» Diskussionsforum » Energie- und Haustechnik-Forum

Fußbodenheizungsauslegung

69 Beiträge | 9.3.2019 - 1.5.2020
Hallo,
ich versuche gerade eine vernünftige Auslegung für unsere Fußbodenheizung hinzubekommen. Als Anhaltspunkt habe ich eine raumweise Heizleistungsabschätzung gemacht (obwohl es eher vernünfig ist, das Haus nicht raumweise zu betrachten) und die Heizleistungstabelle von HFrik ausgefüllt.

Fußbodenheizungsauslegung

Hier fällt auf, dass ich die Heizleistung in den Badezimmern, trotz Wandheizung, nicht erreiche.
Ebenso scheint VA10 für die südlichen Räume nicht ausreichend zu sein.

Kellergeschoss:
Fußbodenheizungsauslegung

Erdgeschoss:
Fußbodenheizungsauslegung

Obergeschoss:

Fußbodenheizungsauslegung

Und so sieht mein 1. Versuch einer Planung aus.

Kellergeschoss:

Fußbodenheizungsauslegung
Erdgeschoss:

Fußbodenheizungsauslegung
Obergeschoss:

Fußbodenheizungsauslegung

Speziell frage ich mich, wie sich die Kreuzungen im Vorraum des Obergeschosses vermeiden lassen?

Im Erdgeschoss könnte man natürlich WC und Bad zusammenhängen.
Da die Heizleistung im Bad aber nicht ausreicht, wird im Bad vermutlich ein VA5 notwendig sein und der Kreis hier entsprechend länger?

Ich würde mich über einige Tipps sehr freuen.
Danke schonmal.
Christian


 
9.5.2019 22:21
Ja, kannst du natürlich auch so rechnen, sollte aber das gleiche rauskommen. Im übrigen habe ich jetzt ein Update hochgeladen, wodurch auch die Berechnung im Übergangsbereich zwischen laminarer und turbulenter Strömung stimmt. Nicht einstellbare Druckverlust werden zwar angezeigt, haben aber keine Auswirkung auf die Berechnung.

Falls du die Tabelle schon mit deinen Daten befüllt hast kannst du auch nur den Sourcecode im VBA-Skript neu einfügen.
10.5.2019 18:42
Ich bin dran alles einzugeben. Kann es sein, dass du die Einheiten für Lambda verhauen hast? Da steht überall w/m2k...
10.5.2019 22:53
Stimmt, wäre auf W/(mK) zu ändern.
18.4.2020 13:50


berhan schrieb: Ich habe jetzt mal unter meine Projekte eine erste Version hineingestellt.
https://www.energiesparhaus.at/denkwerkstatt/projekt.asp?Projekt=Fl%E4chenheizungsauslegung&User=berhan

Der Link funktioniert leider nicht mehr, gibt es einen aktuellen Link oder ist die Datei auf Google Drive am letzten Stand?

Danke!
Michael
18.4.2020 20:26
Sollte der aktuelle Link sein.
https://drive.google.com/file/d/1i0WHtYY2IYMIkZYAHSj_HtYzujt5gpNC/view?usp=sharing
25.4.2020 23:45
@berhan

ich werde aus der Zeile nicht schlau, kannst du mir da helfen?:
tRL = tVL - q * FR / (60 * 1.1666 * ms2litmin(di, pi, w))

muss da nicht irgendwo die Wärmekapazität von Wasser drin stecken?

