Introduktion till vattenburen golvvärme - Danfoss Värme

MAKING MODERN LIVING POSSIBLEIntroduktion till vattenburen golvvärmeDANFOSS HEATING SOLUTIONSHandbok

HandbokIntroduktion till vattenburen golvvärmeIntroduktion tillvattenburen golvvärmeUnder de senaste åren har golvvärme blivitalltmer populär. Detta beror på att golvvärmenerbjuder en mängd fördelar jämfört med traditionellauppvärmningsmetoder både i bostadshusoch i kontorsbyggnader.Samtidigt medför golvvärmen en del utmaningarsom måste övervinnas för att fördelarna med denska kunna tillvaratas. Därför är det viktigt att väljaden rätta lösningen med avseende på golvkonstruktionoch regleringsmetoder.Danfoss erbjuder ett heltäckande sortiment avprodukter för kompletta golvvärmesystem somalla utgår från två huvudprinciper:• Golvvärmelösningar från Danfoss äroptimeradeför att installatören ska kunna utföra enenkel, snabb och säker installation• ▪ Golvvärmelösningar från Danfoss garanterarslutanvändaren optimal temperaturkomfortvid lägsta möjliga energiförbrukningVarför ska man väljagolvvärme?I de flesta länder är golvvärmen den mest populärauppvärmningsmetoden i nya byggnader.Detta är framförallt fallet när det gäller bostadshusmen golvvärme blir alltmer populär även ikontorsbyggnader och andra affärsbyggnader.Golvvärmen erbjuder slutanvändaren ett antalfördelar:Inga ”fula” värmeelement som måste rengöras.Lokalerna kan möbleras utan att hänsyn måste tas till värmeelementen.Golvvärmen erbjuder en bekväm uppvärmning där dina fötter hålls varmamedan ditt huvud är något svalare. De flesta människor upplever den härtemperaturskillnaden mellan fötterna och huvudet som ytterst behaglig.Det finns en trend mot att alltfler föredrar trä- och kakelgolv framförheltäckningsmattor. Just för den här typen av ”kalla” material erbjuder golvvärmeextra komfort.Eftersom golvvärmen värmer upp hela rummet finns det inga temperaturskillnadersom brukar uppstå mellan värmeelementet och rummets mest avlägsna hörn.Människor blir alltmer medvetna om och intresserade av inomhusklimat. Fler och flerpersoner drabbas av astma och allergiska besvär vilket innebär att bostaden måstekunna rengöras på ett grundligt sätt. Golvvärmen gör städningen mycket enklare.Tack vare den stora uppvärmningsytan orsakar golvvärmen mindre luftcirkulationoch därigenom även mindre damm i luften.Alla vi känner till problemet med vatten på ett badrumsgolv. Med golvvärmeninstallerad avdunstar vattnet snabbt och golvet blir torrt och varmt igen.Vid användning av golvvärme kan rumstemperaturen sänkas med 1-2 °C vilketinnebär en energibesparing på 6-12 %.VGDYA207 © Danfoss 03/20113

