MAKING MODERN LIVING POSSIBLE DANFOSS HEATING SOLUTIONS Handbok
2
Introduktion till vattenburen golvvärme Under de senaste åren har golvvärme blivit alltmer populär. Detta beror på att golvvärmen erbjuder en mängd fördelar jämfört med traditionella uppvärmningsmetoder både i bostadshus och i kontorsbyggnader. Samtidigt medför golvvärmen en del utmaningar som måste övervinnas för att fördelarna med den ska kunna tillvaratas. Därför är det viktigt att välja den rätta lösningen med avseende på golvkonstruktion och regleringsmetoder. Danfoss erbjuder ett heltäckande sortiment av produkter för kompletta golvvärmesystem som alla utgår från två huvudprinciper: Golvvärmelösningar från Danfoss äroptimerade för att installatören ska kunna utföra en enkel, snabb och säker installation Golvvärmelösningar från Danfoss garanterar slutanvändaren optimal temperaturkomfort vid lägsta möjliga energiförbrukning Varför ska man välja golvvärme? I de flesta länder är golvvärmen den mest populära uppvärmningsmetoden i nya byggnader. Detta är framförallt fallet när det gäller bostadshus men golvvärme blir alltmer populär även i kontorsbyggnader och andra affärsbyggnader. Golvvärmen erbjuder slutanvändaren ett antal fördelar: 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 varma medan ditt huvud är något svalare. De flesta människor upplever den här temperaturskillnaden mellan fötterna och huvudet som ytterst behaglig. Det finns en trend mot att alltfler föredrar trä- och kakelgolv framför heltäckningsmattor. Just för den här typen av kalla material erbjuder golvvärme extra komfort. Eftersom golvvärmen värmer upp hela rummet finns det inga temperaturskillnader som brukar uppstå mellan värmeelementet och rummets mest avlägsna hörn. Människor blir alltmer medvetna om och intresserade av inomhusklimat. Fler och fler personer drabbas av astma och allergiska besvär vilket innebär att bostaden måste kunna rengöras på ett grundligt sätt. Golvvärmen gör städningen mycket enklare. Tack vare den stora uppvärmningsytan orsakar golvvärmen mindre luftcirkulation och därigenom även mindre damm i luften. Alla vi känner till problemet med vatten på ett badrumsgolv. Med golvvärmen installerad avdunstar vattnet snabbt och golvet blir torrt och varmt igen. Vid användning av golvvärme kan rumstemperaturen sänkas med 1-2 C vilket innebär en energibesparing på 6-12 %. 3
Var kan golvvärme användas? Så länge golvvärmesystemet är korrekt designat och installerat med avseende på golvkonstruktionen, täckningen, materialen och liknande finns det inga begränsningar när det gäller golvvärmens användningsområden. Vid alla skyddsbehandlingar, kaklade golv, trägolv (även parkett), linoleum och mattor (golvtypen måste naturligtvis tas i beaktande vid beräkningen av utgångstemperaturen). I alla nya byggnader. Vid renovering av befintliga byggnader. Installationshöjden kan vara en begränsande faktor men i sådana fall erbjuder Danfoss produkterna SpeedUp och SpeedUp Eco som har en mycket låg bygghöjd. Vid renovering av enstaka rum kan golvvärme ansluten till befintligt uppvärmningssystem via en automatisk ventil vara en bra och ekonomisk lösning. Vid installation av golvvärme i hela byggnaden kan trådlös reglering, t.ex. med hjälp av reglersystemet CF2 från Danfoss, erbjuda en stor fördel då inga elektriska kablar måste dras. Golvvärme kan användas tillsammans med alla uppvärmningssystem. Utgångstemperaturen måste emellertid alltid justeras så att golvytans temperatur aldrig överstiger det rekommenderade värdet (dvs. vad som rekommenderas av golvtillverkaren). Energiförbrukning Energiförbrukningen vid användning av golvvärmen har varit mycket omdiskuterad under