artikel

Warmteafgifte van vloerverwarming berekenen

klimaattechniek

De gewenste afgifte van de vloerverwarming wordt bepaald door een transmissieberekening zonder verlies door de vloer. Bij de capaciteit van de warmteopwekking, de pomp en het leidingsysteem moeten we een warmteverlies van de vloer naar de kruipruimte of ondergrond in rekening brengen.

Warmteafgifte van vloerverwarming berekenen
Foto: Albrand

De warmtebehoefte van een vertrek onder ontwerpcondities maken we volgens de gebruikelijke methoden, zoals de transmissieberekening. We hoeven daarbij het warmteverlies door de vloer niet mee te rekenen. Dit komt doordat de temperatuur van de vloer hoger is dan de temperatuur van de ruimtelucht, zodat er vanuit de ruimte geen warmte verloren gaat. De gewenste afgifte van de vloerverwarming bepalen we dus op basis van de transmissieberekening zonder verlies door de vloer.

 

Warmteverlies vloer berekenen

Bij de capaciteit van de warmteopwekking, de pomp en het leidingsysteem moeten we een warmteverlies van de vloer naar de kruipruimte of ondergrond in rekening brengen. Per saldo gaat van de warmte die aan de vloer wordt toegevoerd een deel naar boven (de ruimte) en een deel naar onderen (kruipruimte, beganegrondvloer of onderburen). De verhouding tussen warmte naar boven en naar onderen is afhankelijk van de vloeropbouw en eventuele isolatielagen.

 

Warmteafgifte van de vloer

Nadat we de warmtebehoefte hebben berekend, kunnen we de warmteafgifte van de vloer naar de ruimte theoretisch bepalen met:

Φvl = (αc + αs) · Avl · (Tg·vl · Tg·ru) [W]

waarbij:

  • αc = de warmteovergangscoëfficiënt voor convectie [W/(m2·K)];
  • αs = de warmteovergangscoëfficiënt voor straling [W/(m2·K)];
  • Avl = het oppervlak van de verwarmde vloer [m2];
  • Tg·vl = de gemiddelde ontwerpvloertemperatuur [°C of K];
  • Tg·ru = de gemiddelde ontwerpruimteluchttemperatuur [°C of K].

 

De som van de warmteovergangscoëfficiënten:

αc + αs = 12 à 13 W/(m2·K)

 

Afgiftetabellen of grafieken

De opbouw van de vloer, de afwerklaag (zoals tapijt of parket), de watertemperatuur en de hart-op-hartafstand van de buizen zijn bepalend voor de werkelijke warmteafgifte en de te bereiken vloertemperatuur Tg·vl. Deze factoren zijn door fabrikanten verwerkt in afgiftetabellen of -grafieken. Zoals te zien in de afgiftegrafiek van afbeelding 1 wordt ook een waarde gegeven in W/m2 voor het warmteverlies naar onderen.

 

 

Afbeelding 1: De warmteafgifte van vloerverwarming onder parket. Bron: WTH Technisch Handboek.

 

Ook in ISSO-publicatie 49 Kwaliteitseisen vloer- en wandverwarming en vloer- en wandkoeling staan grafieken met de warmteafgifte op basis van de hart-op-hartafstand, ruimtetemperatuur en watertemperatuur (zie afbeelding 2). We kunnen de grafieken uit ISSO-publicatie 49 onafhankelijk van een bepaald fabricaat toepassen, waarbij we rekening houden met de vloerafwerking.

 

Afbeelding 2: Een ontwerpdiagram van een hechtende dekvloer. Bron: ISSO-publicatie 49.

 

 

We gaan nu in op:

  • het bereiken van de gewenste warmteafgifte;
  • het regelen van de ruimtetemperatuur.

 

Dimensionering vloerverwarmingssysteem

In het vloerverwarmingsontwerp moeten we het systeem zo dimensioneren, dat we de gewenste warmteafgifte zo goed mogelijk bereiken. Als we namelijk een te groot vermogen installeren, dan zal de vloertemperatuur moeilijk regelbaar zijn. De temperatuur loopt snel te ver op en vervolgens duurt het weer een tijd voordat deze is afgenomen. Een te klein vermogen is eerder beter dan een te groot vermogen, omdat de temperatuur uiteindelijk wel de juiste warmteafgifte bereikt, maar het wel langer duurt voordat we de gewenste ruimtetemperatuur bereiken.

 

Gewenste warmteafgifte bereiken

We bereiken de juiste warmteafgifte door te variëren met de hart-op-hartafstand, het totale oppervlak en de watertemperatuur. Er zijn vaak meerdere oplossingen mogelijk.

Zoals te zien in afbeelding 1 is de afgifte ongeveer 106 W/m2 bij een hart-op-hartafstand van 150 mm, een ruimtetemperatuur van 20 °C (vloertemperatuur 28 °C) en een gemiddelde watertemperatuur van 45 °C. Dit levert een mediumtemperatuur op van 50/40 °C. Wanneer we bijvoorbeeld slechts 80 W/m2 nodig hebben, kunnen we de hart-op-hartafstand vergroten tot 300 mm.

