Eén warmtebron, twee aansluitingen: waarom wordt de vloerverwarming niet warm?

Deel 4 — Onvoldoende effectief warmteafvoergebied

De warmtepomp werkt normaal.

De aanvoerwatertemperatuur is correct.

De waterstroom door de vloerverwarmingslussen ziet er redelijk uit.

Er is geen duidelijke luchtsluis en het hydraulische systeem is goed uitgebalanceerd.

Maar de kamer heeft nog steeds moeite om de doeltemperatuur te bereiken.

Wat kan er nog meer mis zijn?

Een vaak over het hoofd geziene oorzaak is:

Het effectieve warmteafvoeroppervlak van het vloerverwarmingssysteem is te klein.

Dit kan gebeuren wanneer grote delen van de verwarmde vloer bedekt zijn met banken, bedden, kasten, dikke tapijten of andere materialen met een hoge weerstand. Het kan ook gebeuren wanneer de afstand tussen de UFH-leidingen te groot is of wanneer het daadwerkelijke verwarmde vloeroppervlak te klein is voor het ontwerpwarmteverlies van de kamer.

InDeel 4 van onze serie probleemoplossing ‘Eén warmtebron, twee aansluitingen’, leggen we uit waarom het totale vloeroppervlak eneffectief verwarmingsoppervlakzijn niet noodzakelijkerwijs hetzelfde – en waarom dit verschil van belang is bij lucht-water-warmtepompsystemen.

1. Wat is het “effectieve warmteafvoergebied” van vloerverwarming?

Vloerverwarming werkt door het overbrengen van warmte van warm water in de leidingen naar de vloerconstructie.

De warmte gaat vervolgens omhoog via:

UFH-buis → Dekvloer/vloerstructuur → Vloerafwerking → Kamer

Het bruikbare vloeroppervlak fungeert daarom als een grote warmteafgever op lage temperatuur.

Maar niet elke vierkante meter vloer brengt de warmte noodzakelijkerwijs effectief naar de kamer.

Overweeg een slaapkamer van 15 m².

Na installatie:

• een groot bed;

• kledingkast;

• nachtkastjes;

• bureau;

• ander meubilair;

misschien blijft slechts 8 à 10 m² vloer relatief onbelemmerd.

Als het bed een stevige basis heeft die direct op de vloer staat, kan het effectieve warmteoverdrachtsoppervlak verder worden verkleind.

Daarom:

Totaal kameroppervlak ≠ effectief UFH-warmtedissipatieoppervlak.

Dit onderscheid wordt erg belangrijk in ruimtes met hoge verwarmingsbelastingen.

2. Waarom vermindert het bedekken van de vloer de verwarmingsprestaties?

Vloerverwarming transporteert warmte voornamelijk via straling en convectie van het verwarmde vloeroppervlak naar de kamer.

Wanneer een groot meubelstuk direct op de vloer staat, verandert dit het warmteoverdrachtspad.

In plaats van:

Verwarmde vloer → Kamer

we hebben nu:

Verwarmde vloer → Meubilair → Beperkte warmteoverdracht → Kamer

De warmte verdwijnt niet volledig, maar de nuttige overdracht ervan naar de verblijfsruimte wordt verminderd.

Het probleem is vooral merkbaar bij meubels met weinig of geen luchtspleet eronder, zoals:

• staande kasten;

• bedden met stevige basis;

• grote banken met een zeer lage doorgang;

• ingebouwde kasten;

• opslag platforms.

Bij het ontwerp van UFH moet daarom rekening worden gehouden met grote permanent overdekte gebieden.

3. Een eenvoudig voorbeeld: een kamer van 15 m² is niet noodzakelijkerwijs een verwarmingsoppervlak van 15 m²

Stel dat een slaapkamer een totale vloeroppervlakte heeft van:

15 m²

De kamer heeft een ontwerpverwarmingsvermogen nodig van:

900 W

Als vrijwel de gehele vloer effectief warmte kan overdragen, is het gemiddeld benodigde vermogen:

$$900W ÷ 15m² = 60W/m²$$

Dat is relatief beheersbaar voor een goed ontworpen UFH-systeem op lage temperatuur.