Und warum wird die neue Heizmittelübertemperatur mit (ti + ta)/2 ... berechnet?:

tf = (ti + ta) / 2 + HueTemp(tVL, tRL, (ti + ta) / 2)
26.4.2020 11:59


heribert schrieb: ich werde aus der Zeile nicht schlau, kannst du mir da helfen?:



tRL = tVL - q * FR / (60 * 1.1666 * ms2litmin(di, pi, w))

tVL .. Vorlauftemperatur
q..Gesamtwärmestromdichte
FR..Heizfläche
ms2litmin.. Function zur Umrechnung der Strömungsgeschwindigkeit in den Volumenstrom
di.. Rohrinnendurchmesser
pi.. PI
w.. Strömungsgeschwindigkeit
1.1666 Wärmekapazität von Wasser (4200 Ws / 3600 s) 

q * FR / (60 * 1.1666 * ms2litmin(di, pi, w))
Berechnet die Temperaturdifferenz des Wassers bei gegebener Heizleistung und Volumenstrom


heribert schrieb: muss da nicht irgendwo die Wärmekapazität von Wasser drin stecken?

Du könntest natürlich die Wärmekapazität von Wasser über die Temperatur berechnen lassen.
Z.B. mit dieser Funktion und Änderung der Formel für tRL

Public Function WkapWasser(T) 'Temperatur des Wassers
'wärmekapazität von Wasser [kJ/(kg K)]
WkapWasser = (75.9603472 - 617.7655695 * (T / 10000) + 207017.1855 * (T / 10000) ^ 2 - 33652543.04 * (T / 10000) ^ 3 + 2799178176# * (T / 10000) ^ 4 - 88869196090# * (T / 10000) ^ 5) / 18.01528
End Function

tRL = tVL - q * FR / (WkapWasser(tf) * Wasserdichte(tf) / 60 * ms2litmin(di, pi, w))

Die Rechenergebnisse ändern sich dadurch bei mir um ca. 0,1%.


heribert schrieb: Und warum wird die neue Wassertemperatur tf so berechnet?:

tf = (ti + ta) / 2 + HueTemp(tVL, tRL, (ti + ta) / 2)


Diese Formel berechnet die mittler Wassertemperatur des Heizkreises über die Heizmittelübertemperatur.

Fußbodenheizungsauslegung

Mein Problem bei der Berechnung der Heizmittelübertemperatur ist, dass die obige Formel nur für einen eindimensionalen Wärmestrom gedacht ist. Meine Berechnung jedoch zweidimensional ist. Daher habe ich die Temperatur für Innen und Außen gemittelt. Eine bessere Variante dürfte eine Gewichtung über den Wärmestrom sein.
tf = (ti * qi / q + ta * qa / q) + HueTemp(tVL, tRL, (ti * qi / q + ta * qa / q))

Die Auswirkungen sind mit 0,016 % bei mir aber marginal.

Mit tf = (tVL + tRL) / 2 also das arithmetische Mittel von Vorlauf und Rücklauf wäre die Abweichung ca. 0,3%.
26.4.2020 12:20
danke für die Klarstellung.
Zur Info für die Mitleser - tf ist die mittlere Heizmitteltemperatur und nicht die Heizmittelübertemperatur, wie ich es kurz vor berhans Post noch falsch ausgebessert habe.
26.4.2020 14:14
@berhan nochmal zum Ablauf des Programms:

1) Die Vorgabe von Druckverlust und mittlere Fluidtemperatur tf (tf wird im ersten Durchlauf auf Vorlauftemperatur gesetzt, bis der erste berechnete Wert vorhanden ist) ergibt die

2) Fluidgeschwindigkeit welche zuerst nur Einfluss auf den Wärmeübergangskoeffizient von Wasser auf das Rohr hat.

3) Dann wird die Wärmestromdichte q an der Oberfläche nach "berndglueck" berechnet, die sich bei gegebener mittlerer Fluidtemperatur und den Raumtemperaturen unter Berücksichtigung der temperaturabhängigen Übergangswiderstände einstellt.