många år. Det finns många påståenden om ökade värmeräkningar efter installation av golvvärme (jämfört med traditionella uppvärmningssystem med värmeelement). När golvvärmen introducerades för första gången gjorde man inga ändringar i husens konstruktion. Golvvärmesystemen installerades helt enkelt genom att uppvärmningsrören lades i golven vars konstruktion var densamma som för golv utan golvvärme. Eftersom rören var inbyggda i golvet innebar det en större värmeförlust nedåt och därigenom ökade värmeräkningar. Detta stämmer dock inte längre. Dagens golvkonstruktioner är mycket bättre isolerade och särskilda villkor ställs vid installation av golvvärme. Det betyder att värmeförlusten i hus med golvvärme och i hus som värms upp med mer traditionella uppvärmningssystem är numera vanligen lika. Det finns emellertid andra faktorer som påverkar energiförbrukningen vid en jämförelse mellan golvvärme och andra uppvärmningsalternativ. Till dessa hör användarbeteende och personlig komfort. De flesta av oss föredrar att hålla huvudet några grader svalare än fötterna, vilket innebär att rumstemperaturen vid uppvärmning med golvvärme kan sänkas med 1-2 C jämfört med uppvärmning med traditionella värmeelement, något som medför en energibesparing på 6-12 %. Komfort och användarbeteende Å andra sidan föredrar de flesta människor att vara varma om fötterna, vilket ibland kan leda till så hög golvtemperatur att rumstemperaturen upplevs som obehaglig (t.ex. i badrum med kaklade golv). Ovanstående exempel på användarbeteenden leder till olika resultat när det gäller energiförbrukningen och visar att det kan vara svårt att ge ett entydigt svar på frågan om hur golvvärmen påverkar energikonsumtionen eftersom detta beror på den enskilda användarens beteende. Vad man kan konstatera är dock att korrekt använd golvvärme erbjuder, i jämförelse med andra uppvärmningssystem, energibesparingar samtidigt som den ökar slutanvändarens komfort. 4
Temperaturer i rummet Temperaturupplevelsen i ett rum beror på två olika faktorer: lufttemperaturen och den omgivande strålningen (t.ex. från värmeelementen i rummet). Det kan ofta vara en fördel om värmestrålningen utgör en relativ stor del av den totala temperaturen (även kallad den operativa temperaturen). Om en stor del av den operativa temperaturen utgörs av lufttemperaturen innebär det att konvektionen (blandningen) av luften i rummet kommer att vara hög. En hög blandning kan skapa luftvirvlar som kan upplevas som besvärliga. Vidare kan den medföra högre dammnivåer i luften och följaktligen sämre luftkvalitet. Förhållandet konvektion/ strålning i rum med värmeelement respektive golvvärme visas nedan. Från illustrationerna framgår att i system med värmeelement står lufttemperaturen (konvektionen) för ca 70 % av den operativa temperaturen. Detta framstår som logiskt om vi tänker på hur liten yta ett värmeelement har genom vilken värmen ska överföras till hela rummet. Omvänt innebär golvvärme en mycket stor uppvärmningsyta som finns jämnt fördelad över hela rummet. Detta leder till det omvända förhållandet där 70 % av den operativa temperaturen utgörs av strålningen. C R C 23 C 21 C 19 C Bild 1: Värmeelement: 70 % konvektion/30 % strålning. 19 C 21 C 23 C Bild 2: Golvvärme: 30 % konvektion/70 % strålning. R R R R Optimal golvtemperatur Vad som upplevs som komforttemperatur varierar från person till person. Därför är det omöjligt att fastställa en optimal golvtemperatur som passar alla människor. Rekommendationerna gällande golvytans temperatur ges därför huvudsakligen för att säkerställa att så få personer som möjligt är missnöjda med den rådande temperaturen. Vanligen rekommenderas följande intervaller för golvtemperaturer: boyta 19-24 C och badrum 24-29 C. Det lägsta antalet missnöjda personer finns inom dessa intervaller. Bild 3: För samtliga temperaturnivåer gäller attdet alltid finns personer (ca 10 %) som inte upplever temperaturen som komfortabel. 5