Maar stel dat meubels en vloerbedekkingen het effectieve warmteoverdrachtsoppervlak beperken tot slechts:

9 m²

Nu wordt de vereiste output van het beschikbare oppervlak:

$$900W ÷ 9m² = 100W/m²$$

Het warmteverlies in de ruimte is niet veranderd.

Maar het beschikbare verwarmingsoppervlak is veel kleiner geworden.

Dit betekent dat elke effectieve vierkante meter vloer nu aanzienlijk meer warmte moet leveren.

Dat kan het volgende vereisen:

• kleinere buisafstand;

• hogere watertemperatuur;

• hogere stroom;

• een vloerafwerking met een lagere weerstand;

• verbeterde isolatie;

• of aanvullende verwarming.

Dit is de reden waarom de meubelindeling moet worden overwogenvoordat de lay-out van de UFH-leiding definitief is.

4. Dikke tapijten kunnen thermische isolatie worden

Meubilair is niet het enige probleem.

Vloerbedekkingen kunnen ook de warmteoverdracht verminderen.

Een dik tapijt, vooral in combinatie met een isolerende ondertapijt, zorgt voor thermische weerstand tussen de verwarmde vloer en de kamer.

In plaats van dat de warmte gemakkelijk naar boven beweegt, vertraagt ​​de vloerbedekking de overdracht.

Dit kan een interessante situatie creëren:

De vloer onder het tapijt is warm, maar de kamer erboven krijgt niet voldoende nuttige warmte.

Met andere woorden: het UFH-systeem produceert warmte, maar de warmte kan niet efficiënt worden vrijgegeven.

Dit is de reden waarom vloermaterialen altijd in overweging moeten worden genomen bij het ontwerpen van lagetemperatuurverwarmingssystemen.

5. De thermische weerstand van vloerbedekking is belangrijk

Verschillende vloerafwerkingen hebben verschillende thermische eigenschappen.

Typische afwerkingen zijn onder meer:

• keramische tegels;

• steen;

• bewerkt hout;

• laminaat;

• vinyl;

• tapijt.

Keramische tegels en steen zorgen over het algemeen voor een relatief goede warmteoverdracht.

Hout, laminaat en tapijt bieden doorgaans een grotere thermische weerstand, hoewel de werkelijke prestaties sterk afhankelijk zijn van het specifieke product en de dikte.

De belangrijke technische parameter is de totale thermische weerstand van:

Vloerafwerking + ondervloer + andere lagen boven de verwarmingsstructuur

Fabrikanten van UFH-compatibele vloeren specificeren vaak een maximaal toelaatbare thermische weerstand.

Deze informatie moet tijdens het ontwerp worden gecontroleerd.

6. De meubelindeling moet worden besproken voordat de UFH wordt geïnstalleerd

Bij echte projecten krijgt de HVAC- of UFH-ontwerper niet altijd de definitieve meubelindeling.

Dit kan later voor problemen zorgen.

Leidingen kunnen bijvoorbeeld gelijkmatig door een slaapkamer worden geïnstalleerd.

Na de bouw installeert de eigenaar:

• een groot bed met stevige basis;

• kledingkasten van vloer tot plafond;

• dik tapijt.

Een aanzienlijk percentage van het verwarmingsoppervlak is nu geblokkeerd.

De klant kan dan klagen:

“De vloer is op sommige plekken warm, maar de kamertemperatuur is nog steeds laag.”

Vanuit het perspectief van de inbedrijfstelling kan dit verwarrend zijn omdat:

• werking van de warmtepomp is normaal;

• watertemperatuur is normaal;

• stroom is normaal;

• De veelvuldige werking is normaal.

De ontbrekende factor is debruikbaar warmteafgevend oppervlak.

Bij nieuwbouw moeten de meubelplanning en het UFH-ontwerp daarom zoveel mogelijk op elkaar worden afgestemd.

7. De buisafstand kan een verborgen vermindering van de effectieve verwarmingscapaciteit veroorzaken

Er is een ander type “onvoldoende warmteafvoergebied” dat minder zichtbaar is.

