Załóż konto na portalu i bezpłatnie pobierz wydanie Rynku Instalacyjnego 7-8/2018

Porównawcza analiza metod obliczania temperatury powierzchni podłogi grzejnej

Comparative analysis of methods for calculating the surface temperature of a heating floor
Rozkład temperatury w podłodze grzejnej
Rozkład temperatury w podłodze grzejnej
Rys. Redakcja RI

Projektant instalacji ogrzewania podłogowego ma do dyspozycji szeroki zakres metod obliczeniowych oraz wspomagających je narzędzi. Metody te różnią się zakresem danych wejściowych i wyjściowych oraz pracochłonnością, dając jednak bardzo zbliżone wartości temperatury powierzchni podłogi. Najszybsza jest metoda oparta na normie PN-EN 1264, na której opiera się wiele narzędzi do projektowania, w tym producentów systemów ogrzewania podłogowego. Z kolei symulacje CFD umożliwiają dokładniejszą analizę i mogą być stosowane do testowania nowych rozwiązań.

Ze względu na ich liczne zalety [1, 10, 14] systemy wodnego ogrzewania podłogowego są chętnie stosowane w nowo budowanych budynkach mieszkalnych i użyteczności publicznej. Podstawą do uzyskania zamierzonych efektów w postaci energooszczędności oraz komfortu cieplnego podczas późniejszej eksploatacji takich systemów jest ich poprawne zaprojektowanie. W tym celu stosuje się wytyczne normy PN-EN 1264 [11, 12] i oparte na tych normach poradniki z wytycznymi producentów konkretnych systemów [5, 8, 9, 13, 15] oraz metodę trapezów (zwaną także metodą oporów zastępczych) [6] lub komputerowe programy symulacyjne [2]. 

Dla użytkownika jednym z najistotniejszych parametrów użytkowych systemu ogrzewania podłogowego jest wartość temperatury na powierzchni podłogi. W niniejszej pracy przedstawiono obliczenia tej temperatury w przykładowym pomieszczeniu mieszkalnym [14]. Przeprowadzono je według algorytmu przedstawionego w [13] opracowanego na podstawie normy PN-EN 1264, metody trapezów oraz symulacji w programie ANSYS. Dla wszystkich trzech przypadków przyjęto te same założenia fizyczne. Zastosowane metody charakteryzują się różnymi wymaganiami względem niezbędnych danych wejściowych i różną pracochłonnością.

Czytaj też: Rozdzielacze i grupy pompowe, czyli o stabilnej instalacji ogrzewczej >>

Model obliczeniowy

Podłoga

Obliczenia przeprowadzono dla grzejnika podłogowego przeznaczonego do ogrzewania pomieszczenia o wymiarach 5×3 m. Projektowe obciążenie cieplne wg PN-EN 12831 wynosi 800 W, z czego 10% stanowią straty ciepła przez podłogę. Jest to pomieszczenie dla stałego przebywania ludzi, zatem gęstość strumienia ciepła źródła nie powinna przekraczać q = 100 W/m2. Pokój znajduje się nad pomieszczeniem o tej samej temperaturze wewnętrznej. Zgodnie z zaleceniami normy PN-EN 1264 [11, 12] warstwa izolacji cieplnej występująca w konstrukcji podłogi grzejnej dla takiego wariantu powinna zapewniać opór cieplny o minimalnej wartości 0,75 (m2 ∙ K)/W. Materiał izolacyjny do budowy podłogi grzejnej wybrano na podstawie [13]. Przekrój stropu z grzejnikiem podłogowym przedstawia rys. 1, a dane materiałowe tabela 1. Do realizacji projektu wybrano rury Purmo 17×2. Przewody grzejne pokryto jastrychem cementowym. Warstwę wykończeniową stanowią panele podłogowe, co ogranicza wartość temperatury powierzchni podłogi do 26°C. Założono także, że temperatura czynnika grzewczego na zasilaniu i powrocie oraz temperatura obliczeniowa w pomieszczeniu wynoszą odpowiednio: 40, 30 oraz 20°C.

