MAKING MODERN LIVING POSSIBLE DANFOSS HEATING SOLUTIONS Käsikirja
2
Vesikiertoisen lattialämmityksen perusteet Lattian alle asennettava lämmitys on viime vuosina jatkuvasti kasvattanut suosiotaan, sillä se tuo sekä asuinrakennuksiin että julkisiin tiloihin monia mahdollisuuksia, joita perinteiset lämmitysmenetelmät eivät tarjoa. Lattian alle asennettavaan lämmitykseen liittyy kuitenkin myös joitakin haasteita. Siksi onkin tärkeää valita lattian rakenteeseen ja lämmityksen säätömenetelmään sopiva ratkaisu, jotta mahdollisuuksista saisi kaiken irti. Danfossin laaja lattialämmityksen kokonaisratkaisujen valikoima perustuu kahteen pääperiaatteeseen: Danfossin lattialämmitysratkaisujen asentaminen on helppoa, nopeaa ja turvallista. Danfossin lattialämmitysratkaisut takaavat käyttäjilleen optimaalisen lämmitysmukavuuden mahdollisimman pienellä energiankulutuksella. Miksi valitsisin lattialämmityksen? Useimmissa maissa lattialämmitys on uudisrakennusten suosituin lämmitysmuoto. Tämä pätee erityisesti asuinrakennuksiin, mutta myös toimistoihin ja muihin julkisiin tiloihin valitaan yhä useammin lattialämmitys. Lattialämmitys tuo käyttäjälleen monia etuja: Rumia, puhdistusta vaativia lämpöpattereita ei tarvita. Huonekalut voi sijoittaa haluttuun paikkaan lämpöpattereista riippumatta. Lattialämmitys on mukava, sillä se pitää jalat lämpiminä ja pään hieman viileämpänä. Useimmat kokevat mukavimmaksi juuri tällaisen lämpötilaeron jalkojen ja pään välillä. Nykyään puu- ja laattalattiat ovat suositumpia lattiapäällysteitä kuin matot. Lattialämmitys tuottaakin eniten lisämukavuutta kyseisenlaisten kylmien materiaalien yhteydessä. Koska lattialämmitys tuottaa lämpöä koko huoneeseen, vastaavia lämpötilaeroja kuin lämpöpatterin ja huoneen kauimmaisen nurkan välillä ei synny. Sisäilman laatuun kiinnitetään koko ajan enemmän huomiota. Yhä useammat kärsivät astmasta tai allergioista, joten on tärkeää, että kodin voi siivota perusteellisesti. Lattialämmitys helpottaa siivoamista huomattavasti. Lattialämmityksen suuren lämmityspinta-alan ansiosta ilma myös sekoittuu vähemmän, ja huoneeseen muodostuu vähemmän pölyä. Märkä kylpyhuoneen lattia on kaikille tuttu harmi. Lattialämmitystä käytettäessä vesi höyrystyy pois nopeasti, joten lattia on taas pian kuiva ja lämmin. Lattialämmityksen ansiosta huoneen lämpötilaa voi laskea 1 2 C, mikä säästää energiaa 6 12 %. 3
Missä lattialämmitystä voi käyttää? Kun lattialämmitys on asianmukaisesti suunniteltu ja asennettu ja esimerkiksi lattian rakenne, päällyste ja materiaalit on otettu huomioon, se soveltuu periaatteessa mihin tahansa tilaan. Se soveltuu kaikkien lattiapäällysteiden, laatan, puun (massiivipuu/parketti), linoleumin ja mattojen yhteyteen, kunhan luovutettava lämpömäärä valitaan pintamateriaalin mukaan. Se sopii kaikkiin uudisrakennuksiin. Se sopii remonttikohteisiin. Jos asennuskorkeus on rajallinen, Danfossin tuotevalikoimasta kannattaa valita vaikkapa SpeedUp tai SpeedUp Eco, joiden asennuskorkeus on erittäin matala. Yksittäisiä huoneita remontoitaessa lattialämmityksen liittäminen olemassa olevaan lämmitysjärjestelmään ja varustaminen automaattisella säätöventtiilillä voi olla hyvä ja taloudellinen ratkaisu. Jos lattialämmitys asennetaan koko rakennukseen, Danfossin CF2:n kaltaisesta langattomasta säätöjärjestelmästä on paljon hyötyä, sillä se ei vaadi