De vloer lijkt misschien volledig beschikbaar, maar deDe afstand tussen de UFH-leidingen is te groot.

Stel je bijvoorbeeld een ruimte met hoge belasting voor waar het berekende ontwerp relatief kleine buisafstanden vereist.

Als de installateur de afstand eenvoudigweg vergroot tot:

• het pijpverbruik verminderen;

• verkort de installatietijd;

• materiaalkosten verlagen;

de vloer levert mogelijk niet meer voldoende warmteafgifte.

De gebruikelijke afstand kan variëren van ongeveer:

100 mm / 150 mm / 200 mm / 250 mm / 300 mm

afhankelijk van het systeemontwerp.

Er is geen enkele tussenruimte die geschikt is voor elke kamer.

8. Waarom een ​​grotere buisafstand de warmteafgifte vermindert

Warmte verspreidt zich zijdelings door de vloer vanuit elke UFH-leiding.

Als de leidingen relatief dicht bij elkaar liggen, wordt de temperatuur van het vloeroppervlak gelijkmatiger.

Als de afstand te groot wordt, wordt het temperatuurverschil tussen het gebied direct boven de buis en het gebied tussen de buizen groter.

Conceptueel:

Kleinere buisafstand

→ gelijkmatigere vloertemperatuur
→ groter effectief warmteoverdrachtsvermogen

Bredere buisafstand

→ grotere koudezones tussen leidingen
→ lagere gemiddelde oppervlaktetemperatuur
→ potentieel lagere warmteafgifte in de ruimte

Het simpelweg afdekken van de hele kamer met UFH-buis garandeert dus niet voldoende verwarmingscapaciteit.

Dedichtheid en indeling van het leidingwerkmaterie.

9. De buisafstanden moeten de warmtebelasting van de kamer volgen

Een goed UFH-ontwerp moet beginnen met berekeningen van het warmteverlies per kamer.

Verschillende delen van hetzelfde gebouw kunnen verschillende leidingafstanden vereisen.

Bijvoorbeeld:

Interne slaapkamer

Goede isolatie, klein raam en laag warmteverlies:

Een grotere afstand kan aanvaardbaar zijn.

Woonkamer met grote beglazing

Hoger perimeterwarmteverlies:

Een kleinere afstand kan nodig zijn.

Badkamer

Hogere comforttemperatuurvereiste:

Een kleinere afstand kan passend zijn.

Perimeterzone nabij grote ramen

Hoger lokaal warmteverlies:

Een kleinere leidingafstand kan de grotere vraag helpen compenseren.

De technische logica zou daarom moeten zijn:

Warmteverlies in de kamer → Beschikbaar effectief vloeroppervlak → Vereiste W/m² → Leidingafstand → Watertemperatuur → Debiet

niet:

Gebruik overal dezelfde leidingafstand.

10. Er moet rekening worden gehouden met de effectieve oppervlakte voordat de vereiste W/m² wordt berekend

Dit is een bijzonder belangrijk punt.

Stel dat een woonkamer het volgende nodig heeft:

3.000 W

en heeft een totale vloeroppervlakte van:

30 m²

Op het eerste gezicht:

$$3000 ÷ 30 = 100W/m²$$

Maar stel dat 8 m² effectief niet beschikbaar is vanwege:

• vaste kasten;

• groot meubilair;

• trap;

• permanente vloerconstructies.

Het werkelijke effectieve verwarmingsoppervlak is:

$$30-8=22m²$$

Nu:

$$3000 ÷ 22 circa 136 W/m²$$

Dat is een heel andere ontwerpvoorwaarde.

Afhankelijk van de vereiste binnentemperatuur, vloerafwerking en toegestane temperatuur van het vloeroppervlak kan het UFH-systeem mogelijk niet langer de volledige verwarmingsbelasting van de ruimte leveren.

Op dit punt moet de ontwerper niet simpelweg de watertemperatuur van de warmtepomp blijven verhogen.

11. Waarom het verhogen van de watertemperatuur grenzen heeft

Een veel voorkomende reactie op onvoldoende UFH-output is:

“Verhoog de aanvoerwatertemperatuur.”