4) Berechnen der Gesamtleistung [Watt] aus Heizkreisfläche [m2] mal Wärmestromdichte q [W/m2] aus Punkt 3) und der dazu benötigten Spreizung [K], die die notwendige Gesamtleistung zur Verfügung stellt. Rücklauftemperatur ist dann Vorlauf minus Spreizung "tRL = tVL - Spreizung"
"tRL = tVL - q * FR / (60 * 1.1666 * ms2litmin(di, pi, w))"

Aus der neuen Rücklauftemperatur wird die erste Näherung zur richtigen mittleren Fluidtemperatur mit tf = (ti + ta) / 2 + HueTemp(tVL, tRL, (ti + ta) / 2)
berechnen und bei Punkt 1) neu starten.

Punkt 1 bis 4 wird immer 10x durchlaufen ohne Abbruchkriterium.

Ist das so korrekt? Nur fürs Verständnis.
26.4.2020 15:40
Wie ist die Strategie bei der Vorgabe des Druckverlustes (KNV 1155-6 PC)? So dass die Raynoldszahl unter 2300 bleibt?

Wie soll man vorgehen, wenn das Programm den vorgegebenen Druckverlust nicht erreicht?

Warum kommt es im Übergangsbereich zwischen laminar und turbulent eigentlich zum nicht erreichen des eingestellten Druckverlustes?
Soweit ich das verstanden habe, sollten diese zwei Befehle von Teildruckverlust dp_teil in Fliesgeschwindigkeit w und wieder zurück rechnen. Damit sollte doch sichergestellt sein, dass der Druckverlust eingehalten wird.
Oder ist die Änderung von tf im letzten der 10 Interationen die Ursache für die Abweichung, ist ja die einzige Größe, die sich da ändert und Einfluss auf Fliesgeschwindigkeit und Druckverlust hat?

w = Stroemungsgeschwindigkeit(di, k, dp_teil, L, tf)   '[m/s]
arr(8) = Druckverlust(ms2litmin(di, pi, w), di, tf, gesL, k)
26.4.2020 15:51
Ja, kommt hin (bin gerade auf der Baustelle XPS für den Pool picken).
Du könntest nun die Änderungen von meinem letzten Post noch implementieren, dann wird es noch ein bisschen präziser.
26.4.2020 17:04


heribert schrieb: 
Wie soll man vorgehen, wenn das Programm den vorgegebenen Druckverlust nicht erreicht?
[ref]heribert:53160_3#552474[/ref]

Im Bereich zwischen laminarer und turbulenter Strömung ändert sich der Druckverlust schlagartig. Wenn du einen Druckverlust haben möchtest der zwischen laminarer und turbolenter Strömung liegt, wird sich diese nicht einstellen. Der Rückgabewert des berechneten Druckverlustes wird dann in der Excel-Tabelle rot dargestellt. Für die Berechnung hat das aber keine Auswirkung, da der Volumenstrom ja gleich bleibt (einfach probieren). Erst wenn der Druckverlust so hoch ist, dass er für die turbulente Strömung ausreichend ist, wir der Volumenstrom wieder steigen.
26.4.2020 20:09
Ich hatte sogar mal den Ansatz diesen Übergangsbereich bewusst zu nutzen.
https://www.energiesparhaus.at/forum-fbh-nach-tichelmann/53890_3#509467
27.4.2020 12:08
danke, bei meinem Projekt kommt es nicht aufs letzte % an. Geht mir mehr ums Verständniss der Berechnung.
28.4.2020 0:11
@berhan und alle

hab mir mal für ein Fläche von 10m2 bei verschiedene Verlegedichten die Heizleistung angesehen.

Fußbodenheizungsauslegung

Da ist bei einer Fläche von 10m2 bei Änderung von VA15 auf VA10 die GESAMTLEISTUNG um 3 Watt gestiegen. Da müsste ja die Schlussfolgerung lauten alles mit höchstends 15 VA zu planen und nur wo sich die Kreislängen nicht ausgehen kleiner zu werden? Wird das eh so gemacht und ich habs bis jetzt nie so verstanden? Klar gesagt wird schon immer Fläche bring mehr als Verlegeabstand, aber dass VA15 auf VA10 quasi nichts bring.... und warum dann in Randzonen sogar VA5 legen, wenns eh nix bring?