johdottamista. Lattialämmitys soveltuu käytettäväksi kaikkien lisälämmönlähteiden yhteydessä. Luovutettava lämpömäärä on kuitenkin aina säädettävä niin, ettei lattian pintalämpötila ylitä suositusarvoa (esim. puulattian toimittajan suositusta). Energiankulutus Lattialämmityksen energiankulutuksesta on puhuttu paljon ja pitkään. Lattialämmityksen on väitetty kasvattavan lämmityskustannuksia perinteisempiin lämpöpatteriratkaisuihin verrattuna. Kun lattialämmitysjärjestelmiä alettiin ottaa käyttöön, niitä asennettiin entisenlaisiin rakenteisiin; lattialämmitysputket vain vedettiin tavallisen talon lattian rakenteisiin. Kun lattialämmitysputket upotetaan lattiaan, alaspäinen lämpöhäviö kasvaa automaattisesti, mikä lisää lämmityskustannuksia. Asian laita on kuitenkin muuttunut. Nykyiset lattiarakenteet on eristetty paljon aiempaa paremmin, ja lattialämmityksen asentamiselle on hyvät edellytykset. Siksi lämpöhäviö on nykyään yleensä yhtä suuri lattialämmityksellä ja perinteisemmillä menetelmillä lämmitetyissä taloissa. Lattialämmityksen ja muiden lämmitysvaihtoehtoihin energiankulutuksen vertailuun kuitenkin vaikuttavat muut seikat, kuten käyttötottumukset ja mukavuudenhalu. Useimmat kokevat miellyttävänä sen, että pään tasalla on viileämpää kuin jalkojen. Lattialämmityksen ansiosta huonelämpötilaa voi tästä syystä ongelmitta laskea 1 2 C perinteisten lämpöpatterien vaatimaan lämpötilaan verrattuna, jolloin energiaa säästyy 6 12 %. Käyttömukavuus ja - tottumukset Toiset taas tuntevat olonsa mukavasti, kun jalat ovat oikein lämpimät. Tällöin lattia voi olla niin lämmin, että huoneen lämpötila nousee epämiellyttävän korkeaksi esimerkiksi laatoitetussa kylpyhuoneessa. Mainitut käyttötottumukset vaikuttavat energiankulutukseen päinvastaisin tavoin. Niistä huomataankin, että lattialämmityksen vaikutuksesta energiankulutukseen ei voi antaa yksiselitteistä vastausta, sillä kunkin käyttäjän toiminnalla on siihen erittäin suuri vaikutus. Voidaan kuitenkin todeta, että muihin lämmitysjärjestelmiin verrattuna lattialämmitys oikein käytettynä säästää energiaa ja parantaa käyttäjän kokemaa mukavuutta. 4
Huoneiden lämpötila Huoneen koettu lämpötila syntyy kahdesta eri tekijästä: ilman lämpötilasta ja ympäristön säteilystä eli huoneen lämmityselementtien lämpösäteilystä. Monessa mielessä voi olla eduksi, että lämpösäteily muodostaa suuren osan kokonaislämpötilasta eli niin sanotusta operatiivisesta lämpötilasta. Jos suuri osa operatiivisesta lämpötilasta syntyy ilman lämpötilasta, huoneilmassa tapahtuu paljon konvektiota eli ilman sekoittumista. Jos ilman sekoittuminen on runsasta, siihen muodostuu harmillisia pyörteitä, ilman pölypitoisuus kasvaa ja ilmanlaatu heikkenee. Konvektion ja lämpösäteilyn käyttäytymistä lattialämmityksen ja lämpöpatterien yhteydessä kuvataan alla. Lämpöpattereita käytettäessä ilman lämpötilan tai konvektion osuus on noin 70 % operatiivisesta lämpötilasta. Se onkin loogista ottaen huomioon, että lämpöpatterin pinta-ala on melko pieni lämmitettävän huoneen kokoon nähden. Lattialämmitys sitä vastoin tuottaa lämpöä erittäin laajalla alalla, jolloin lämpö jakautuu huoneeseen tasaisesti. Lämmityssuhde onkin käänteinen edelliseen verrattuna: 70 % operatiivisesta lämpötilasta syntyy lämpösäteilystä. C 23 C 21 C 19 C Kuva 1: Lämpöpatterit: 70 % konvektiosta ja 30 % lämpösäteilystä. R R C 19 C 21 C 23 C Kuva 