Rys. 1. Przekrój stropu z podłogą grzejną Tab. 1. Dane materiałowe warstw stropu
Rys. 1. Przekrój stropu z podłogą grzejną
Tab. 1. Dane materiałowe warstw stropu

Wężownica

Na podstawie wartości podanych powyżej, w oparciu o [13] dobrano rozstaw przewodów grzejnych: T = 0,150 m. Według [13] dla tego rozstawu jednostkowe zużycie rur grzejnych wynosi 6,5 m/m2, co daje ich łączną długość w samym pomieszczeniu równą 97,5 m. Dodając 10 m długości przyłącza, całkowita długość pętli L = 107,5 m i jest mniejsza od wartości maksymalnej dla rur 17×2 wynoszącej 120 m. Na rys. 2 przedstawiono rozkład wężownicy w pomieszczeniu. Taki sam układ przyjęto także w pozostałych wariantach.

Rys. 2. Rozkład wężownicy w pomieszczeniu
Rys. 2. Rozkład wężownicy w pomieszczeniu

Literatura

  1. Biernacka Beata, Ogrzewanie płaszczyznowe – wybrane przesłanki wyboru systemu, „Rynek Instalacyjny” nr 9/2014, s. 30–32, http://www.rynekinstalacyjny.pl/artykul/id3755,ogrzewanie-plaszczyznowe-wybrane-przeslanki-wyboru-systemu.
  2. Cieślak-Włosek Anna, Rozkład temperatury w przegrodzie budowlanej przy zastosowaniu wodnego ogrzewania podłogowego, „Ciepłownictwo Ogrzewnictwo Wentylacja” nr 3/2005.
  3. Hobler Tadeusz, Ruch ciepła i wymienniki, PWT, Warszawa 1965.
  4. Kot Adam, Ogrzewanie podłogowe. Algorytm na podłogówkę, „Magazyn Instalatora” nr 4/2004, https://www.instalator.pl/2014/04/ogrzewanie-podogowe-algorytm-na-podogowk/.
  5. Mroczek Włodzimierz, Ciuchnowicz Marcin, Instrukcja projektowania i montażu instalacji sanitarnych z rur wielowarstwowych (PE-AL-PE) systemu KISAN, Piaseczno 2011, http://kisan.fober.pl/wp-content/uploads/2018/ 01/02instrukcja2011_pol_internet1110.indd_.pdf.
  6. Muniak Damian, Grzejniki w wodnych instalacjach grzewczych. Konstrukcja, dobór i charakterystyki cieplne, Wydawnictwo WNT, Warszawa 2016.
  7. Ogrzewania podłogowe. Materiały do ogrzewnictwa, http://www.is.pw.edu.pl/~michal_strzeszewski/ioiw/trapezy.pdf.
  8. Ogrzewanie/chłodzenie płaszczyznowe Uponor. Poradnik techniczny, 2012, www.uponor.pl/-/media/country-specific/poland/download-centre/new_uploads/2-poradnik-techniczny-uponor-2012—rhc-cz1.pdf.
  9. Ogrzewanie i chłodzenie płaszczyznowe, Informacja techniczna 864621, Rehau, 2017, https://www.rehau.com/download/1899378/informacja-techniczna---ogrzewanie-i-chłodzenie-płaszczyznowe.pdf.
  10. Ojczyk Grzegorz, Ogrzewania płaszczyznowe od A do Z. Ciepła powierzchnia, „Magazyn Instalatora” nr 6/2015, https://www.instalator.pl/2015/06/ogrzewania-paszczyznowe-od-a-do-z-ciepa-powierzchnia/.
  11. PN-EN 1264-1:2011 Wbudowane płaszczyznowe wodne systemy ogrzewania i chłodzenia. Część 1: Definicje i symbole.
  12. PN-EN 1264-2+A1:2013-05 Wbudowane płaszczyznowe wodne systemy ogrzewania i chłodzenia. Część 2: Ogrzewanie podłogowe: Obliczeniowa i badawcza metoda określania mocy cieplnej. 
  13. Poradnik techniczny. Systemy ogrzewania i chłodzenia płaszczyznowego, 05/2016, Purmo, https://www.purmo.com/docs/Purmo-Poradnik-techniczny-systemy-ogrzewania-i-chlodzenia-plaszczyznowego-05-2016_PL.pdf.
  14. Stary Michał, Metody projektowania ogrzewania podłogowego, inżynierska praca dyplomowa, AGH w Krakowie, 2017.
  15. Systemy wodnego ogrzewania i chłodzenia płaszczyznowego. System KAN-therm. Poradnik ogrzewania podłogowego, 2014, http://pl.kan-therm.com/kan/upload/poradnik-ogrzewanie-podlogowe.pdf.
  16. Werner-Juszczuk Anna, The influence of thermal bridges on the operation of underfloor heating system, „Ekonomia i Środowisko” 2, 2018, p. 154–167, http://www.ekonomiaisrodowisko.pl/uploads/EiŚ%2065/12_werner.pdf.