Gibts irgendwelche Richtssätze wenn man mit der Auslegung beginnt? Wenn ich jetzt den VA auf die Heizleistung anpasse muss ich ja auf VA20 und mehr gehen, damit das einene Effekt hat. Große Verwirrung...

Datenquelle:

Fußbodenheizungsauslegung
Fußbodenaufbau:
Fußbodenheizungsauslegung
28.4.2020 7:42


heribert schrieb: Da ist bei einer Fläche von 10m2 bei Änderung von VA15 auf VA10 die GESAMTLEISTUNG um 3 Watt gestiegen. Da müsste ja die Schlussfolgerung lauten alles mit höchstends 15 VA zu planen und nur wo sich die Kreislängen nicht ausgehen kleiner zu werden? Wird das eh so gemacht und ich habs bis jetzt nie so verstanden? Klar gesagt wird schon immer Fläche bring mehr als Verlegeabstand, aber dass VA15 auf VA10 quasi nichts bring.... und warum dann in Randzonen sogar VA5 legen, wenns eh nix bring?

@­heribert du hast einen Denkfehler drinnen. Du musst natürlich die Rohrlänge bei einem Vergleich auch gleich lange machen. Bei 10m² wirst du mit VA10 einen Kreis mit 100 Meter machen und bei VA5 zwei Kreise mit je 100 Meter.

Edit:
Heizleistung in Watt für 10m² bei gegebener VA. Vorlauftemp 25°C, Raumtemperatur 20°C. FBH mit Estrich und Fliese.
Fußbodenheizungsauslegung

Rücklauftemperatur bei gegebener VA.
Fußbodenheizungsauslegung
28.4.2020 8:43
Als Ergänzung, was passiert wenn der Volumenstrom so weit angehoben wird, dass die Rücklauftemperatur gleich ist.

Fußbodenheizungsauslegung

Fußbodenheizungsauslegung

Die Heizleistung wäre annähernd linear und eine Verringerung der VA würde nicht viel bringen. Um einen höheren Volumenstrom zu erreichen müssten aber die Leitungen dicker gemacht werden (siehe BKA).
28.4.2020 17:08
@berhan danke, nochmal dass du dir die Zeit nimmst, so ausführlich zu antworten.

ich glaube es gibt zwei Sichtweisen, wenn du mir zustimmst?:

1) der theorätische Vergleich von VA 10 zu VA 15
wo man alles gleich halten möchte (z.B: die Kreislängen) und nur den VA verändern.

2) der praktische Vergleich von verschiedenen VAs beim Verlegen eines Raumes, bei dem sich automatisch auch meist die Kreislängen ändern. z.B: die Frage ist es besser 6 Kreise mit VA 10 oder mit VA15 in einen Raum zu legen. Dabei ändern sich automatisch die Kreislängen.
28.4.2020 17:59
@berhan zur Findung einer guten Verlegevariante habe ich verschiedene Szenarien für einen Raum mit 50m2 gemacht.

4 Kreise mit VA 10
5 Kreise mit VA 10
6 Kreise mit VA 10
6 Kreise mit VA 15
5 Kreise mit VA 15
4 Kreise mit VA 15

bei 6000 Pa:
Fußbodenheizungsauslegung

hier scheint die Variante mit "6 Kreisen und VA 15" nur 333 m Rohr zu benötigen und hat nur 4% weniger Leistung im Vergleich zu "6 Kreisen und VA 10" mit 500 m Rohr.

Zur Optimierung spielen dann sicher noch die Wärmepumpeneigenschaften der 1155-6 auch noch mit rein, wie Spreizung und das maximale Fördervolumen und und und .... wie findet man durch diesen Tschungel an Parameter? bzw. wurde das im Forum schon durchexerziert?