HandbokIntroduktion till vattenburen golvvärmeVar kan golvvärmeanvändas?Så länge golvvärmesystemet är korrekt designatoch installerat med avseende på golvkonstruktionen,täckningen, materialen och liknande finnsdet inga begränsningar när det gäller golvvärmensanvändningsområden.• Vid alla skyddsbehandlingar, kaklade golv,trägolv (även parkett), linoleum och mattor(golvtypen måste naturligtvis tas i beaktandevid beräkningen av utgångstemperaturen).• I alla nya byggnader.• Vid renovering av befintliga byggnader.Installationshöjden kan vara en begränsandefaktor men i sådana fall erbjuder Danfossprodukterna SpeedUp och SpeedUp Ecosom har en mycket låg bygghöjd.• Vid renovering av enstaka rum kan golvvärmeansluten till befintligt uppvärmningssystem viaen automatisk ventil vara en bra och ekonomisklösning.• Vid installation av golvvärme i hela byggnadenkan trådlös reglering, t.ex. med hjälp avreglersystemet CF2 från Danfoss, erbjuda enstor fördel då inga elektriska kablar måste dras.• Golvvärme kan användas tillsammans med allauppvärmningssystem. Utgångstemperaturenmåste emellertid alltid justeras så att golvytanstemperatur aldrig överstiger det rekommenderadevärdet (dvs. vad som rekommenderas avgolvtillverkaren).EnergiförbrukningEnergiförbrukningen vid användning av golvvärmenhar varit mycket omdiskuterad under mångaår. Det finns många påståenden om ökadevärmeräkningar efter installation av golvvärme(jämfört med traditionella uppvärmningssystemmed värmeelement).När golvvärmen introducerades för första gångengjorde man inga ändringar i husens konstruktion.Golvvärmesystemen installerades helt enkeltgenom att uppvärmningsrören lades i golven varskonstruktion var densamma som för golv utangolvvärme. Eftersom rören var inbyggda i golvetinnebar det en större värmeförlust nedåt ochdärigenom ökade värmeräkningar.Detta stämmer dock inte längre. Dagens golvkonstruktionerär mycket bättre isolerade ochsärskilda villkor ställs vid installation av golvvärme.Det betyder att värmeförlusten i hus medgolvvärme och i hus som värms upp med mertraditionella uppvärmningssystem är numera vanligenlika.Det finns emellertid andra faktorer som påverkarenergiförbrukningen vid en jämförelse mellangolvvärme och andra uppvärmningsalternativ.Till dessa hör användarbeteende och personligkomfort. De flesta av oss föredrar att hållahuvudet några grader svalare än fötterna, vilketinnebär att rumstemperaturen vid uppvärmningmed golvvärme kan sänkas med 1-2 °C jämförtmed uppvärmning med traditionella värmeelement,något som medför en energibesparing på6-12 %.Komfort ochanvändarbeteendeÅ andra sidan föredrar de flesta människor attvara varma om fötterna, vilket ibland kan ledatill så hög golvtemperatur att rumstemperaturenupplevs som obehaglig (t.ex. i badrum medkaklade golv).Ovanstående exempel på användarbeteendenleder till olika resultat när det gäller energiförbrukningenoch visar att det kan vara svårt att geett entydigt svar på frågan om hur golvvärmenpåverkar energikonsumtionen eftersom detta berorpå den enskilda användarens beteende. Vadman kan konstatera är dock att korrekt användgolvvärme erbjuder, i jämförelse med andra uppvärmningssystem,energibesparingar samtidigtsom den ökar slutanvändarens komfort.4VGDYA207 © Danfoss 03/2011

HandbokIntroduktion till vattenburen golvvärmeTemperaturer i rummetTemperaturupplevelsen i ett rum beror på två olikafaktorer: lufttemperaturen och den omgivandestrålningen (t.ex. från värmeelementen i rummet).Det kan ofta vara en fördel om värmestrålningenutgör en relativ stor del av den ”totala” temperaturen(även kallad den operativa temperaturen). Omen stor del av den operativa temperaturen utgörsav lufttemperaturen innebär det att konvektionen(blandningen) av luften i rummet kommer attvara hög. En hög blandning kan skapa luftvirvlarsom kan upplevas som besvärliga. Vidare kan denmedföra högre dammnivåer i luften och följaktligensämre luftkvalitet. Förhållandet konvektion/strålning i rum med värmeelement respektivegolvvärme visas nedan.Från illustrationerna framgår att i system med värmeelementstår lufttemperaturen (konvektionen)för ca 70 % av den operativa temperaturen. Dettaframstår som logiskt om vi tänker på hur liten ytaett värmeelement har genom vilken värmen skaöverföras till hela rummet. Omvänt innebär golvvärmeen mycket stor uppvärmningsyta som finnsjämnt fördelad över hela rummet. Detta leder tilldet omvända förhållandet där 70 % av den operativatemperaturen utgörs av strålningen.CRC23 ˚C21 ˚C19 ˚CBild 1: Värmeelement: 70 % konvektion/30 % strålning.19 ˚C21 ˚C23 ˚CBild 2: Golvvärme: 30 % konvektion/70 % strålning.RRRROptimal golvtemperaturVad som upplevs som komforttemperatur varierarfrån person till person. Därför är det omöjligtatt fastställa en optimal golvtemperatur sompassar alla människor.Rekommendationerna gällande golvytanstemperatur ges därför huvudsakligen för attsäkerställa att så få personer som möjligt är”missnöjda” med den rådande temperaturen.Vanligen rekommenderas följande intervaller förgolvtemperaturer: boyta 19-24 °C och badrum24-29 °C. Det lägsta antalet missnöjda personerfinns inom dessa intervaller.Bild 3: För samtliga temperaturnivåer gäller attdetalltid finns personer (ca 10 %) som inte upplevertemperaturen som komfortabel.VGDYA207 © Danfoss 03/20115