Het verhogen van de gemiddelde watertemperatuur kan de warmteafgifte van de vloer verhogen.

Maar er zijn grenzen.

Een hogere watertemperatuur kan resulteren in:

• lagere COP van de warmtepomp;

• hogere bedrijfskosten;

• te hoge temperatuur van het vloeroppervlak;

• verminderd comfort;

• mogelijke vloerbeperkingen;

• grotere systeemverliezen.

Een van de belangrijkste voordelen van UFH in combinatie met een warmtepomp is de mogelijkheid om bij relatief lage watertemperaturen te werken.

Als het systeem onnodig hoge watertemperaturen vereist omdat het effectieve vloeroppervlak slecht is ontworpen, verliest de warmtepomp een deel van zijn efficiëntievoordeel.

12. De temperatuur van het vloeroppervlak heeft ook comfortgrenzen

De vloer mag niet zomaar “zo warm mogelijk” worden gemaakt.

Bij het ontwerp van UFH moet rekening worden gehouden met acceptabele vloeroppervlaktetemperaturen.

Comfortnormen maken gewoonlijk onderscheid tussen bewoonbare gebieden en speciale/perimeterzones, en projectvereisten moeten de toepasselijke lokale norm volgen.

Dit betekent dat er een praktische grens is aan de hoeveelheid warmte die uit elke vierkante meter vloer kan worden gehaald.

Daarom:

Als de kamer meer warmte nodig heeft dan het beschikbare vloeroppervlak veilig en comfortabel kan leveren, moet de oplossing voortkomen uit het systeemontwerp en niet alleen uit een hogere watertemperatuur.

Mogelijke oplossingen zijn onder meer:

• het vergroten van het effectieve verwarmingsoppervlak;

• het verminderen van warmteverlies;

• het optimaliseren van de buisafstand;

• het verbeteren van de vloerconstructie;

• een extra verwarmingsterminal toevoegen.

13. Dit wordt vooral belangrijk bij warmtepompen

Traditionele ketels kunnen gemakkelijk water op hoge temperatuur genereren.

Lucht-water-warmtepompen presteren het beste bij lagere aanvoerwatertemperaturen.

Algemeen:

Lagere temperatuur uittredend water → Lagere compressorlift → Beter rendement

Daarom is een goed ontworpen UFH-systeem een ​​uitstekende terminal voor warmtepompen.

Maar dit voordeel hangt af van het hebben van voldoende effectief verwarmingsoppervlak.

Als het UFH-gebied te klein is, heeft het systeem mogelijk hogere watertemperaturen nodig om dit te compenseren.

Dat kan de seizoensefficiëntie verminderen.

Het effectieve vloeroppervlak is dus niet alleen een kwestie van comfort.

Het is ook eenprobleem met de efficiëntie van de warmtepomp.

14. Eén warmtebron, twee terminals kunnen een voordeel bieden

In onze serie bespreken we een systeem met:

Eén warmtebron + twee aansluitingen

Typisch:

Lucht-water-warmtepomp

↓

Fancoils + vloerverwarming

Deze regeling kan meer flexibiliteit bieden.

Stel dat het UFH-systeem niet de gehele ontwerpverwarmingsbelasting kan dekken omdat het effectieve vloeroppervlak beperkt is.

De fancoil kan aanvullende capaciteit leveren tijdens:

• erg koud weer;

• snelle opwarming;

• piekbelastingsperioden.

Ondertussen biedt UFH:

• stabiel stralingscomfort;

• werking bij lage temperaturen;

• continue basisverwarming.

Als dit op de juiste manier wordt gecontroleerd, kan dit een effectieve ontwerpstrategie zijn.

De twee terminalsystemen moeten echter hydraulisch en thermisch op elkaar zijn afgestemd.

15. Hoe kunt u een onvoldoende effectief UFH-gebied identificeren?

De symptomen zijn anders dan die van een luchtsluis of pompstoring.

Typische symptomen zijn onder meer:

De gehele zichtbare vloer voelt redelijk warm aan

Dit suggereert dat de bloedsomloop normaal kan zijn.

Aanvoer- en retourtemperaturen zijn redelijk

Het lijkt erop dat het hydraulische circuit warmte overdraagt.