Eigentlich suche ich nach dem richtigen Einstieg in die Verlegeplanung bzw. das richtige Raster mit dem richtigen VA. Komm irgendwie nicht weiter.

Deatailrechnung zu 6000 Pa:

Fußbodenheizungsauslegung
28.4.2020 22:23


heribert schrieb: 2) der praktische Vergleich von verschiedenen VAs beim Verlegen eines Raumes, bei dem sich automatisch auch meist die Kreislängen ändern. z.B: die Frage ist es besser 6 Kreise mit VA 10 oder mit VA15 in einen Raum zu legen. Dabei ändern sich automatisch die Kreislängen.

Bitte nicht die Kreislänge unterschiedlich ausführen, außer bei anderem Rohrquerschnitt. Heutige WP ändern die Volumenströme mit der Heizlast. Dadurch könnten bei unterschiedlicher Kreislänge manche Kreise laminar sein und andere wiederum turbulent. Dadurch verändert sich die Verteilung der Heizlast laufend. Also immer gleiche Kreislänge bei gleichem Rohrquerschnitt.

Mit konstantem Volumenstrom wäre das natürlich möglich, würde ich aber nur machen wenn du viele Kreise verwendest und diese laminar betreibst. Sonst wirkt sich der Stromverbrauch der Umwälzpumpe negativ aus.

Wichtig sind auch die Verteilung und die Anbindeleitung zu den jeweiligen HKV, ich bin gerade dabei diese bei mir aufzubauen. Wenn ich fertig bin stell ich davon mal ein Bild rein. Im Endeffekt mache ich die Verteilung mit 5/4" und die Anbindeleitung in 1". T-Stücke und Bogen in Rotguss und nur die geraden Stücke mit MSVR. Bei den T-Stücken von MSVR spielen sich Dramen bei den Druckverlustbeiwert ab. Aber anderes Thema.


heribert schrieb: Eigentlich suche ich nach dem richtigen Einstieg in die Verlegeplanung bzw. das richtige Raster mit dem richtigen VA. Komm irgendwie nicht weiter.

Deatailrechnung zu 6000 Pa:

Verändere deinen Druckverlust von 2000 Pa bis 10000 Pa und vergleiche die Ergebnisse.

Wegen der Leitungslängen, mein Ansatz ist viel pragmatischer. Für die BKA habe ich vom Hersteller 20x2 PEXa in den Längen 480 und 240 Meter bekommen. Für die FBH das MSVR 16x2 in den Längen 200 Meter (hätte es auch in 100 und 500 Meter gegeben). Für mich ist daher die logische Schlussfolgerung, BKA mit 20x2 Kreislänge 120 Meter, WH und FBH mit 16x2 und einer Kreislänge von 100 Meter. Alle Kreise natürlich gleich lange und stückeln will ich weder im Beton, noch im Bodenaufbau. Aufgrund der vielen Kreise und meines geringen Energiebedarfs (ca. 3 kW) könnte ich die Kreise mit einer Spreizung von 2K rein laminar betreiben (ca. 2000 Pa). Nachdem ich aber meine WP bewusst überdimensioniert habe, wird die BKA sicher turbulent angefahren. Das Bad bekommt ein WH und den geringsten VA bei der BKA, dadurch ist die Heizleistung hier am höchsten. Meine Auslegung ist aber mit obigen Link eh ersichtlich. Die Anbindungen zu den HKV stimmen halt noch nicht ganz.
28.4.2020 22:35
@­heribert 
schau dir auch noch die Spreizung (deine RL-Temperaturen) an ... < 4 K würde ich nicht auslegen.

Edit:
und vergiss die Anbindeleitungen nicht, der Verteiler steht ja meist nicht in/neben dem Raum den du temperieren willst.



Beitrag hinzufügen oder Werbung ausblenden?
Einloggen

 Kostenlos registrieren [Mehr Infos]

« Energie- und Haustechnik-Forum