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Handbuch, Introduktion für Warmwasser-Fußbodenheizung

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Handbuch
Warmwasser-Fußbodenheizung
Einleitung
In den letzten Jahren sind Fußbodenheizungen
immer beliebter geworden, da sie eine Reihe
von Möglichkeiten aufweisen, die andere
Wärmeverteilsysteme nicht bieten können.
Dies gilt sowohl in Wohn- als auch in Geschäftsgebäuden.
Um die Möglichkeiten einer Fußbodenheizung
optimal zu nutzen, ist es wichtig, in Bezug auf
Bodenkonstruktion und Regelungsverfahren die
richtige Lösung zu wählen.
Danfoss verfügt über eine vielseitige Produktpalette für vollständige Fußbodenheizsysteme,
die alle auf zwei Hauptprinzipien basieren:
Fußbodenheizungen sind das bevorzugte
Wärmeverteilsystem in neuen Gebäuden. Dies
gilt insbesondere im Wohnungsbau, aber auch in
gewerblich genutzten Gebäuden nimmt ihr Anteil
zu. Fußbodenheizung bietet dem Endnutzer eine
Reihe von Vorteilen:
Warum
Fußbodenheizung?
• Danfoss-Fußbodenheizlösungen stellen sicher,
dass Endnutzer optimalen Wärmekomfort bei
minimalem Energieverbrauch erhalten.
• Danfoss-Fußbodenheizlösungen sind für eine einfache, schnelle und sichere Installation optimiert.
Keine Heizkörper, die geputzt werden müssen.
Architektonisch Freiheit. Möbel können nach Belieben angeordnet werden, ohne Rücksicht auf
Heizkörper nehmen zu müssen.
Behagliches Raumklima. Fußbodenheizungen sorgen dafür, dass Ihre Füße warm gehalten werden,
während Ihr Kopf etwas kühler bleibt. Die meisten Leute empfinden diesen Temperaturunterschied
zwischen Kopf und Füßen als sehr angenehm.
Holz- und Fliesenböden erfreuen sich immer größerer Beliebtheit. Gerade für diese "kalten"
Materialien bietet eine Fußbodenheizung zusätzlichen Komfort.
Eine Fußbodenheizung versorgt den gesamten Raum mit Wärme. Temperaturunterschiede, die
zwischen einem Heizkörper und der am weitesten davon entfernten Ecke des Raums auftreten,
werden so vermieden.
Gesunde, hygienische Wärme. Fußbodenheizungen geben Wärme zum größten Teil in Form von
Strahlung ab, so dass keine wesentliche Konvektion auftritt und weniger Staub in die Atemluft
aufgewirbelt wird. Zudem entfällt das mühsame entfernen von Staubnestern in Heizkörpern,
da beim Reinigen des Bodens automatisch die Heizfläche gereinigt wird. Fußbodenheizungen
erlauben ein Absenken der Raumtemperatur von 1-2° C, was die relative Luftfeuchte erhöht und
somit einem Austrocknen der Atemwege vorbeugt.
Jeder kennt das Problem mit Wasser auf dem Badezimmerboden. Mit einer Fußbodenheizung wird
der Fußboden schnell wieder warm und trocken.
Mit Fußbodenheizung kann die Raumtemperatur um 1-2° C gesenkt werden, was
Energieeinsparungen von 6-12 % bedeutet.
Danfoss HES
VG.DY.A1.03
© Danfoss 11/2008
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Handbuch
Warmwasser-Fußbodenheizung
Wo kann Fußbodenheizung eingesetzt werden?
Solange das Fußbodenheizsystem in Bezug
auf Bodenkonstruktion, Oberbodenbelag usw.
ordnungsgemäß geplant und installiert wird,
gibt es für die Einsatzmöglichkeiten keine
Einschränkungen.
• Fußbodenheizung kann für alle Bodenbeläge wie
geflieste Böden, Holz (massiv/Parkett), Linoleum
und Teppich verwendet werden (auch wenn die
Vorlauftemperatur entsprechend berechnet
werden muss).