HandbokIntroduktion till vattenburen golvvärmeTemperaturfördelningi rummetI praktiken är det omöjligt att upprätthålla sammatemperatur i hela rummet. Eftersom varm luft stigerkommer det alltid att finnas ett flöde av varmluft från värmekällan mot taket.Denna temperaturskillnad får inte vara för stor.När det gäller vertikala temperaturskillnaderrekommenderas en skillnad på ca 2 °C mellangolvet och huvudhöjden. Detta beror på att deflesta människor föredrar att ha varma fötter och”hålla huvudet kallt”.Bild 5: Temperaturfördelning (vertikal):1. Ideal uppvärmning2. Golvvärme3. Takvärme4. VärmeelementFrån bilden framgår att den vertikala temperaturfördelningenför golvvärmen är nästan identiskmed fördelningen för den ideala uppvärmningen.Detta innebär att vid golvvärme kan medeltemperaturenofta sänkas utan att komforten påverkas,något som leder till energibesparingar.Bild 4: Den här temperaturskillnaden bör inteöverstiga 3 °C då den kan ”förvirra” kroppen ochminska komforten.VärmeförlustPlötslig värmeförlust kan förekomma, något somär särskilt vanligt i äldre byggnader eller affärsbyggnadermed stora/höga fönster.Värmeförlusten inträffar när en del av byggnadensisolering (t.ex. ett fönster) inte är tillräckligteffektiv, vilket leder till stora temperaturskillnadermellan områden nära rummets tak och golvytan.Den här temperaturskillnaden innebär att luftenkyls kraftigt av nära lokalens tak och att (eftersomkall luft är tyngre än varm luft) luften ”faller” nedmot golvet med en relativt hög hastighet.Detta kan orsaka obehag och skapa problemmed luftdrag. För att förebygga den här typen avproblem brukar värmekällan vanligen placeras påde ställen där värmeförlusten förväntas inträffaså att ett motsatt uppåtriktat luftflöde skapas.Detta luftflöde ska neutralisera det nedåtriktadeluftflödet.Vid golvvärme kan den här lösningen inte tilllämpaseftersom värmekällan är lika med helagolvytan. Det finns emellertid flera olika sätt påvilka den här typen av problem kan åtgärdas:• Lågenergifönster med bättre isoleringsförmågakan användas.• Golvuppvärmningsrören kan läggas med tätareintervall på de platser där förhöjd temperaturönskas (observera att den högsta angivna yttemperaturenfortfarande inte får överstigas).• Golvvärmens försörjningsrör kan läggas inomproblemområdet.• Fönsterkonstruktionen kan t.ex. optimerasgenom att en utskjutande fönsterdel bryterkalluftsflödet.• Extra värmekällor kan installeras i form avkonvektorer.Bild 6: Luftdrag/värmeförlust vid fönster.6VGDYA207 © Danfoss 03/2011

HandbokIntroduktion till vattenburen golvvärmeGolvvärmesystem- dimensioneringGolvvärme är ett lågtemperatursystem och krävernormalt att temperaturen i den primära värmekällanupprätthålls runt 30-40 °C, något som görsmed hjälp av en golvvärmeshunt (t.ex. DanfossCompact Mixing Shunt).För en komplett dimensionering krävs ettberäkningsprogram eftersom beräkning av t.ex.ingångstemperaturen är mycket komplex ochkräver ingående kunskaper om värmeöverföring ide olika golvmaterialen.Bild 7: Typiskt system för golvvärmereglering på den sekundära (lågtemperatur) sidan.För att hjälpa installatören med korrekt dimensionering,installation och idrifttagande av ettgolvvärmesystem kan Danfoss, utifrån relevantauppgifter från kunden, erbjuda ett antal tjänsterför det heltäckande golvvärmesystemet:• Ritningar och rörlayout.• Produktutbildning.• Dimensionering och reservdelslistor.• Utförlig teknisk dokumentation.• Teknisk support och säljsupport.• Direkt på platsen support.VGDYA207 © Danfoss 03/20117

