VERWARMING  
Install Magazine 939 – april 2017

Vloerverwarming voor grote gebouwen

Hoog rendement en mogelijkheden voor hernieuwbare energie

Omwille van duurzaamheid, economie en wettelijke voorschriften hechten architecten, ontwerpers en bouwheren meer en meer aandacht aan efficiënt energiegebruik en de toepassing van hernieuwbare energie in tertiaire gebouwen. De bekende voordelen van vloerverwarming, zoals lage vertrektemperaturen, maken het mogelijk om dergelijke systemen toe te passen. Een standaard regime is bijvoorbeeld 35/28°C, wat perfect geschikt is voor de combinatie met een warmtepomp.

De BVF-richtlijn ‘Vervaardiging van verwarmde en gekoelde vloerconstructies in tertiaire gebouwen en industrie’ beschrijft de opbouw en werking van dergelijke systemen. Men gaat ook in op de duidelijke voordelen van vloerverwarmingssystemen:

• toekomstgericht en milieuvriendelijk dankzij de integratie van hernieuwbare energie;
• hoge thermische behaaglijkheid wegens optimale oppervlaktetemperaturen;
• gunstig binnenklimaat;
• grote architecturale inrichtingsvrijheid;
• economisch interessant in aanleg en gebruik.

Economische en energetische efficiëntie

Bij toekomstgerichte gebouwconcepten speelt energieverbruik een centrale rol. Vloerverwarming is een zuinig en efficiënt afgiftesysteem. De werkingskosten zijn goed te voorspellen, en het is zo goed als onderhoudsvrij. De levensduur van de verwarmingsbuizen is vergelijkbaar met die van het gebouw. In de hoofdcollector wordt de temperatuur op ongeveer 40°C ingesteld. Uitgaande van een retourtemperatuur van ongeveer 30°C, werkt het systeem dus met een temperatuurverschil van 10 Kelvin. De warmte wordt plaatselijk afgegeven, daar waar ze nodig is.

Het gebruik van primaire energie kan nog verminderd worden door bijvoorbeeld restwarmte te benutten, een techniek die nu meer en meer aandacht krijgt. Een combinatie van vloerverwarming en opwekkingsystemen met een lage temperatuur, zoals WKK, warmtepompen of condensatieketels is een zeer efficiënte manier om thermisch comfort te verzekeren en te voldoen aan de energieprestatievoorschriften. Om nog voldoende vermogen te kunnen leveren bij lage afgiftetemperaturen, moet het wisseloppervlak groot genoeg zijn, wat bij vloerverwarming gegarandeerd is. Bijkomende kosten, zoals onderhoud en schoonmaak van individuele verwarmingstoestellen, vallen weg. Als men over thermisch zomercomfort spreekt, denkt men in de eerste plaats aan koeling.

Een vloerverwarmingssysteem kan met een minimale aanpassing ook als koelsysteem worden gebruikt. Zo kan een eventuele koellast efficiënt worden gedekt, bijvoorbeeld door free cooling te benutten.

Thermisch comfort volgens EN ISO 7730

De norm EN ISO 7730 beschrijft criteria voor thermisch comfort. Kort gezegd, hangt het thermisch comfort af van de operatieve temperatuur, dat is het gemiddelde tussen de luchttemperatuur en de doorsnee oppervlaktemperatuur van de omgevende muren en vlakken. Als de gemiddelde temperatuur van de omgevende muren en oppervlakken verhoogt, mag de luchttemperatuur in de kamer lager zijn, zonder een verlies aan comfort. Dat is net het voordeel van vloerverwarming.

Prof. Dr. Ole Fanger definieert thermisch comfort als die toestand waarin men tevreden is met de thermische omgeving. Voor een thermisch evenwicht van de mens is het nodig dat het lichaam even veel warmte afgeeft als het produceert. Het menselijk lichaam geeft warmte af door convectie, geleiding, straling, verdamping en ademhaling. Mensen reageren zeer gevoelig op temperatuurveranderingen, slechte luchtkwaliteit en vooral op storende luchtstromen (tocht). Om tocht te vermijden, moet de gemiddelde luchtsnelheid lager zijn dan ongeveer 0,2 m/s. Bij verwarming van grote ruimtes door luchtsystemen is die grens moeilijk aan te houden.

Omdat thermische behaaglijkheid vooral afhangt van de warmteafgifte van het lichaam, zijn vooral de volgende factoren van belang:

• temperatuur van de omgevingslucht;
• temperatuur van de omgevende oppervlakken;
• luchtsnelheid;
• luchtvochtigheid;
• lichamelijke activiteit en kleding.