• Fußbodenheizung kann in allen neuen Gebäuden
eingesetzt werden.
• In der Renovierung bestehender Gebäude kann die
Installationshöhe eine entscheidende Rolle spielen.
Fußbodenheizungen mit geringer Aufbauhöhe wie
die Danfoss-Systeme SpeedUp™ und SpeedUp Eco™
bieten dabei die richtige Lösung.
Energieverbrauch
Wissenschaftliche Untersuchungen haben ergeben, dass beim Einsatz von Flächenheizungen
die Raumtemperatur um etwa 1-2 K gegenüber
herkömmlichen Heizkörpersystemen gesenkt werden kann, ohne die Behaglichkeit zu mindern. So kann
beispielsweise die Raumtemperatur von 22° C bei einem Heizkörpersystem auf eine Raumtemperatur von
20° C bei einer Fußbodenheizung abgesenkt werden.
Dies spart Energie und reduziert die Heizkosten
um etwa 6-12 % pro Jahr.
Die niedrigen Vorlauftemperaturen einer
Fußbodenheizung ermöglichen zudem den
Einsatz von energieeffizienten Wärmeerzeugern
wie Niedertemperatur- oder Brennwertkessel sowie
Wärmepumpen und Solaranlagen.
Temperaturen
im Raum
Die Temperatur in einem Raum ist das Ergebnis zweier verschiedener Faktoren, nämlich Lufttemperatur
und Wärmestrahlung, die von den Heizflächen im
Raum ausgeht. Es kann in vielerlei Hinsicht ein
Vorteil sein, dass Wärmestrahlung einen relativ
großen Anteil der “Gesamttemperatur” oder operativen Temperatur, wie sie auch genannt wird,
ausmacht. Wenn die Lufttemperatur einen großen
Anteil der operativen Temperatur ausmacht ist eine
starke Konvektion oder Vermischung der Luft im
Raum erforderlich.
Hierbei wird Staub aufgewirbelt, was einen höheren
Staubgehalt in der Luft und somit eine schlechtere Luftqualität bedeutet. Die Art und Weise,
wie Konvektion/Strahlung bei Heizkörpern und
Fußbodenheizung auftritt, ist in den nebenstehenden Grafiken dargestellt.
Wie man sieht, macht bei Systemen mit Heizkörpern
die Lufttemperatur oder Konvektion etwa 70 %
der operativen Temperatur aus. Dies ist darin begründet, dass ein Heizkörper eine relativ kleine
Oberfläche hat, von der aus Wärme an den ganzen
Raum übertragen werden soll. Fußbodenheizungen
dagegen übertragen Wärme über eine relativ große
Oberfläche, die gleichmäßig auf den Raum verteilt
wird, so dass das Verhältnis hier gerade umgekehrt
ist und 70 % der operativen Temperatur durch
Strahlung entsteht.
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VG.DY.A1.03
© Danfoss 11/2008
• Für die Installation der Einzelraumregelung sind
kabellose Regelungssysteme wie das Danfoss
CF2-System von Vorteil, da keine elektrischen
Kabel verlegt werden müssen.
• Für die Renovierung einzelner Räume kann
eine Fußbodenheizung, die an das bestehende
Heizsystem angeschlossen und mit einem selbsttätigen Regelsystem ausgestattet wird, eine gute
und wirtschaftliche Lösung sein.
• Fußbodenheizung kann mit allen Wärmeerzeugern
eingesetzt werden. Die Vorlauftemperatur
muss jedoch so angepasst werden,
dass die Temperatur der Fußbodenoberfläche
die empfohlenen Werte (beispielsweise
Empfehlung des Holzbodenlieferanten) nie
überschreitet.
