OPIS TECHNICZNY – Ogrzewanie podłogowe

1. Przedmiot opracowania

Przedmiotem opracowania jest projekt ogrzewania podłogowego dla wybranego pomieszczenia budynku jednorodzinnego wolnostojącego, zlokalizowanego w Proboszczewicach przy ul. Akacjowej.

1. Podstawa opracowania

Projekt wykonano w ramach zajęć dydaktycznych w oparciu o projekt budowlany budynku jednorodzinnego.

1. Zakres opracowania

Zakres opracowania obejmuje wykonanie ogrzewania podłogowego dla wybranego pomieszczenia domu jednorodzinnego z pominięciem strefy brzegowej.

1. Opis budynku

1. Dane ogólne

Budynek dwukondygnacyjny z zagospodarowanym poddaszem. Dom zaprojektowano w technologii tradycyjnej, strop gęstożebrowy typy Teriva. Konstrukcja dachu opiera się na ścianie z betonu komórkowego o grubości 24 cm za pośrednictwem murłat i wieńców żelbetowych. Budynek przykryty dachem o konstrukcji drewnianej – krokwiowo jętkowej. Posadowienie bezpośrednie na ławach fundamentowych.

1. Dane szczegółowe

Fundamenty zaprojektowano w postaci ław fundamentowych z betonu klasy B20, zbrojonych podłużnie stalą A-IIIN. Przekrój ławy fundamentowej 30x60 cm. Ściany fundamentowe z bloczków betonu komórkowego o grubości 24 cm na zaprawie cementowej.

• Ściany zewnętrzne nośne: murowane wykonane z betonu komórkowego o grubości 24 cm na zaprawie cementowej cienkowarstwowej, styropian 12 cm.

• Ściany wewnętrzne nośne z bloczków gazobetonowych SUPOREX M600 o grubości 24 cm.

• Ściany działowe z betonu komórkowego o grubości 12 cm.

Dach dwuspadowy o konstrukcji drewnianej. Pokrycie dachowe z dachówki ceramicznej. Drewno konstrukcyjne klasy C30. Wszystkie elementy drewniane należy zabezpieczyć przed korozją biologiczną oraz ogniową w celu dostosowania konstrukcji do norm ITB.

1. Informacje ogólne dotyczące ogrzewania podłogowego:

a) Ogrzewanie podłogowe wodne

Ogrzewanie podłogowe jest systemem ogrzewania niskotemperaturowego, w którym 70% energii oddawane jest przez promieniowanie, a tylko 30% przez konwekcję. Ogrzewanie to zapewnia poczucie komfortu cieplnego dzięki równomiernemu rozchodzenia się ciepła w pomieszczeniu od podłogi do sufitu.

Ogrzewanie podłogowe stosowane jest:

- w budownictwie mieszkaniowym, zwłaszcza jednorodzinnym,

- w budynkach użyteczności publicznej: hotelach, bankach itp.

- w budownictwie przemysłowym,

- w innych budynkach: sklepy, magazyny, pływalnie itp.

2. Zalety ogrzewania podłogowego:

• zbliżony do optymalnego rozkład temperatury w pomieszczeniu,

• brak grzejników w pomieszczeniu,

• większy komfort cieplny,

• zmniejszenie ilości kurzu unoszonego w powietrzu, (z powodu ograniczenia konwekcji),

• lepsze wytłumienie akustyczne (warstwa izolacyjna),

• ograniczenie wysuszania powietrza w pomieszczeniu,

• korzystne techniczne niższe temperatury czynnika grzejnego (max. 55oC) oraz oszczędność energii (do 20% w stosunku do ogrzewania tradycyjnego),

• możliwość łączenia z tradycyjną instalacją centralnego ogrzewania,

• instalacja nie ulega korozji, nie osadza się kamień kotłowy,

• szczelność dyfuzyjna stosowanych rur (dzięki warstwie aluminium w ściance rury tlen nie przenika do wody instalacyjnej) - wymagania normy PN-93/C-04607,

• możliwość wykorzystania niskotemperaturowych źródeł ciepła, takich jak pompa ciepła, kolektory słoneczne.

2. Ograniczenia ogrzewania podłogowego:

• koszt inwestycyjny instalacji jest ok. 30 – 40% wyższy od instalacji tradycyjnej grzejnikowej,

• ograniczenie wydajności cieplnej – system ogrzewania podłogowego nie pokrywa zapotrzebowania ciepła w pomieszczeniach o dużych stratach ciepła (powyżej 80 W/m2) lub

o ograniczonej powierzchni ogrzewania; w takich przypadkach należy zastosować dodatkowe ogrzewanie,

• ogrzewanie podłogowe charakteryzuje się znaczną bezwładnością cieplną – system wolniej reaguje na sterowanie od ogrzewania tradycyjnego,

• ograniczenia w stosowaniu wykładzin podłogowych – ze względu na zdolność przewodzenia ciepła nie każde wykończenie podłogi może być zastosowane.

W ogrzewaniu podłogowym występuje ograniczenie temperatury powierzchni podłogi. Optymalna temperatura wynosi 24 – 26^oC (DIN 4725). Ze względu na odczucie komfortu cieplnego, temperatura podłogi nie powinna przekraczać:

• 29°C – w strefie stałego pobytu mieszkańców (pomieszczenia mieszkalne i biurowe),

• 35°C – w strefie brzegowej (przy ścianach zewnętrznych budynku),

• 33°C – w łazienkach,

• 27°C – w pomieszczeniach roboczych, gdzie pracuje się na stojąco.