 

Figuur 1 toont dat behalve de stralingssymmetrie ook het verticale temperatuurprofiel een rol speelt. Zoals bekend uit ervaring, is dat profiel zeer gunstig bij vloerverwarming. Figuur 2 toont het gemeten temperatuurprofiel uit een onderzoek van het Fraunhofer Institut für Solare Energiesysteme uit het jaar 2013. De temperatuur van de omgevingsvlakken, zoals vloer, wanden en plafond zijn van wezenlijk belang voor de warmteafgifte van de mensen in de ruimte, en dus ook voor het thermisch comfort. De norm EN ISO 7730 omvat procedures waarmee men de ontevredenheidsgraad van personen in een gegeven kamer statistisch kan voorspellen, aan de hand van de algemeen menselijke warmtegevoeligheid. Zo kan men het thermisch comfort bepalen aan de hand van plaatselijke criteria.

Voordelen van grootschalige vloerverwarming

Industriële vloerverwarming heeft nog andere sterke punten, naast de eerder genoemde troeven op het vlak van zuinigheid, rendement en comfort. Omdat het systeem vooral gebruikmaakt van straling, zijn er nauwelijks luchtbewegingen als gevolg van convectie. Zo kan er zich geen rondvliegend stof of andere uitstoot (bijvoorbeeld lasdampen in een fabriekshal) ongecontroleerd verspreiden. Een ander pluspunt is dat vloerverwarming geen lawaai maakt. Decentrale systemen, zoals donkerstralers of luchtverhitters met een ventilator, maken relatief veel lawaai als ze in werking zijn, en vormen zo een extra bron van geluidsbelasting. Bij vloerverwarming stroomt het water integendeel geruisloos door de leidingen. Bovendien is er geen onderhoud nodig, en is het gebruik eenvoudig. Het is een onzichtbaar systeem, zodat men de ruimte naar wens kan indelen.

Economische en architecturale aspecten

Doorgaans begint men het ontwerp van een hal met de bouwschil. Pas als dit aspect bepaald is, kijkt men naar het energieconcept. In het kader van de huidige energieprestatie-eisen, moet deze aanpak echter gewijzigd worden. Men moet namelijk rekening houden met de wisselwerking tussen gebouwschil en installatietechniek. Zo kan men met een vloerverwarmingssysteem gebruikmaken van hernieuwbare energie. In functie van de energieprestatievoorschriften kan dat dan zijn invloed hebben op het isolatiepeil van de bouwschil.

Bovendien heeft men alle architecturale vrijheid in de inrichting van de ruimte. De gebruiker kan alles vrij plannen (productielijnen, rekken, opslagplaatsen...). Als er later een reorganisatie nodig is, vormt dat evenmin een probleem. Men kan de inrichting van de ruimte wijzigen, en voor een andere indeling of bestemming kiezen, zonder dat het verwarmingssysteem hoeft aangepast te worden. Individuele verwarmingstoestellen, daarentegen, zijn vast aan het plafond bevestigd, en kunnen niet zomaar verplaatst worden. Als er door een reorganisatie bijvoorbeeld rekken net onder een decentraal verwarmingstoestel komen te staan, dan zal men doorgaans dat toestel niet meer kunnen laten werken. Decentrale verbrandingstoestellen, zoals direct gestookte luchtverhitters of donkerstralers hebben ook nog een aansluiting op gas en elektriciteit nodig. Die leidingen moeten ook aan het plafond hangen, wat de inrichtingsopties van de ruimte beperkt. Ten slotte heeft elk toestel zijn eigen rookgasafvoer nodig, waarvoor uiteraard een dakdoorvoer moet worden geplaatst. Deze installaties vergen onderhoud, en bevinden zich vaak op 20 m hoog. Een behoorlijke onderhoudsbeurt kost dan extra tijd en moeite. Dan hebben we het nog niet over de beperkte levensduur van dergelijke toestellen.

Conclusie

Vloerverwarming heeft aanzienlijke voordelen om grote ruimtes te verwarmen. Het systeem scoort goed qua rendement en is bovendien zo goed als onderhoudsvrij. De inrichtingsvrijheid blijft maximaal, zodat men de ruimte optimaal kan benutten. Ten slotte biedt het comfort, en kan men gebruikmaken van hernieuwbare energie, zodat men gemakkelijker kan voldoen aan energieprestatie-eisen. Dat alles maakt vloerverwarming tot een interessant alternatief voor individuele verwarmingstoestellen.

Door Jan Martens, Dietmar Wattenberg, Gerhard Lübke, Bernd Quiel en Joachim Plate (Bundesverband Flächenheizungen und Flächenkühlungen)

www.flaechenheizung.de