Temperaturfördelning i rummet I praktiken är det omöjligt att upprätthålla samma temperatur i hela rummet. Eftersom varm luft stiger kommer det alltid att finnas ett flöde av varm luft från värmekällan mot taket. Denna temperaturskillnad får inte vara för stor. När det gäller vertikala temperaturskillnader rekommenderas en skillnad på ca 2 C mellan golvet och huvudhöjden. Detta beror på att de flesta människor föredrar att ha varma fötter och hålla huvudet kallt. Bild 5: Temperaturfördelning (vertikal): 1. Ideal uppvärmning 2. Golvvärme 3. Takvärme 4. Värmeelement Från bilden framgår att den vertikala temperaturfördelningen för golvvärmen är nästan identisk med fördelningen för den ideala uppvärmningen. Detta innebär att vid golvvärme kan medeltemperaturen ofta sänkas utan att komforten påverkas, något som leder till energibesparingar. Bild 4: Den här temperaturskillnaden bör inte överstiga 3 C då den kan förvirra kroppen och minska komforten. Värmeförlust Plötslig värmeförlust kan förekomma, något som är särskilt vanligt i äldre byggnader eller affärsbyggnader med stora/höga fönster. Värmeförlusten inträffar när en del av byggnadens isolering (t.ex. ett fönster) inte är tillräckligt effektiv, vilket leder till stora temperaturskillnader mellan områden nära rummets tak och golvytan. Den här temperaturskillnaden innebär att luften kyls kraftigt av nära lokalens tak och att (eftersom kall luft är tyngre än varm luft) luften faller ned mot golvet med en relativt hög hastighet. Detta kan orsaka obehag och skapa problem med luftdrag. För att förebygga den här typen av problem brukar värmekällan vanligen placeras på de ställen där värmeförlusten förväntas inträffa så att ett motsatt uppåtriktat luftflöde skapas. Detta luftflöde ska neutralisera det nedåtriktade luftflödet. Vid golvvärme kan den här lösningen inte tilllämpas eftersom värmekällan är lika med hela golvytan. Det finns emellertid flera olika sätt på vilka den här typen av problem kan åtgärdas: Lågenergifönster med bättre isoleringsförmåga kan användas. Golvuppvärmningsrören kan läggas med tätare intervall på de platser där förhöjd temperatur önskas (observera att den högsta angivna yttemperaturen fortfarande inte får överstigas). Golvvärmens försörjningsrör kan läggas inom problemområdet. Fönsterkonstruktionen kan t.ex. optimeras genom att en utskjutande fönsterdel bryter kalluftsflödet. Extra värmekällor kan installeras i form av konvektorer. Bild 6: Luftdrag/värmeförlust vid fönster. 6
Golvvärmesystem - dimensionering Golvvärme är ett lågtemperatursystem och kräver normalt att temperaturen i den primära värmekällan upprätthålls runt 30-40 C, något som görs med hjälp av en golvvärmeshunt (t.ex. Danfoss Compact Mixing Shunt). För en komplett dimensionering krävs ett beräkningsprogram eftersom beräkning av t.ex. ingångstemperaturen är mycket komplex och kräver ingående kunskaper om värmeöverföring i de olika golvmaterialen. Bild 7: Typiskt system för golvvärmereglering på den sekundära (lågtemperatur) sidan. För att hjälpa installatören med korrekt dimensionering, installation och idrifttagande av ett golvvärmesystem kan Danfoss, utifrån relevanta uppgifter från kunden, erbjuda ett antal tjänster för det heltäckande golvvärmesystemet: Ritningar och rörlayout. Produktutbildning. Dimensionering och reservdelslistor. Utförlig teknisk dokumentation. Teknisk support och säljsupport. Direkt på platsen support. 7