De stroomsnelheden van het verdeelstuk liggen dicht bij de ontwerpwaarden

Er is geen duidelijk probleem met een laag debiet.

De kamer kan de ingestelde temperatuur nog steeds niet bereiken

Nu moeten we de vloeropbrengst vergelijken met het warmteverlies van het gebouw.

Gebieden onder tapijten of meubels gedragen zich anders

Dit suggereert lokale thermische weerstand.

Het probleem wordt erger bij zeer koud weer

Dit kan erop duiden dat het maximale UFH-vermogen lager is dan het piekwarmteverlies in de kamer.

Op dit moment is de juiste vraag niet langer:

“Waarom verwarmt de warmtepomp niet?”

Het wordt:

“Kan het beschikbare vloeroppervlak voldoende warmte afgeven om het warmteverlies van de kamer te dekken?”

16. Een nuttige diagnostische vergelijking

Een vereenvoudigde manier om het probleem te begrijpen is:

$$Q_{kamer}=A_{effectief}maal q$$

Waar:

• Qkamer= benodigde ruimteverwarmingscapaciteit, W

• Aeffectief= effectief warmteafgevend vloeroppervlak, m²

• Q= vereiste gemiddelde warmteafgifte, W/m²

Daarom:

$$q=frac{Q_{kamer}}{A_{effectief}}$$

Naarmate het effectieve vloeroppervlak afneemt, neemt de vereiste output per vierkante meter toe.

Dat is de fundamentele reden waarom groot meubilair, dikke tapijten en een slechte aanleg van de leidingen ernstige problemen kunnen worden.

17. Verwar ‘warme vloer’ niet met ‘voldoende verwarmingscapaciteit’

Een ander veel voorkomend misverstand is dat u UFH alleen beoordeelt door de vloer aan te raken.

Een comfortabele UFH-vloer met lage temperatuur voelt niet noodzakelijkerwijs erg warm aan.

En omgekeerd betekent een merkbaar warme vloer niet automatisch dat de ruimte voldoende totaal verwarmingsvermogen krijgt.

Waar het om gaat is:

$$Totale nuttige warmteafgifte geq Warmteverlies kamer$$

Daarom moet bij de technische diagnose gebruik worden gemaakt van:

• kamertemperatuur;

• ontwerp warmteverlies;

• aanvoer-/retourtemperatuur;

• waterstroom;

• effectief vloeroppervlak;

• temperatuur van het vloeroppervlak;

in plaats van alleen te vertrouwen op hoe warm de vloer met de hand aanvoelt.

18. Praktische probleemoplossingsvolgorde

Wanneer de warmtepomp en de watercirculatie normaal lijken, maar de kamer koud blijft, controleer dan het volgende.

Stap 1 — Bereken het warmteverlies in de kamer

Hoeveel Watt heeft de ruimte eigenlijk nodig onder ontwerpomstandigheden?

Stap 2 — Bereken het effectieve UFH-gebied

Sluit permanent geblokkeerde gebieden uit of evalueer deze zorgvuldig.

Stap 3 — Bereken de benodigde W/m²

Kan het beschikbare vloeroppervlak dit realistisch realiseren?

Stap 4 — Controleer meubels

Blokkeren grote voorwerpen met een stevige basis een aanzienlijk vloeroppervlak?

Stap 5 — Controleer vloerkleden en tapijten

Verminderen bekledingen met een hoge weerstand de warmteoverdracht?

Stap 6 — Controleer de vloerafwerking

Is de thermische weerstand compatibel met UFH?

Stap 7 — Controleer de leidingafstand

Is de afstand ontworpen op basis van de warmtebelasting?

Stap 8 — Controleer de watertemperatuur

Is het geschikt voor de vloerconstructie?

Stap 9 — Controleer de werkelijke stroom

Bevestig dat de lus de vereiste ontwerpstroom ontvangt.

Stap 10 — Vergelijk de warmteafgifte met warmteverlies

Dit is de laatste technische test.

Tabel voor snelle probleemoplossing

19. Veelgestelde vragen

Kunnen meubels de prestaties van vloerverwarming verminderen?