HandbokIntroduktion till vattenburen golvvärmeFungerar med allavärmekällorEtt golvvärmesystem är ett lågtemperatursystemmed en typisk ingångstemperatur på ca 30-40°C.Detta innebär att golvvärmesystem kan försesmed värme från alternativa värmekällor somt.ex. solvärme eller värmepump. En värmepumpseffektivitet varierar beroende på vilken ingångstemperatursom krävs. Om temperaturen pådet vatten som levereras av värmepumpen kansänkas, ökar värmepumpens effektivitet avsevärt(se tabell).Låt oss som exempel ta ett uppvärmningssystemsom är designat för en ingångstemperatur på35°C och ett traditionellt uppvärmningssystemsom t.ex. kräver 55°C. I det här fallet ger tabellenatt värmepumpens värmefaktor (coefficient ofperformance, COP) blir 5,0 resp. 3,2. Med andraord blir värmepumpens effektivitet 56 % högrevid användning tillsammans med ett golvvärmesystemjämfört med användning tillsammansmed ett traditionellt uppvärmningssystem.Följaktligen skapar ett golvvärmesystem frånDanfoss kombinerat med en värmepump frånDanfoss det optimala uppvärmningssystemet medavseende på energibesparing (med hänsyn tagentill både värmekällan och golvvärmesystemet).Ingångstemperaturtill byggnadenTemperatur från kollektorn°C -5 0 535 3.9 4.5 5.040 3.5 4.0 4.545 3.1 3.5 4.050 2.8 3.2 3.655 2.5 2.8 3.2Individuell reglering avrumstemperaturTemperaturen i de lokaler som vi bor och arbetari spelar en viktig roll för vårt välbefinnande.Denna temperatur får varken vara för hög ellerför låg och den måste justeras beroende på vårklädsel och på vilken aktivitet vi ägnar oss åt förtillfället. Exempelvis bär kontorsanställda vanligentunnare kläder och har lägrekroppstemperatur än de som packar varor på ettlager. Följaktligen bör rumstemperaturen varahögre i de lokaler där kontorsanställda arbetar.17 °C23 °C17 °C20 °C20 °CBild 8: Vanliga rumstemperaturer i ett bostadshus.Aktiviteter och klädsel varierar från rum tillrum och därför bör även temperaturen justerasdärefter. Det främsta målet med temperaturregleringenär att säkerställa maximal komfortvid en minimal energiförbrukning. Det innebäratt värmesystemet hela tiden måste se till atttemperaturen alltid är lämplig i de olika rummenutan att märkbara skillnader förekommer.Flera olika faktorer måste beaktas.Till dessa hör vilka aktivitetersom personerna i rummet ägnarsig åt, vilken klädsel de bär,värmeförlust genom fönster,värmetillskott via fönster, frånlampor, datorer och andravärmekällor. Lägstakravet börvara att temperaturen ska kunnaregleras individuellt i de olikarummen/zonerna.Oberoende tester och simuleringar har utförtsdär syftet har varit att fastställa vilken betydelseen individuell temperaturreglering har för människorskomfort och för energiförbrukningen.Resultaten från dessa tester och simuleringarvarierar beroende på hus/lägenhet, dess konstruktion,användarbeteende och testmetod. Deär emellertid entydiga på en punkt – de bevisarnämligen hur betydelsefull individuell temperaturregleringi olika rum är för både komfortenoch energiförbrukningen.Det har påvisats att energibesparingar på ca25 % kan erhållas utan att komforten påverkasnegativt.Bild 9: Typisk komforttemperatur för 1: Badrum, 2: Vardagsrum, 3: Sovrum. För vardagsrum visar den röda linjentemperatur vid individuell rumstemperaturreglering och den gråa linjen temperatur utan individuell reglering.8VGDYA207 © Danfoss 03/2011