Fungerar med alla värmekällor Ett golvvärmesystem är ett lågtemperatursystem med en typisk ingångstemperatur på ca 30-40 C. Detta innebär att golvvärmesystem kan förses med värme från alternativa värmekällor som t.ex. solvärme eller värmepump. En värmepumps effektivitet varierar beroende på vilken ingångstemperatur som krävs. Om temperaturen på det vatten som levereras av värmepumpen kan sänkas, ökar värmepumpens effektivitet avsevärt (se tabell). Låt oss som exempel ta ett uppvärmningssystem som är designat för en ingångstemperatur på 35 C och ett traditionellt uppvärmningssystem som t.ex. kräver 55 C. I det här fallet ger tabellen att värmepumpens värmefaktor (coefficient of performance, COP) blir 5,0 resp. 3,2. Med andra ord blir värmepumpens effektivitet 56 % högre vid användning tillsammans med ett golvvärmesystem jämfört med användning tillsammans med ett traditionellt uppvärmningssystem. Följaktligen skapar ett golvvärmesystem från Danfoss kombinerat med en värmepump från Danfoss det optimala uppvärmningssystemet med avseende på energibesparing (med hänsyn tagen till både värmekällan och golvvärmesystemet). Ingångstemperatur till byggnaden Temperatur från kollektorn C -5 0 5 35 3.9 4.5 5.0 40 3.5 4.0 4.5 45 3.1 3.5 4.0 50 2.8 3.2 3.6 55 2.5 2.8 3.2 Individuell reglering av rumstemperatur Temperaturen i de lokaler som vi bor och arbetar i spelar en viktig roll för vårt välbefinnande. Denna temperatur får varken vara för hög eller för låg och den måste justeras beroende på vår klädsel och på vilken aktivitet vi ägnar oss åt för tillfället. Exempelvis bär kontorsanställda vanligen tunnare kläder och har lägre kroppstemperatur än de som packar varor på ett lager. Följaktligen bör rumstemperaturen vara högre i de lokaler där kontorsanställda arbetar. 17 C 23 C 17 C 20 C 20 C Bild 8: Vanliga rumstemperaturer i ett bostadshus. Aktiviteter och klädsel varierar från rum till rum och därför bör även temperaturen justeras därefter. Det främsta målet med temperaturregleringen är att säkerställa maximal komfort vid en minimal energiförbrukning. Det innebär att värmesystemet hela tiden måste se till att temperaturen alltid är lämplig i de olika rummen utan att märkbara skillnader förekommer. Flera olika faktorer måste beaktas. Till dessa hör vilka aktiviteter som personerna i rummet ägnar sig åt, vilken klädsel de bär, värmeförlust genom fönster, värmetillskott via fönster, från lampor, datorer och andra värmekällor. Lägstakravet bör vara att temperaturen ska kunna regleras individuellt i de olika rummen/zonerna. Oberoende tester och simuleringar har utförts där syftet har varit att fastställa vilken betydelse en individuell temperaturreglering har för människors komfort och för energiförbrukningen. Resultaten från dessa tester och simuleringar varierar beroende på hus/lägenhet, dess konstruktion, användarbeteende och testmetod. De är emellertid entydiga på en punkt de bevisar nämligen hur betydelsefull individuell temperaturreglering i olika rum är för både komforten och energiförbrukningen. Det har påvisats att energibesparingar på ca 25 % kan erhållas utan att komforten påverkas negativt. Bild 9: Typisk komforttemperatur för 1: Badrum, 2: Vardagsrum, 3: Sovrum. För vardagsrum visar den röda linjen temperatur vid individuell rumstemperaturreglering och den gråa linjen temperatur utan individuell reglering. 8
