Handbuch Projektierung Von Fußbodenheizungen

HandbuchProjektierung von FußbodenheizungenPlanungsgrundlagenGrundlagen jeder Berechnung sind: Detaillierte Informationen über den Grundrissdes Gebäudes, Aufbau der Außenwände, Größeund Bauart der Fenster. Nur mit diesen Datenkann eine Heizlastberechnung nach DIN EN12831 ordnungsgemäß durchgeführt werden. Kenntnis über die Art der Bodenbeläge undderen Wärmeleitwiderstände Rλ,B, da die Übertragung der Wärmemenge entscheidend vomFußbodenaufbau, im Besonderen oberhalb desEstrichs, abhängig ist. (nach DIN EN 1264 istfür die Auslegung von Aufenthaltsräumen einWärmeleitwiderstand R λ,B 0,1 m2 K/W anzusetzen, für Bäder R λ,B 0,0 m2 K/W. Andere Werte,bis maximal 0,15 m2 K/W, sind gesondert zuvereinbaren.) Baupläne / Bauzeichnungen und Raumdaten,die unter anderem auch aus den Plänen hervorgehen, werden zusammenfassend aufgeführt. Nach der Berechnung werden weiter dieVerlegarten und Daten in die Baupläne eingetragen.Durch die in den letzten Jahrzehnten veränderte Bauweise ergibt sich ein niedrigererWärmebedarf in den einzelnen Räumen, sodass heutzutage auch bei physiologisch vertretbaren Oberflächentemperaturen die DanfossFußbodenheizung den jeweiligen Wärmebedarfalleine abdeckt. In einigen Räumen, speziell inBädern, kann gelegentlich durch die geringeNutzfläche, hervorgerufen durch nicht beheizbare Flächen unter Duschen oder Badewannen,und den erhöhten Wärmebedarf (24 C statt20 C) eine zusätzliche Wärmequelle erforderlich sein. In diesen Räumen temperiert dieFußbodenheizung dann den Boden und deckteine Grundlast ab, während die Restwärme voneiner anderen Wärmequelle (Wandheizung,Handtuchheizkörper u. ä.) geliefert wird.DIN-NormenFußbodenheizungenNachfolgende DIN - Normen müssen bei derPlanung und Ausführung von Flächenheizungenbeachtet und befolgt werdenDIN 18353 VOB, Teil C: Allgemeine TechnischeVorschriften f. Bauleistungen,EstricharbeitenDIN 18560 Estriche im BauwesenDIN 1055Einwirkungen auf TragwerkeDIN EN 1264 Fußbodenheizung, Systeme undKomponentenDIN 4108Wärmeschutz im HochbauDIN 4109Schallschutz im HochbauDIN 18195BauwerksabdichtungenDIN 18202Toleranzen im HochbauFachinformation Schnittstellenkoordination beibeheizten Fußbodenkonstruktionen (Bezug BVF)Normen undRichtlinienFür den konstruktiven Aufbau einer Fußbodenheizung sind die EnEV und die DIN EN 1264 Teil4 ausschlaggebend. Unter Einbeziehung der DIN18560 Estriche im Bauwesen ergeben sich dreiDanfoss Grundkonstruktionen. Diese erfüllen diegeforderten Mindestdämmwerte in Abhängigkeitvon Nutzungsart und Lage innerhalb des Hauses.Die überschlägigeVorkalkulationIn den Leistungstabellen der Danfoss SpeedUpund Basic Heizsysteme sind die Leistungswertefür verschiedene Raumtemperaturen, sowieHeizwassertemperaturen in Abhängigkeit vonunterschiedlichen Bodenbelägen, angegeben.Mit diesen Tabellen kann auch rasch die mittlereHeizwassertemperatur ermittelt werden, mit derdie Fußbodenheizung betrieben werden muss,um eine bestimmte Leistung abzugeben. Wie imnoch folgenden Kapitel „Auslegungs-Vorlaufübertemperatur“ detaillierter beschrieben, wirdüber die benötigte Heizmittelübertemperatur dieVorlauftemperatur bestimmt. Die Wärmestromdichten werden flächenanteilig auf die Rand- undAufenthaltszonen aufgeteilt. Die benötigtenVerlegearten legen die mittlere Heizwassertemperatur fest (in den Leistungstabelle abzulesen).Danfoss HESVG.CT.C1.03 Danfoss 12/20081