streszczenie

Poprawne zaprojektowanie instalacji wodnego ogrzewania podłogowego wymaga użycia odpowiednich metod obliczeniowych. W artykule omówiono zastosowanie trzech metod do wyznaczania temperatury powierzchni podłogi grzejnej dla pomieszczenia mieszkalnego. Wykorzystano kolejno: algorytm oparty na normie PN-EN 1246, metodę trapezów (oporów zastępczych) oraz symulację numeryczną w programie ANSYS. Szczegółowo przedstawiono budowę podłogi grzewczej, dane fizyczne i geometryczne zastosowanych materiałów oraz założenia obliczeniowe. W pierwszym kroku zaprojektowano rodzaj i ułożenie rur grzejnych w podłodze. Następnie dla każdej z metod wyznaczono wartość temperatury na powierzchni podłogi w stanie ustalonym, uzyskując kolejno 25,1, 24,0 i 24,5°C. W żadnym przypadku nie przekroczono dopuszczalnej wartości 26°C. Zbieżność rezultatów potwierdza poprawność założeń, algorytmów oraz wykonanych obliczeń.



abstract

Comparative analysis of methods for calculating the surface temperature of a heating floor

The correct design of the water heating floor installation requires the use of appropriate calculation methods. The article discusses the use of these three methods for determining the surface temperature of a heating floor for an exemplary room. The algorithm based on the PN-EN 1246 standard, the trapezoidal method and numerical simulation in the ANSYS program were applied. The construction of the heating floor, physical and geometric data of the materials used and calculation assumptions are presented in detail. In the first step, the type of heating pipes was chosen and their arrangement in the floor was designed. Then, for each of the methods, the temperature value was determined on the floor surface in steady state, obtaining successively 25.1°C, 24.0°C and 24.5°C. In no case it exceeded the permissible value of 26°C. The convergence of results confirms the correctness of assumptions, algorithms and performed calculations.

Chcesz być na bieżąco? Czytaj nasz newsletter!

[ogrzewanie podłogowe, PN-EN 1264, metoda oporów zastępczych, CFD, ANSYS, ogrzewanie, instalacja wodna, podłoga grzejna]

Ten artykuł jest PŁATNY. Aby go przeczytać, wykup dostęp.
DOSTĘP ABONAMENTOWY
DOSTĘP SMS
Dostęp za pomocą SMS czasowo zawieszony