Golvkonstruktion och systemprestanda För att erhålla den bästa tänkbara komforten för slutanvändaren är huvudsyftet med ett uppvärmningssystem att erbjuda exakt just den värmemängd som krävs vid den specifika tidpunkten och i det specifika rummet. För att kunna uppnå den här effekten måste golvvärmesystemet kunna reglera temperaturen i de enskilda rummen var för sig. Detta räcker emellertid inte. Själva värmekällan, i det här fallet golvet, måste också tas med i beräkningen. Vanligen har golvvärmesystem baserats på rör inbäddade i betong, något som har lett till att mängden energi som lagrats av uppvärmningssystemet har varit mycket stor. Detta innebär att golvet kommer att fortsätta att avge värme även efter att den önskade rumstemperaturen har uppnåtts och rummets termostat har stängts av (strålningen pågår tills golvytans temperatur är densamma som rumstemperaturen). Den här processen kan ta flera timmar under vilka rumstemperaturen fortsätter att stiga. För att kunna åtgärda detta problem krävs att värmekällan reagerar snabbt på plötsliga temperaturändringar i rummet. Bild 10: Typiskt tungt golv med rör inbäddade i betong. Bild 11: Lätt golv (Danfoss SpeedUp ). I motsats till traditionella betonggolv som är tunga med avseende på reaktionstider, reagerar lätta golv uppbyggda av isoleringsmaterial och värmefördelningsplattor, t.ex. Danfoss SpeedUp och SpeedUp Eco, mycket snabbare och tillåter en mer exakt reglering av rumstemperaturen. Exempel I det här exemplet jämförs ett traditionellt tungt golv med det lätta SpeedUp -golvet från Danfoss. Båda golven är installerade i ett typiskt enfamiljshus. Simuleringarna är gjorda med hjälp av simuleringsprogrammet IDA Indoor Climate and Energy 3.0. Diagrammet visar förändringar i den faktiska temperaturen under en 24-timmars period som inkluderar två intervaller då temperaturen sänks från 21 C till 17 C. Systemens prestanda kan utläsas genom en jämförelse mellan den faktiska rumstemperaturen (blå linje) och den önskade temperaturen (röd linje). Vid en analys av diagrammen blir det uppenbart att det lätta golvet följer den önskade temperaturen mycket bättre än det tunga golvet som är för långsamt för att temperatursänkningen överhuvudtaget ska få någon effekt. Huvudorsaken till den här skillnaden visas också tydligt i diagrammet över golvytans temperatur (grön linje). Denna temperatur ökar och minskar mycket snabbare i det lätta golvet än i med det tunga golvet. Date: 2002-02-07 Date: 2002-02-07 27.0 26.0 25.0 24.0 23.0 22.0 21.0 20.0 19.0 18.0 17.0 28.0 27.0 26.0 25.0 24.0 23.0 22.0 21.0 20.0 19.0 18.0 17.0 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 Temp Setpoint, Floor surface temp., Deg-C Oper. temp Living room[1], Deg-C TAIRMEAN Bild 12: Tung golvkonstruktion. Temp Setpoint, Floor surface, Deg-C Oper. temp Living room[1], Deg-C TAIRMEAN Bild 13: Danfoss SpeedUp lätt golvkonstruktion. 9
Sammanfattning Golvvärmesystem från Danfoss garanterar alltid den optimala komforten. Den exakta regleringen från den trådlösa CF2- styrningen tillsammans med den snabba responsen från SpeedUp-golvpanelerna ger dig den önskade temperaturen på bara några minuter istället för timmar. Den här egenskapen leder till energibesparingar och sänkta kostnader. 10
11
Din nyckel till optimal golvvärme Golvvärme är mycket mer än rör! Den optimala golvvärmelösningen ger exakt temperaturstyrning, omedelbar värme, komfort och är energisnål. Danfoss kan erbjuda dig de optimala golvvärmelösningarna. Danfoss lösningar räknas till de bästa och mest avancerade i världen. De kombinerar år av erfarenhet med utveckling och tekniskt kunnande. Vi erbjuder dig golvvärmelösningar som är både snabba och lätta att installera. Våra heltäckande produktserier och vår tekniska expertkunskap gör Danfoss till den enda leverantör du behöver. Det sparar både tid och bekymmer. Och ju mer tid du sparar på installation och service desto mer tid får du över till att optimera dina affärsmöjligheter. 12