2: Lattialämmitys: 30 % konvektiosta ja 70 % lämpösäteilystä R R R Lattian optimaalinen lämpötila Eri ihmisillä on erilainen käsitys mukavasta lämpötilasta. Siksi lattiallekaan ei voi määritellä optimaalista lämpötila, joka sopisi kaikille. Voidaan vain antaa lattian pintalämpötilaa koskevia suosituksia, jotta lämpötila miellyttäisi mahdollisimman monia. Lattialämmityksen yleisesti suositeltavat lämpötila-alueet ovat 19 24 C asuintiloissa ja 24 29 C kylpyhuoneissa. Useimmat kokevat nämä lämpötila-alueet miellyttävinä. Kuva 3: Kunkin lämpötila-alueen kokeeepämiellyttäväksi aina noin 10 % ihmisistä. 5
Lämpötilan jakautuminen huoneessa Täysin saman lämpötilan ylläpitäminen kaikkialla huoneessa ei käytännössä ole mahdollista. Lämmin ilma nousee ylöspäin, joten ilmaa virtaa aina lämmönlähteestä kattoa kohti. Lämpötilaero ei kuitenkaan saa olla kovin suuri. Suositeltava pystysuuntainen lämpötilaero on noin 2 C lattian ja pään tason välillä, sillä useimmat haluavat pitää pään kylmänä mutta jalat lämpiminä. Kuva 5: Lämpötilan pystysuuntainen jakautuminen: 1. Ihanteellinen lämmitys 2. Lattialämmitys 3. Kattolämmitys 4. Lämpöpatterit Kuten kuvasta käy ilmi, lämpötila jakautuu lattialämmityksessä lähes ihanteellisesti. Siksi keskimääräistä lämpötilaa voi lattialämmityksessä usein alentaa mukavuudesta tinkimättä, mikä puolestaan vähentää energiankulutusta. Kuva 4: Lämpötilaero ei saisi olla suurempi kuin 3 C, sillä silloin keho hämmentyy ja miellyttävyyden tuntu vähenee. Lämpöhäviö Äkillistä lämpöhäviötä voi esiintyä erityisesti vanhoissa rakennuksissa ja julkisissa tiloissa, joissa on suuret tai korkeat ikkunat. Lämpöhäviö johtuu siitä, että eristys ei toimi jossakin kohtaa rakennusta esimerkiksi ikkunan kohdalla. Tällöin huonetilan katon ja lattian pinnan välille muodostuu suuri lämpötilaero. Lämpötilaeron vaikutuksesta ilma jäähtyy merkittävästi katonrajassa, ja viileä ilma lämmintä ilmaa raskaampana putoaa kohti lattiaa melko suurella nopeudella. Ilmiö voi tuntua epämiellyttävältä ja aiheuttaa vetoa. Ongelma pyritään poistamaan yleensä sijoittamalla lämmönlähde paikkaan, jossa lämpöhäviön todennäköisyys on suuri, ja ylöspäinen ilmavirtaus kumoaa ilmiön. Lattialämmitystä käytettäessä ratkaisu ei toimi, sillä koko lattiapinta luovuttaa lämpöä. Ongelmaan on kuitenkin olemassa monia eri ratkaisuja: Kuva 6: Veto ja lämpöhäviö ikkunoiden kautta. Tehokkaasti eristettyjen matalaenergiaikkunoiden asentaminen. Lattialämmitysputkien asentaminen tavallista tiheämpään tehon nostamiseksi tarvittavissa kohdin (ylittämättä kuitenkaan ilmoitettuja pinnan enimmäislämpötiloja). Lattialämmityksen syöttöputken asentaminen ongelma-alueelle. Ikkunarakenteiden optimointi, esim. kylmän ilmavirtauksen katkaiseminen ulokkein. Konvektorien asennus lisälämmönlähteiksi. 6
Lattialämmitysjärjestelmän mitoitus Lattialämmitys on matalalämpöinen lämmitysjärjestelmä, joten ensisijaisen lämmönlähteen tuottama lämpötila on yleensä alennettava 30 40 C:een esim. Danfoss Compact Mixing Shunt -sekoitusventtiilillä. Kokonaisuuden mitoittamiseen käytetään laskentaohjelmaa, sillä esim. syöttölämpötilan laskeminen on monimutkainen prosessi, joka edellyttää tarkkoja tietoja lämmön siirtymisestä lattian eri materiaaleissa jne. Kuva 7: Tyypillinen lattialämmityksen toisiopuolen (matalan lämpötilan puolen) säätöjärjestelmä. Danfoss tarjoaa monipuolista palvelua asentajan avuksi lattialämmitysjärjestelmän mitoituksessa, asennuksessa ja käyttöönotossa (asiakkaan toimittamien tietojen pohjalta): Piirustukset ja putkikaaviot. Tuotekoulutukset. Mitoitus ja osaluettelot. Laaja tekninen dokumentaatio. Tekninen ja myynnin jälkeinen tuki. Suora tuki paikan päällä. 7