HandbuchProjektierung von FußbodenheizungenNorm – Heizlast einesfußbodenbeheiztenRaumesFür die Auslegung der Danfoss Fußbodenheizungist die Norm - Heizlast eines fußbodenbeheiztenRaumes QN,f unentbehrlich. Sind mehrgeschossigeHäuser mit Fußbodenheizungen ausgestattet, sokann der Wärmegewinn von der Zwischendeckefür den darunter liegenden Raum mit berücksichtigt werden, wenn eine uneingeschränkteBetriebsweise vorliegt.Die Auslegungswärmeleistung QH setzt sichgenerell zusammen aus der Norm-Heizlast einesfußbodenbeheizten Raumes QN,f zuzüglich einesnach DIN 4701 Teil 3 festgelegten Auslegungszuschlag.Wärmedämmungnach untenDamit die Fußbodenheizung möglichst nurnach oben ihre Leistung abgibt, sind bestimmteAnforderungen an die Wärmeleitwiderstände derdarunter liegenden Schichten gestellt.Nach DIN EN 1264, Teil 4 werden drei Arten derBoden-/Geschosskonstruktionen und damitMindestwärmeleitwiderstände unterschieden:WärmedämmungR Dä, minA über Räumen mit gleichartigerNutzung0,75 m2 K / WB über Räumen mit nicht gleichartiger Nutzung*, unbeheizten Räumen(z.B. Keller) und an Erdreich1,25 m2 K / WC über Außenluft (-15 C) (z.B.Tiefgaragen, Durchfahrten)2,00 m2 K / WQH (1 x)* QN,fQN,f:QH: orm-Heizlast eines fußbodenbeheiztenNRaumes [W]Auslegungs-WärmeleistungWenn Heizsysteme, wie bei der Fußbodenheizung,durch Anhebung der Heizmitteltemperatur eineSteigerung der Wärmeleistung erreichen können,wird der Zuschlag gleich Null gesetzt. Die Auslegungswärmeleistung ist also gleich der Norm- Heizlast eines fußbodenbeheizten Raumesgleichzusetzen.Der Wärmeleitwiderstand Rλ.ins einer einzelnenDämmschicht rechnet sich wie folgt:Rλ,ins Sinsλinsmit:Sins: wirksame Dämmschichtdicke [m]λins: Wärmeleitfähigkeit der Dämmschicht [W/m K]* z.B Wohnräume über gewerblich genutzten RäumenMaximale Oberflächentemperatur ΘFmaxGemäß der DIN EN 1264 sind die Oberflächentemperaturen aus physiologischen Gründen auffolgende Werte festgesetzt:Aufenthaltszone:29 CRandzone:35 CBäder:ti 9 33 CBei einer Norminnentemperatur von 20 bzw. 24 Cin Bädern ergeben sich als Differenz zwischenOberflächentemperatur und Raumtemperatur dieentsprechenden Temperaturunterschiede von 9 K(in Aufenthaltszonen und Bädern) bzw. 15 K (inRandzonen). Die Begrenzung der Oberflächentemperatur bewirkt gleichzeitig eine Begrenzungder Wärmeleistung der Fußbodenheizung. Sieist ein entscheidendes Kriterium, ob Räumenur mit einer Fußbodenheizung oder mit einerzusätzlichen Wärmequelle ausgestattet werdenmüssen. Bei den heutigen Dämmwerten reicht dieWärmeabgabe einer Fußbodenheizung aber in 99von 100 Fällen vollständig aus.WelligkeitWeiter nimmt die Lage des Heizrohres Einfluss aufdie Leistung. Je nach Position des Rohres stellensich unterschiedliche Oberflächentemperaturenein. Direkt über dem Rohr ist sie höher als zwischen den Rohren. Der Temperaturunterschiedzwischen maximaler und minimaler Oberflächentemperatur wird als Welligkeit W bezeichnet.gegenüber einer kleinen Welligkeit, da im erstenFall die gemittelte Fußbodentemperatur wesentlich kleiner als die maximal zulässige ist.W max 29 CWθF max - θF minGroße Abstände zwischen den Rohren verursacheneine größere Welligkeit. Tiefer liegende Rohremachen das Heizssystem träger, aber durch den„langen Weg“ zur Oberfläche verteilt sich dieTemperatur gleichmäßiger, die Welligkeit ist sehrklein. Da die maximale Fußbodentemperatur nichtüberschritten werden darf, verursacht eine großeWelligkeit eine stärkere Leistungsherabsetzung2VG.CT.C1.03 Danfoss 12/2008Danfoss HES

HandbuchProjektierung von FußbodenheizungenBasiskennlinieDie Basiskennlinie zeigt den Zusammenhangzwischen der Wärmestromdichte und der Oberflächenübertemperatur (Oberflächentemperaturminus Raumtemperatur) bei einer homogenerwärmten Heizfläche (Welligkeit 0).W/m²Wärmestrohmdichte q2001005030q 201012520αges (θF - θi)θF Fußbodentemperatur Cθi Raumtemperatur CKMittlerer OberflächentemperaturHeizmitteltemperaturDa die Basiskennlinie idealisierte physikalischeParameter besitzt, somit systemunabhängiggültig ist, kann unter Einhaltung der maximalerlaubten Oberflächentemperatur kein Systemeine Leistung im Aufenthaltsbereich von mehr als100 W/m2 bzw. 175 W/m2 in Randzonen erbringen.Die spezifische Wärmeabgabe q der Fußbodenfläche