23 ˚C
S
K
21 ˚C
S
K
19 ˚C
Heizkörper: 70 % Konvektion/30 % Strahlung
19 ˚C
21 ˚C
S
S
S
23 ˚C
Fußbodenheizung: 30 % Konvektion/70 % Strahlung
Danfoss HES
Handbuch
Warmwasser-Fußbodenheizung
Temperaturverteilung
im Raum
Da warme Luft nach oben steigt und kalte Luft
nach unten sinkt, ist es in der Praxis nicht möglich
die Temperatur über die gesamte Raumhöhe
konstant zu halten.
Der vertikale Temperaturunterschied sollte jedoch
nicht zu groß sein, wobei etwa 2° C zwischen
Boden und Kopfhöhe empfohlen wird. Das
Diagramm unten zeigt, wie sich die Temperatur
bei den verschiedenen Heizungsarten vertikal
verteilt. Es ist zu erkennen, dass der vertikale
Temperaturverlauf der Fußbodenheizung nahezu
dem Temperaturverlauf einer idealen Heizung
entspricht. Dadurch entsteht ein angenehmes und
behagliches Raumklima und das Wohlbefinden
wird gesteigert.
Ideal heating
Floor heating
Dissatisfied %
80
70
60
50
40
30
20
10
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10 11
Vertical temperature differens
Ceiling heating
Radiators
2,7 m
1,8 m
0,1 m
18 19 20 21 22 18 19 20 21 22 18 19 20 21 22 18 19 20 21 22
Dimensionierung von
Fußbodenheizsystemen
Um den Installateur bei der korrekten Dimensionierung, Installation und Inbetriebnahme der
Fußbodenheizung zu unterstützen, kann Danfoss
- anhand der relevanten Angaben des Kunden eine Reihe von Dienstleistungen für das gesamte
Fußbodenheizungen bieten:
• Konstruktionszeichnungen und Verlegepläne
• Produktschulungen
• Dimensionierung und Materialliste
• Umfassende technische Dokumentation
• Technische Unterstützung und Kundendienst
• Direkte Vor-Ort-Unterstützung
Das Fußbodenheizsystem ist ein Niedertemperatursystem mit einer typischen Vorlauftemperatur von
30-40° C. Das bedeutet, dass Fußbodenheizsysteme
von alternativen Wärmequellen wie Solarenergie
und Wärmepumpen gespeist werden können.
Die Effizienz einer Wärmepumpe schwankt sehr
stark in Abhängigkeit von der erforderlichen
Vorlauftemperatur. Wenn die von der Wärmepumpe
gelieferte Wassertemperatur gesenkt werden kann,
steigt die Effizienz der Wärmepumpe deutlich, wie
der Tabelle zu entnehmen ist.
Beispiel: Ein Fußbodenheizungssystem ist mit einer
Vorlauftemperatur von 35° C ausgelegt worden,
hingegen ein Heizkörpersystem unter gleichen
Bedingungen eine Vorlauftemperatur von 55° C
benötigt. Die Leistungszahl der Wärmepumpe
beträgt dann gemäß Tabelle 4,5 bzw. 2,8. Mit
Danfoss HES
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© Danfoss 11/2008
anderen Worten, die Effizienz der Wärmepumpe ist
beim Einsatz einer Fußbodenheizung um 60 % höher
als bei einem herkömmlichen Heizkörpersystem.
Daher bieten Danfoss-Fußbodenheizungssysteme
in Verbindung mit einer Danfoss-Wärmepumpe ein
optimales und energiesparendes Gesamtheizsystem
sowohl bei der Wärmeerzeugung als auch bei der
Wärmeverteilung.