Ja. Grote meubels met weinig of geen vrije ruimte eronder kunnen de bruikbare warmteoverdracht van de vloer naar de kamer verminderen. Bij het ontwerpen van UFH moet rekening worden gehouden met vast meubilair.

Kan een dik tapijt ervoor zorgen dat vloerverwarming niet goed werkt?

Het kan de warmteafgifte aanzienlijk verminderen als het tapijt en de ondertapijt een hoge thermische weerstand hebben. Controleer altijd of het vloersysteem geschikt is voor UFH.

Zorgt een kleinere afstand tussen de UFH-leidingen voor meer warmte?

Over het algemeen kan een kleinere afstand de uniformiteit van de oppervlaktetemperatuur verbeteren en de haalbare warmteafgifte onder dezelfde bedrijfsomstandigheden vergroten. De afstand moet echter worden gekozen door middel van thermisch en hydraulisch ontwerp, in plaats van eenvoudigweg zo dicht mogelijk bij elkaar te worden gebracht.

Waarom is mijn vloer warm, maar mijn kamer nog steeds koud?

De vloer kan warmte overbrengen, maar de totale warmteafgifte kan nog steeds lager zijn dan het warmteverlies van het gebouw. Controleer het effectieve verwarmingsoppervlak, de isolatie, de ramen, de vloerbedekking en de ontwerpwarmtebelasting.

Moet ik de watertemperatuur van de warmtepomp verhogen?

Alleen nadat is bevestigd dat het debiet, de hydraulische balans en het UFH-ontwerp correct zijn. Een hogere aanvoerwatertemperatuur kan het rendement verhogen, maar vermindert normaal gesproken de efficiëntie van de warmtepomp.

Kunnen fancoils helpen als de UFH-capaciteit onvoldoende is?

Ja. In een correct ontworpen systeem met één bron en twee terminals kunnen ventilatorconvectoren aanvullende verwarming leveren tijdens perioden van piekbelasting, terwijl UFH voor een stabiele basisverwarming zorgt.

Laatste technische principe

Wanneer de temperatuur en circulatie van het UFH-water normaal zijn, maar de kamer nog steeds koud is, stop dan met vragen:

“Reikt er voldoende warm water tot de vloer?”

De volgende vraag zou moeten zijn:

“Heeft de vloer voldoende effectief oppervlak om de benodigde warmte naar de kamer over te brengen?”

De volledige engineeringrelatie is:

Warmteverlies van gebouwen

↓

Vereiste verwarmingscapaciteit

↓

Effectief UFH-gebied

↓

Vereiste W/m²

↓

Buisafstand + vloerconstructie

↓

Watertemperatuur + stroom

↓

Warmteafgifte van de vloer

↓

Binnencomfort

Dit brengt ons bij een ander belangrijk principe:

De capaciteit van vloerverwarming wordt niet alleen bepaald door de hoeveelheid warmte die de leidingen binnenkomt, maar ook door hoe effectief de vloer die warmte aan de kamer kan afgeven.

Bij lucht-water-warmtepompsystemen zorgt het maximaliseren van het effectieve warmteafgevende oppervlak bij lage temperaturen ervoor dat de warmtepomp kan werken bij lagere watertemperaturen – en dat is een van de sleutels om beide te bereiken.comfort en hoge seizoensefficiëntie.

Eén warmtebron, twee aansluitingen: serie voor probleemoplossing

Onze serie omvat nu:

Deel 1 — Eerste inbedrijfstelling of langdurige uitschakeling
Deel 2 — Lucht gevangen in vloerverwarmingsleidingen
Deel 3 — Slecht leidingontwerp en slechte lay-out
Deel 4 — Onvoldoende effectief warmteafvoergebied

We zullen doorgaan met het onderzoeken van de werkelijke oorzaken van slechte UFH-prestaties vanuit het perspectief van decomplete warmtepomp + hydronisch systeem, in plaats van zich alleen op de warmtepompunit zelf te concentreren.

Voor meer technische artikelen over lucht-water-warmtepompen, vloerverwarming, ventilatorconvectoren en hydronisch systeemontwerp:

www.ecoheat-pump.com