Een tweede oplossing is een verlaging van de watertemperatuur. De gewenste warmteafgifte bedraagt dan:

80/106 = 77%

Dit komt overeen met een watertemperatuur van gemiddeld 40 °C (78%).

Aanvoertemperatuur verhogen

Een en ander is af te lezen uit tabel 1, een WTH-tabel voor vloerverwarming onder parket (Rc 2,5 m·K/W, 50 mm dekvloer en een gemiddelde watertemperatuur van 45 °C). Bij een gemiddelde watertemperatuur van 40 °C en een hart-op-hartmaat van 30 cm zien we in afbeelding 1 een klein verschil en de hart-op-hartafstand zou in principe iets kleiner moeten zijn dan 300 mm. Maar dit kleine verschil kunnen we elimineren door de aanvoertemperatuur iets te verhogen.

Hart-op-hartafstand vergroten

Nog een voorbeeld: zouden we in plaats van 106 slechts 90 W/m2 nodig hebben, dan kunnen we de lijn in afbeelding 1 vanaf links trekken totdat deze de verticale lijn snijdt. De hart-op-hartafstand ligt dan tussen de 250 en 220 mm. Hierbij moeten we interpoleren en zal de hart-op-hartafstand 235 mm dienen te bedragen.

 

Soms zijn beide oplossingen noodzakelijk. Het eenvoudigst is spelen met de hart-op-hart-op-hartafstand, omdat deze per ruimte variabel is, in tegenstelling tot de watertemperatuur die voor meerdere ruimten meestal gelijk blijft. In tabel 1 staat met welk percentage we de warmteafgifte uit afbeelding 2 mogen corrigeren bij een andere gemiddelde watertemperatuur.

 

H.o.h. maat Gemiddelde watertemperatuur
50°C 40°C 35°C 30°C 25°C
10 cm 118% 78% 58% 39% 20%
15 cm 118% 76% 57% 37% 18%
20 cm 118% 80% 57% 36% 17%
25 cm 120% 77% 58% 36% 16%
30 cm 122% 78% 59% 36% 16%

Tabel 1: Correctie van de warmteafgifte bij een afwijkende watertemperatuur (ref gemiddeld 45 °C). Bron: WTH Technisch Handboek.

 

Ruimtetemperatuur regelen

Meestal is de aanvoertemperatuur van de warmteopwekking hoger dan de gewenste aanvoertemperatuur van de vloerverwarming. Daarom zullen we de temperatuur moeten verlagen, bijvoorbeeld door koud retourwater bij te mengen met behulp van een driewegmengventiel. We kunnen de volgende regelingen toepassen om de ruimtetemperatuur te regelen:

  • een debietregeling;
  • een constante aanvoerwatertemperatuur.

 

Debietregeling

De beste regeling is een debietregeling. Daarmee stemmen we de waterhoeveelheid per groep of ruimte af op de vraag van de vloerverwarmingsgroep (zie afbeelding 3). Dit doen we met thermische motoren die worden aangestuurd via een ruimtethermostaat. Een thermische motor werkt vergelijkbaar met een thermostatische radiatorafsluiter: onder invloed van een kleine elektrische stroom wordt een element verwarmd in de motor, dat door uitzetting de klep verder opent of sluit. Een weersafhankelijke voorregeling van de watertemperatuur is gewenst.

 

Afbeelding 3: Verdeler met thermische motoren. Bron: Uponor.

 

Constante aanvoerwatertemperatuur

Een eenvoudigere regeling werkt op basis van een constante aanvoerwatertemperatuur naar de groepen in het vloerverwarmingsveld (zie afbeelding 4). Een thermostatisch ventiel op de verdeler – nummer 4 – houdt de watertemperatuur constant op de ingestelde waarde. Bij deze regeling kunnen we moeilijker wisselende belastingen opnemen. Enige regeling van de ruimtetemperatuur vindt plaats doordat de vloer wat zelfregelende eigenschappen heeft. Deze regeling gebruiken we voor basis- of bijverwarming.

 

Afbeelding 4: Verdeler met een thermostatisch ventiel voor het regelen van de aanvoerwatertemperatuur. Bron: WTH Technisch Handboek.

 

We kunnen de verdeler uitbreiden met een pompschakelaar die de pomp alleen aanzet bij een warmtevraag. Hiermee kunnen we veel energie besparen. Er zijn diverse uitvoeringen verkrijgbaar. Pompschakelaars kunnen optioneel zijn uitgevoerd met een regeling om te voorkomen dat een pomp vast komt te zitten bij lange stilstand.

 

Meer kennisartikelen over klimaattechniek

Dit kennisartikel komt uit hoofdstuk 19: Vloer- en wandverwarming van de Vakbase W-installatie, het digitale naslagwerk van gawalo.nl over klimaattechniek
De Vakbase W-installatie bestaat uit twee onderdelen: Klimaatbeheersing 1 bevat informatie over de theorie en praktijktoepassingen van warmtetechnieken en Klimaatbeheersing 2 behandelt luchtbehandeling, ventilatie en koeling.

Abonnees van Gawalo kunnen gratis gebruikmaken van de Vakbase W-installatie.

 

Reageer op dit artikel