Soletemperatur vom Kollektor
Zufuhrtemperatur
zum Gebäude
Für alle Wärmequellen
°C
35
40
45
50
55
-5
3.9
3.5
3.1
2.8
2.5
0
4.5
4.0
3.5
3.2
2.8
5
5.0
4.5
4.0
3.6
3.2
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Handbuch
Warmwasser-Fußbodenheizung
Individuelle
Raumtemperaturregelung
Die Raumtemperatur leistet einen wichtigen
Beitrag zu unserem Wohlbefinden. Deshalb sollte es weder zu warm noch zu kalt sein und die
Temperatur den individuellen Bedürfnissen angepasst werden. Hierbei sind neben der Aktivität
und der Kleidung der Menschen weitere Faktoren
im Raum wie beispielsweise Wärmeverluste und
Wärmegewinne durch Fenster, Lampen, Computer
und andere Wärmequellen zu berücksichtigen.
Die Raumtemperatur sollte daher bei sitzender
Bürotätigkeit höher sein als bei schwerer körperlicher Arbeit.
Typische Raumtemperaturen
Wohngebäude:
in
einem
23 °C
20 °C
17 °C
17 °C
20 °C
Um diesen Anforderungen gerecht zu werden,
ist die Temperatur in den einzelnen Räumen oder
Zonen individuell zu regeln. Dies entspricht auch
den Forderungen des Gesetzgebers, der in der
Energieeinsparverordnung EnEV § 14 vorschreibt,
dass die Heizungsanlage mit einer „selbstständig wirkenden Einrichtung zur raumweisen
Temperaturregelung“ auszustatten ist.
Das Ziel der Temperaturregelung
besteht somit darin, maximalen Komfort bei minimalem
Energieverbrauch sicherzustellen. Dies bedeutet, dass das
Heizsystem gewährleisten muss,
dass die Temperatur in den unterschiedlichen Räumen immer
angemessen ist – und das ohne
spürbare Schwankungen.
Des Weiteren wurden unabhängige Tests und
Simulationen durchgeführt, um festzustellen, wie
wichtig es für den persönlichen Komfort und den
Energieverbrauch ist, die Temperatur in einzelnen Räumen zu regeln. Die Ergebnisse variieren
abhängig vom betrachteten Haus/Wohnung,
dessen Konstruktion und dem Benutzerverhalten
sowie der eingesetzten Testmethode. In einem
Punkt sind jedoch alle Ergebnisse eindeutig:
Sie alle unterstreichen die Bedeutung der individuellen Temperaturregelung für Komfort und
Energieverbrauch.
Es wurde gezeigt, dass eine Einzelraumregelung
im Gegensatz zu einem ungeregelten Heizsystem
eine Energieeinsparungen von bis zu 25 % erzielen
kann, ohne den Komfort zu beeinträchtigen.
˚C
Badezimmer
23
Wohnzimmer 20
Schlafzimmer 17
3
6
9
12
15
18
21
24
Uhrzeit
Erreichte Temperatur mit individueller Raumtemperaturregelung
Erreichte Temperatur ohne individuelle Raumtemperaturregelung
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Danfoss HES
Handbuch
Warmwasser-Fußbodenheizung
Bodenkonstruktion und
Regelfähigkeit
Um den bestmöglichen Komfort für den Endnutzer
zu bieten, besteht der Hauptzweck des Heizsystems
darin, genau die richtige Wärmemenge zum richtigen
Zeitpunkt in den entsprechenden Raum zu liefern.
Dafür muss die Regelung der Fußbodenheizung
die Temperatur in jedem Raum einzeln regeln
können.
Das allein ist jedoch nicht genug: Die Heizfläche,
in diesem Fall der Fußboden, muss ebenfalls
berücksichtigt werden. Herkömmliche
Fußbodenheizsysteme basieren auf in Estrich
eingebetteten Rohren, wodurch die im Heizsystem
gespeicherte Wärmemenge sehr groß ist.
gibt der Fußboden weiterhin Wärme ab, bis
die Temperatur der Fußbodenoberfläche der
Raumtemperatur entspricht.
Dieser Prozess kann mehrere Stunden dauern und in
dieser Zeit kann die Raumtemperatur unter Umständen
in Verbindung mit zusätzlichen Wärmequellen wie
beispielsweise durch Sonneneinstrahlung weiter
ansteigen. Um ein Überhitzen des Raumes zu
vermeiden, muss die Heizfläche schnell auf spontane
Temperaturänderungen im Raum reagieren.