hängt somit entscheidend von der Differenzzwischen Raum- und Oberflächentemperatur ab,sowie der Übergabemöglichkeit. Letztere istabhängig von Raumdaten einschließlich Lüftungswärmebedarf und wird mit dem Gesamtwärmeübergangskoeffizient αges beschrieben undbeträgt hier 11,1 W/m2K.Bei einer Oberflächenübertemperatur von 9 Kwird eine Leistungsabgabe von ca. 100 W/m2erreicht. Mit einer Übertemperatur von 15 K wirdeine Wärmeabgabeleistung von ca. 175 W/m2erzielt.Beispiel:Bei einer Raumtemperatur von 20 C und einerFußbodentemperatur von 27 C würde eineWärmeabgabe von:q 11,1 W/m2 K * 7 K (27 C - 20 C) 77,7 W/m2 erfolgen.Die mittlere Heizwassertemperatur ist in vielenTeilrechnungen fester Bestandteil. Sie ist dermittlere Wert aus der Vorlauf- und bertemperaturNorm - InnentemperaturHeizmitteltemperaturθm θi ΔθHVerlegeartenDanfoss HESDas Heizsystem Danfoss Basic besitzt zweiverschiedene Verlegearten im Randzonenbereichund drei im Aufenthaltsbereich. Die HeizsystemeSpeedUp und SpeedUp Eco besitzt je eineVerlegart für die Rand- und Aufenthaltszone. Sieunterscheiden sich im Rohrabstand und in derRohrführung.SystemMöglicher Rohrabstand in cmBasicRail8,8 (gemittelt)BasicRail12 rip und BasicClip10BasicGrip und BasicClip15BasicGrip und BasicClip20BasicGrip und BasicClip25BasicGrip und BasicClip30SpeedUp und SpeedUp Eco12,5SpeedUp und SpeedUp Eco25VG.CT.C1.03 Danfoss 12/20083

HandbuchProjektierung von FußbodenheizungenLeistungskennlinie,GrenzkurveDie Wärmeabgabe und die Welligkeit derFußbodenoberflächentemperatur sind abhängigvon mehreren Faktoren: Fußbodenoberflächentemperatur Rauminnentemperatur Verlegabstand der Rohre Dicke und Wärmeleitfähigkeit der lastverteilenden Schicht Wärmequerleitung des Systems Wärmedurchlasswiderstand des Bodenbelags Zusammensetzung der SchichtenGemäß DIN EN 1264 fließen alle Faktoren in folgendeGleichung für die Wärmestromdichte q ein:q KH ΔθHmit:ΔθH θV - θRθV - θiInθ R - θimit:θV: VorlauftemperaturθR: Rücklauftemperaturθi: Norm-InnentemperaturBei Einhaltung der zulässigen Maximaltemperaturenführen die oben beschriebenen Faktoren nebender Welligkeit zu Grenzkurven (nach DIN EN 1264,Teil 2 berechnet). Die Schnittpunkte geben dieGrenzwärmestromdichten und die Grenzheizmittelübertemperaturen an.mit:q: Wärmeabgabe [W/m2]KH: Äquivalenter Wärmedurchgangskoeffizient[W/m2 K] (durch DIN -Prüfstelle ermittelt)ΔθH: teGemäß DIN EN 1264, Teil 3 ist für die Auslegungder Fußbodenheizung die Auslegungswärmestromdichte wie folgt zu berechnen:qdes QN,fAFmit:qdes Auslegungswärmestromdichte [W/m2]QN,f Norm-Heizlast eines fußbodenbeheiztenRaumes [W]AFzu beheizende Fußbodenfläche [m2]Die von der Fußbodenheizung erbrachteWärmeleistung beträgtQF q * AFDie Wärmestromdichten der Randzone bzw.Aufenthaltszone qR und qA sind aus denLeistungsdiagrammen bei gleicher Heizmittelübertemperatur abzulesen. Dabei darf diezulässige Grenzwärmestromdichte (Schnittpunkteder Kennlinien mit Grenzkurve) nicht überschrittenwerden. Die Größen der zulässigen Wärmestromdichten sind abhängig vom Wärmeleitwiderstanddes Bodenbelags und den Verlegearten. Liegt einWert der aufgeteilten Auslegungswärmestromdichte (qR/qA) oberhalb der Grenzwärmestromdichte, so ist in diesem Fall die Grenzwärmestromdichte als Wärmestromdichte einzusetzen.Die dadurch verringerte Heizmittelübertemperaturreduziert auch die Wärmestromdichte der anderenKombinationsverlegart. Ist die Norm - Heizlasteines fußbodenbeheizten Raumes größer als dieWärmeabgabe der Fußbodenheizung, ist eineZusatzheizfläche für die Restwärme QN,f-QFvorzusehen.mit:qdes AuslegungswärmestromdichteQN,f Norm-Heizlast eines fußbodenbeheiztenRaumesAFzu beheizende Fußbodenflächewobei q sich flächenanteilig auf die Randzone(maximal 1 m breit) und die Aufenthaltszoneaufteilt:q 4ARAA* qR * qAAFAFVG.CT.C1.03 Danfoss 12/2008Danfoss HES