HandbokIntroduktion till vattenburen golvvärmeGolvkonstruktion ochsystemprestandaFör att erhålla den bästa tänkbara komforten förslutanvändaren är huvudsyftet med ett uppvärmningssystematt erbjuda exakt just den värmemängdsom krävs vid den specifika tidpunktenoch i det specifika rummet. För att kunna uppnåden här effekten måste golvvärmesystemetkunna reglera temperaturen i de enskilda rummenvar för sig.Detta räcker emellertid inte. Själva värmekällan, idet här fallet golvet, måste också tas med i beräkningen.Vanligen har golvvärmesystem baseratspå rör inbäddade i betong, något som har letttill att mängden energi som lagrats av uppvärmningssystemethar varit mycket stor.Detta innebär att golvet kommer att fortsätta attavge värme även efter att den önskade rumstemperaturenhar uppnåtts och rummets termostathar stängts av (strålningen pågår tills golvytanstemperatur är densamma som rumstemperaturen).Den här processen kan ta flera timmar under vilkarumstemperaturen fortsätter att stiga. För attkunna åtgärda detta problem krävs att värmekällanreagerar snabbt på plötsliga temperaturändringari rummet.Bild 10: Typiskt tungt golv med rör inbäddade ibetong.Bild 11: Lätt golv (Danfoss SpeedUp).I motsats till traditionella betonggolv som är”tunga” med avseende på reaktionstider, reagerar”lätta” golv uppbyggda av isoleringsmaterial ochvärmefördelningsplattor, t.ex. Danfoss SpeedUpoch SpeedUp Eco, mycket snabbare och tillåteren mer exakt reglering av rumstemperaturen.ExempelI det här exemplet jämförs ett traditionellt ”tungt” golv med det ”lätta” SpeedUp-golvet frånDanfoss.Båda golven är installerade i ett typiskt enfamiljshus. Simuleringarna är gjorda med hjälp avsimuleringsprogrammet IDA Indoor Climate and Energy 3.0.Diagrammet visar förändringar i den faktiska temperaturen under en 24-timmars period sominkluderar två intervaller då temperaturen sänks från 21° C till 17° C.Systemens prestanda kan utläsas genom en jämförelse mellan den faktiska rumstemperaturen (blålinje) och den önskade temperaturen (röd linje). Vid en analys av diagrammen blir det uppenbartatt det lätta golvet följer den önskade temperaturen mycket bättre än det tunga golvet som är förlångsamt för att temperatursänkningen överhuvudtaget ska få någon effekt. Huvudorsaken tillden här skillnaden visas också tydligt i diagrammet över golvytans temperatur (grön linje). Dennatemperatur ökar och minskar mycket snabbare i det lätta golvet än i med det tunga golvet.Date: 2002-02-07Date: 2002-02-0727.026.025.024.023.022.021.020.019.018.017.028.027.026.025.024.023.022.021.020.019.018.017.00 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 240 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24Temp Setpoint,Floor surface temp., Deg-COper. temp Living room[1], Deg-CTAIRMEANBild 12: ”Tung” golvkonstruktion.Temp Setpoint,Floor surface, Deg-COper. temp Living room[1], Deg-CTAIRMEANBild 13: Danfoss SpeedUp ”lätt” golvkonstruktion.VGDYA207 © Danfoss 03/20119

HandbokIntroduktion till vattenburen golvvärmeSammanfattningGolvvärmesystem från Danfoss garanterar alltidden optimala komforten.Den exakta regleringen från den trådlösa CF2-styrningen tillsammans med den snabbaresponsen från SpeedUp-golvpanelerna ger digden önskade temperaturen på bara någraminuter istället för timmar. Den här egenskapenleder till energibesparingar och sänkta kostnader.10VGDYA207 © Danfoss 03/2011

HandbokIntroduktion till vattenburen golvvärmeVGDYA207 © Danfoss 03/201111

HandbokIntroduktion till vattenburen golvvärmeDin nyckel till optimal golvvärmeGolvvärme är mycket mer än rör!Den optimala golvvärmelösningen gerexakt temperaturstyrning, omedelbarvärme, komfort och är energisnål. Danfosskan erbjuda dig de optimala golvvärmelösningarna.Danfoss lösningar räknas till de bästa ochmest avancerade i världen. De kombinerarår av erfarenhet med utveckling ochtekniskt kunnande. Vi erbjuder diggolvvärmelösningar som är både snabbaoch lätta att installera. Våra heltäckandeproduktserier och vår tekniska expertkunskapgör Danfoss till den enda leverantör dubehöver. Det sparar både tid och bekymmer.Och ju mer tid du sparar på installationoch service desto mer tid får du över till attoptimera dina affärsmöjligheter.12VGDYA207 © Danfoss 03/2011