Gegenüber herkömmlichen Nassestrichsystemen, die
in Bezug auf Reaktionszeit langsam sind, reagieren
“leichte” Fußbodenheizungskonstruktionen aus
Heizelementen mit Wärmeverteillammellen wie Danfoss SpeedUp™ und SpeedUp Eco™ - viel
schneller und ermöglichen eine genauere Regelung
der Temperatur im Raum.
Typischer "schwerer" Boden mit in Estrich eingebetteten
Rohren
Das bedeutet, wenn ein Raum die gewünschte
Temperatur erreicht hat und das Raumthermostat
die Warmwasserversorgung zum Raum abschaltet,
"Leichter Boden" (Danfoss SpeedUp™)
Beispiel
Im folgenden Beispiel wird ein herkömmliches “schweres” Nassestrichsystem mit dem “leichten” Danfoss
SpeedUp™- Trockenbausystem in einem typischen Einfamilienhaus verglichen.
Die Graphen zeigen die Entwicklung der tatsächlichen Temperatur über einen Zeitraum von 24 Stunden,
einschließlich zweier Absenkphasen, in denen der Temperatursollwert von 21° C auf 17° C reduziert
wird.
Die Regelungsfähigkeit und somit die Energieeffizienz jedes Systems ist dadurch gekennzeichnet, wie
gut die tatsächliche Raumtemperatur der gewünschten Temperatur folgen kann. Bei der Analyse der
Graphen wird deutlich, dass die Trockenbaukonstruktion mit ihrer sehr geringen Wärmespeicherkapazität der gewünschten Raumtemperatur besser folgen kann als die Nassestrichfußbodenheizung, die aufgrund ihrer hohen Speichermasse sehr langsam reagiert, so dass die Absenkphasen kaum Auswirkungen
haben.
Verdeutlicht wird der Unterschied durch die Darstellung der Fußbodenoberflächentemperatur, die bei
Sollwertänderung beim Trockenbausystem deutlich stärker steigt und fällt als beim Nasssystem.
Fußbodenheizung im Heiz-Estrich
Danfoss SpeedUp™ Trockenbau-Fußbodenheizung
Date: 2002-02-07
Date: 2002-02-07
27.0
28.0
26.0
27.0
25.0
26.0
24.0
25.0
23.0
24.0
22.0
23.0
22.0
21.0
21.0
20.0
20.0
19.0
19.0
18.0
18.0
17.0
17.0
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
22
24
0
Temp Setpoint,
Floor surface temp., Deg-C
Oper. temp Living room[1], Deg-C
TAIRMEAN
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
22
24
Temp Setpoint,
Floor surface, Deg-C
Oper. temp Living room[1], Deg-C
TAIRMEAN
Die Simulationen basieren auf dem Simulationsprogramm IDA Indoor Climate and Energy 3.0.
Danfoss HES
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Handbuch
Warmwasser-Fußbodenheizung
Zusammenfassung
Die Danfoss-Fußbodenheizungssysteme garantieren jederzeit optimalen Komfort.
Das genaue Regelungsverhalten der kabellosen
Regelung CF2 liefert zusammen mit der schnellen
Reaktion der SpeedUpTM-Fußbodenheizung in
Minuten, nicht Stunden, die gewünschte Temperatur und ermöglicht so Energieeinsparungen und
Kostensenkungen.
Danfoss GmbH
Danfoss GmbH
Bereich Wärme
Postfach 10 04 53, 63004 Offenbach
Carl-Legien-Straße 8, 63073 Offenbach
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(069) 4 78 68 - 500
Telefax:
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Telefon:
(05406) 83-06-0
Telefax:
(05406) 83-06-60
E-Mail:
info@fussbodenheizung.de
www.fussbodenheizung.de
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