Reklamacje usługi prosimy zgłaszać przez formularz reklamacyjny
Masz już abonament - zaloguj się:
:
:
zapomniałem hasła
Nie posiadasz konta - kliknij i załóż »
Nie masz abonamentu - wykup dostęp:
Abonament umożliwia zalogowanym użytkownikom dostęp do wszystkich płatnych treści na naszym portalu.
Dostępne opcje abonamentowe:
Bezpłatny dostęp dla prenumeratorów magazynu (365 dni) - 0,00 zł
Dostęp do treści elektronicznych portalu rynekinstalacyjny.pl dla prenumeratorów miesięcznika "Rynek Instalacyjny", którzy mają opłaconą roczną prenumeratę papierową.
Bezpłatny dostęp dla prenumeratorów magazynu (730 dni) - 0,00 zł
Dostęp do treści elektronicznych portalu rynekinstalacyjny.pl dla prenumeratorów miesięcznika "Rynek Instalacyjny", którzy mają opłaconą 2-letnią prenumeratę papierową.
Pakiet: roczna prenumerata papierowa (10 numerów) + roczny dostęp do portalu - 130,00 zł
Prenumerata + dostęp do treści portalu ► ZAMÓW
Pakiet: dwuletnia prenumerata papierowa (20 numerów) + dwuletni dostęp do portalu - 240,00 zł
Prenumerata + dostęp do treści portalu ► ZAMÓW
Prenumerata edukacyjna - wersja papierowa + NOWOŚĆ: roczny dostęp do portalu - 90,00 zł
dla studentów: prenumerata + dostęp do treści portalu
Prenumerata elektroniczna (30 dni) - 18,00 zł
30-dniowy dostęp do wszystkich płatnych treści portalu
Prenumerata elektroniczna (365 dni) - 98,00 zł
Roczny dostęp do wszystkich płatnych treści portalu
Prenumerata elektroniczna (730 dni) - 180,00 zł
Dostęp dwuletni do wszystkich treści publikowanych w portalu
Bezpłatny dostęp dla prenumeratorów magazynu (30 dni) - 0,00 zł
Bezpłatny dostęp dla prenumeratorów magazynu (30 dni), tylko w ramach promocji redakcyjnych.
Regulamin korzystania z portalu RynekInstalacyjny.pl - zobacz regulamin
Uwagi prosimy zgłaszać na adres:
   30.09.2019

Komentarze

(0)

Wybrane dla Ciebie

 



Jak zapewnić bezpieczeństwo prac serwisowych » Któremu producentowi systemów grzewczych i wodociagowych zaufać »
bezpieczeństwo instalatora rury wielowarstwowe
czytam więcej » poznaj go dziś »

 


Zdradzamy sposób na projektowanie instalacji najwyższej jakości »

projektowanie

 



Z jakiego powodu tworzywa sztuczne zdominowały rynek wod-kan » Jak bez problemowo przeprowadzić iniekcję mikropali, kotew i gwoździ gruntowych »
bezpieczeństwo instalatora pomoc w projektowaniu
czytam więcej » poznaj go dziś »

 


Czy można dobrze odseparować wodę kanalizacyjną od gruntowej »

innowacyjne projektowanie

 



Poznaj bezpieczne systemy do dezynfekcji wody pitnej i basenowej » Jak zabezpieczyć wentylatory dachowe »
czysta woda wentylator dachowy
wiem więcej » spróbuj już dziś »

 


Jaka pompa ciepła zwalcza bakterię Legionella »

pompy ciepła

 



Czy łatwo zainstalować podwieszaną toaletę » Z jakego powodu ta pompa wyprzedza przyszłość »
podwieszana toaleta pompy ciepła
wiem więcej » wiem więcej »

 


Dodaj komentarz
Nie jesteś zalogowany - zaloguj się lub załóż konto. Dzięki temu uzysksz możliwość obserwowania swoich komentarzy oraz dostęp do treści i możliwości dostępnych tylko dla zarejestrowanych użytkowników naszego portalu... dowiedz się więcej »

Co Szperacz wyszperał ;-)

źle wykonana instalacja

Sztywniactwo i niechlujstwo - zobacz i skomentuj »

Dla tych, którzy szukają bardziej elektryzujących wrażeń Szperacz ma dziś coś specjalnego - rozdzielnia w toalecie.

zaślepka


TV Rynek Instalacyjny


 tv rynek instalacyjny
11/2019

Aktualny numer:

Rynek Instalacyjny 11/2019
W miesięczniku m.in.:
  • - Dobór wymienników płytowych
  • - Rekuperatory ścienne a prawo
Zobacz szczegóły
Dom Wydawniczy MEDIUM Rzetelna Firma
Copyright © 2011 - 2012 Grupa MEDIUM Spółka z ograniczoną odpowiedzialnością Spółka komandytowa, nr KRS: 0000537655. Wszelkie prawa w tym Autora, Wydawcy i Producenta bazy danych zastrzeżone. Jakiekolwiek dalsze rozpowszechnianie artykułów zabronione. Korzystanie z serwisu i zamieszczonych w nim utworów i danych wyłącznie na zasadach określonych w Zasadach korzystania z serwisu.
realizacja i CMS: omnia.pl