Kaikille lämmönlähteille Lattialämmitysjärjstelmä toimii alhaisella lämpötilalla; sen tyypillinen syöttölämpötila on 30 40 C. Lattialämmitysjärjestelmät voivatkin saada lämpönsä monista eri lähteistä, kuten aurinkopaneeleista tai lämpöpumpuista. Lämpöpumppujen teho vaihtelee vaadittavan syöttölämpötilan mukaan erittäin paljon. Jos lämpöpumpun tuottaman veden lämpötilaa on mahdollista alentaa, pumpun teho nousee merkittävästi, kuten taulukosta käy ilmi. Esimerkissä lattialämmitysjärjestelmän tavoiteltava syöttölämpötila on 35 C ja perinteinen lämmitysjärjestelmä vaatii 55 C:n syöttölämpötilan. Lämpöpumpun tehokertoimet (COP) ovat tällöin 5,0 tai 3,2, taulukon mukaisesti. Toisin sanoen lämpöpumppu on 56 % tehokkaampi, kun sitä käytetään lattialämmitysjärjestelmän yhteydessä perinteisen lämmitysjärjestelmän sijaan. Rakennuksen syöttölämpötila Brine-lämpötila kollektorilta 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 Huonekohtainen lämpötilan säätö Asuin- ja työskentelytilojen lämpötilalla on suuri merkitys hyvinvoinnille. Ne eivät saa olla liian lämpimiä tai viileitä, ja lämpötilaa on voitava säätää vaatetuksen ja toiminnan mukaan. Esimerkiksi toimistotyöntekijät käyttävät yleensä kevyttä vaatetusta, ja heidän ruumiinlämpönsä on alhaisempi kuin tavaroita pakkaavien varastotyöntekijöiden. Siksi toimistotiloissa tarvitaan enemmän lämpöä. 17 C 23 C 17 C 20 C 20 C Kuva 8: Tyypillisiä asuinhuoneiden lämpötiloja. Toiminta ja vaatetus vaihtelevat huoneesta toiseen, joten huoneen lämpötilaa on hyvä säätää vastaavasti. Lämpötilan säätämisen perimmäinen tavoite on yhdistää mahdollisimman suuri mukavuus mahdollisimman pieneen energiankulutukseen. Siksi lämmitysjärjestelmän on varmistettava, että kaikissa huoneissa vallitsee aina sopiva lämpötila, joka ei vaihtele havaittavasti. Huomioon on otettava monia seikkoja, kuten huoneessa olevien ihmisten toiminta ja vaatetus, lämpöhäviö ikkunoiden kautta sekä lämmönsaanti valoista, tietokoneista ja muista lämmönlähteistä. Lämpötilan säädön on toimittava yksilöllisesti ainakin huoneittain tai alueittain. Lämpötilan huonekohtaisen säädön merkitystä asuinmukavuudelle ja energiansäästölle on selvitetty riippumattomin testein ja simulaatioin. Tulokset vaihtelevat sen mukaan, millainen talo tai asunto on kyseessä, millaiset sen rakenteet ja käyttötottumukset ovat ja mitä testimenetelmää on käytetty. Yleensä ottaen tutkimukset kuitenkin tukevat yksiselitteisesti sitä, että huonekohtainen lämpötilansäätö on tärkeää sekä asumismukavuuden että energiansäästön kannalta. Tutkimusten mukaan energiaa on mahdollista säästää noin 25 % asuinmukavuudesta tinkimättä. Kuva 9: Tyypillisiä mukavaksi koettuja lämpötiloja: 1. kylpyhuone, 2. olohuone, 3. makuuhuone. Olohuoneen kohdalla punainen viiva kuvaa lämpötilaa käytettäessä huonekohtaista lämpötilan säätöä ja harmaa viiva lämpötilaa ilman säätöä. 8
