

≈==

×=

⋅=&

23. Για hkg110m =&

Από διάγραµµα Rm−& Pa48R =

24. 71482023LR∆pR ×=×=⋅= Pa34103408 ≈=

25. Για hkg110m =&

Από διάγραµµα βαλβίδας Pa400∆pv =

26. 2524∆p∆p∆p vR +=+= Pa38104003410 =+=

mmWS381= < mmWS2000Απαίτηση ∆p βαλβίδας ρύθµισης=

Pa13190381017000∆pmax∆p =−=−

Από διάγραµµα βαλβίδας επιστροφής για hkg110m =& Ρύθµιση 1,9.


175


176

3. ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΚΑ ∆ΙΑΓΡΑΜΜΑΤΑ ΕΓΚΑΤΑΣΤΑΣΕΩΝ

Λέβητας υψηλών θερµοκρασιών


177

Συνδυασµός µε θερµαντήρα νερού χρήσης

Συνδυασµός µε θερµαντικά σώµατα


Documents

9-ΘΕΡΜΑΝΣΗ ΔΑΠΕΔΟΥ