Podczas obliczeń instalacji ogrzewania podłogowego należy sprawdzić, czy dla dobranego odstępu rur będzie zachowana dopuszczalna temperatura podłogi. W rzeczywistości, w warunkach eksploatacji ogrzewania podłogowego, temperatura podłogi jest niższa od obliczeniowej. Temperatura podłogi z powodu określonego odstępu między rurami grzejnymi waha się w granicach 0,5 ÷ 2,5K w porównaniu z jej temperaturą obliczeniową.

2. Pozostałe parametry wyjściowe do projektowania ogrzewania podłogowego powinny wynosić:

• dopuszczalna temperatura zasilania: 55°C,

• średnia temperatura powierzchni podłogi nie powinna przekraczać 29^oC,

• różnica temperatur pomiędzy zasilaniem a powrotem: 5÷10K,

• prędkość przepływu wody w przewodach grzewczych: 0,1÷0,6 m/s,

• sprawność przekazywania energii cieplnej przez system grzewczy do pomieszczenia: 90%,

• długość obwodu grzewczego z rury ∅16 mm powinna być mniejsza od 120 m, a z rury ∅20 mm - 150 m,

• dla temperatury 20^oC w pomieszczeniu orientacyjna wydajność cieplna podłogi wynosi 80 W/m²,

• strata ciśnienia na pojedynczej pętli grzejnej: Δp_pętli ≤ 20 kPa.

Przy obliczaniu ogrzewań podłogowych zakłada się, że ilość ciepła przekazywana w górę nie powinna być mniejsza niż 90%, a temperatura zasilania powinna wynosić 30 ÷ 50^oC. Wydatek cieplny podłogi uzależniony jest od temperatury powietrza i podłogi. Różnica tych temperatur ΔT ≅ 1K powoduje emisję strumienia ciepła o gęstości ok. 11 W/m². Współczynnik wnikania ciepła (konwekcja + promieniowanie) wynosi, przy średniej nadwyżce temperatury podłogi w stosunku do temperatury powietrza 9K, ok. 11,1 W/(m²K).

2. Konstrukcja podłogi w ogrzewaniu podłogowym

Podłoga jako płaszczyzna grzejna układana na poziomej konstrukcji składa się z następujących warstw:

- izolacja cieplna (płyty styropianowe o gęstości min. 20 kg/m³, wełna mineralna usztywniona żywicami),

- izolacja przeciwwilgociowa (folia polietylenowa 0,18 – 0,2 mm),

- płyty grzejnej z rurami,

- posadzki.

Do produkcji rur stosuje się materiały:

• polipropylen (PP),

• polietylen (PE) i wzmocniony polietylen (VPE),

• polibutylen (PB),

• miedź, aluminium.

2. Układy rur w ogrzewaniu podłogowym:

Wybór układu przewodów grzejnika podłogowego zależy od przeznaczenia pomieszczenia, które ma być ogrzewane:

Układ pętlowy (ślimakowy) zapewnia bardziej równomierny rozkład temperatury podłogi (rys. a).

Układ meandrowy (równoległy) stosuje się w przypadkach, gdy ogrzewane pomieszczenie ma jedną z przegród o wyraźnie większych stratach ciepła niż pozostałe lub do podłóg o konstrukcji drewnianej (rys. c). W tym przypadku początek wężownicy, gdzie jest najwyższa temperatura umieszcza się przy tej przegrodzie.

W każdym z wymienionych układów możliwe jest zastosowanie strefy brzegowej, w której rozstaw przewodów grzejnych jest celowo zmniejszony (rys. b, d, e). Strefy brzegowe stosuje się w miejscach o dużych stratach cieplnych, przy dużych otworach

okiennych i drzwiowych, wzdłuż ścian zewnętrznych. Strefy brzegowe obejmujące ponad 20% łącznej powierzchni ogrzewanej lub o wymiarach powyżej 6 m2 powinny być przyłączone do rozdzielacza jako oddzielny obieg. W przypadku

mniejszych stref brzegowych można zaprojektować tzw. zintegrowaną strefę brzegową. Rozstaw rur pętli grzewczej głównie zależy od średnicy rury

grzewczej oraz zapotrzebowania na ciepło q [W/m2] i temperatury wewnętrznej w pomieszczeniu.

W miejscach o dużych stratach cieplnych, przy dużych otworach okiennych i drzwiowych, można zastosować strefę brzegową o szerokości 1 m (maksymalnie 15% głębokości powierzchni) wzdłuż ścian zewnętrznych w której układamy rury z mniejszym rozstawem. W strefie brzegowej dopuszczalna jest wyższa temperatura podłogi. Wężownica w strefie brzegowej najczęściej stanowi niezależny obieg grzejny. Dopuszcza się w pomieszczeniach o małej powierzchni, aby wężownica strefy brzegowej była połączona z pętlą zasadniczą.

Przykładowe sposoby układania rur w strefie brzegowej

Przed zalaniem rur betonem należy poddać instalację próbie szczelności na ciśnienie 0,6 MPa w ciągu 24 godzin. Przez okres wiązania warstwy betonu oraz podczas wykonywania płyty grzejnej rury powinny pozostać pod ciśnieniem 0,2 - 0,3 MPa.

Uruchomienie instalacji powinno nastąpić po okresie wiązania zaprawy (dla betonu wynoszącym 20 - 28 dni, dla jastrychu anhydrytowego 7 dni).