Lattiarakenne ja järjestelmän suorituskyky Mahdollisimman hyvän käyttömukavuuden nimissä lämmitysjärjestelmän tärkein ominaisuus on kyky luovuttaa juuri oikea määrä lämpöä oikeaan aikaan oikeassa huoneessa. Siksi lattialämmityksen säädinten on voitava säädellä jokaista huonetta erikseen. Se ei kuitenkaan vielä riitä, sillä on otettava huomioon myös lämmön luovuttaja, tässä tapauksessa lattia. Tyypillisessä lattialämmitysjärjestelmässä on betoniin upotetut putket, joten lämmitysjärjestelmään varastoituu erittäin paljon energiaa. huoneeseen, lattia jatkaa lämmön luovuttamista, kunnes lattian pintalämpötila saavuttaa huoneen lämpötilan. Prosessi voi kestää tuntikausia, ja koko sen ajan huoneen lämpötila nousee nousemistaan. Ongelman välttämiseksi on tärkeää, että lämmön luovuttaja reagoi huoneen lämpötilan äkillisiin vaihteluihin nopeasti. Kuva 10: Tyypillinen raskasrakenteinen lattia betoniin upotetuin putkin. Kun tällaisessa rakenteessa on saavutettu huoneen haluttu lämpötila ja huonetermostaatti katkaisee lämmityksen eli lämpimän veden syötön Kuva 11: Kevytrakenteinen lattia (Danfoss SpeedUp ). Eristeestä ja lämmönjakolevyistä koostuvat kevytrakenteiset lattiat esimerkiksi Danfoss SpeedUp ja SpeedUp Eco reagoivat paljon nopeammin kuin perinteiset, hitaasti reagoivat betonilattiat ja mahdollistavat huoneiden lämpötilan tarkemman säätämisen. Esimerkki Tässä esimerkissä perinteistä raskasta betonilattiaa verrataan Danfossin kevyeen SpeedUp - lattiaan; molemmat on asennettu tyypilliseen omakotitaloon. Simulointiin on käytetty IDA Indoor Climate and Energy 3.0 -simulointiohjelmaa. Käyrät osoittavat todellisen lämpötilan kehittymisen 24 tunnin ajanjaksolla. Siihen sisältyy kaksi alennusvaihetta, joiden aikana asetuslämpötilaa lasketaan 21 C:sta 17 C:een. Järjestelmien suorituskykyä kuvataan sen mukaan, kuinka tarkasti todellinen huonelämpötila (sininen viiva) noudattaa asetuslämpötilaa (punainen viiva). Käyrien perusteella on selvää, että kevyt lattia kykenee noudattamaan tavoitelämpötilaa paremmin kuin raskas lattia, joka ei alennusvaiheen aikana ehdi reagoida mitenkään. Ero näkyy selvästi myös käyrässä, jossa lattian pintalämpötila (vihreä viiva) nousee ja laskee kevyessä lattiassa hyvin tiuhaan raskaaseen lattiaan verrattuna. 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 Kuva 12: Raskas lattiarakenne Temp Setpoint, Floor surface, Deg-C Oper. temp Living room[1], Deg-C TAIRMEAN Kuva 13: Kevyt Danfoss SpeedUp -lattiarakenne 9
Yhteenveto Danfossin lattialämmitysjärjestelmät takaavat aina optimaalisen asumisviihtyvyyden. Tarkasti säätävät, langattomat CF2-säätimet yhdessä nopeasti reagoivien SpeedUplattiapaneelien kanssa tuottavat halutun lämpötilan muutamassa minuutissa tuntien sijaan, joten energiaa ja rahaa säästyy. 10
11
Avaimesi optimaaliseen lattialämmitykseen Lattialämmitys ei ole pelkkiä putkia! Optimaalinen lattialämmitysratkaisu on myös tarkkaa lämpötilan säätöä, nopeaa lämmitystä, mukavuutta ja energiatehokkuutta. Danfoss tarjoaa sinulle optimaalisen lattialämmitysratkaisun. Danfossin ratkaisut lukeutuvat maailman parhaisiin ja edistyneimpiin, sillä niissä vuosien kokemus yhdistyy tuotekehitykseen ja tekniseen osaamiseen. Lattialämmitysratkaisumme ovat nopeita ja helppoja asentaa. Laajan tuotevalikoimamme ja teknisen asiantuntemuksemme ansiosta saat meiltä, Danfossilta, kaiken tarvitsemasi, ja asiat hoituvat nopeasti ja huolettomasti. Mitä vähemmän aikaa asennukseen ja huoltoon kuluu, sitä enemmän aikaa sinulle jää liiketoimintasi harjoittamiseen. 12