Wie man Rippen richtig dimensioniert

ABBILDUNG 1:Ein Vergleich der typischen Leistung von Rippenrohr-Fußleisten für Privathaushalte mit und ohne Heizwirkungsfaktor von 15 Prozent.

FIGUR 2:Software wie Hydronics Design Studio kann in Reihe geschaltete Fußleisten dimensionieren und dabei den Temperaturabfall und mehrere andere Variablen, wie z. B. die Durchflussrate des Kreislaufs, die Art der Flüssigkeit und die Temperaturen einzelner Räume, berücksichtigen.

Schauen Sie sich die Bewertungstabellen für die meisten in Nordamerika verkauften Rippenrohr-Fußleisten an, und die Chancen stehen gut, dass Sie unter der Tabelle eine Fußnote sehen, die etwa so lautet: „Die Bewertungen basieren auf der aktiven Lamellenlänge und beinhalten 15 Prozent Erwärmung.“ Wirkungsfaktor.“

Was genau ist also mit dem Heizwirkungsfaktor gemeint?

Gemäß dem 2016 ASHRAE Handbook – HVAC Systems & Equipment ist die allgemein anerkannte Methode zum Testen und Bewerten von Fußleisten in den USA im Testing and Rating Standard for Baseboard Radiation (AHRI 2005a) des Air-Conditioning, Heating and Refrigeration Institute (AHRI) enthalten. . Weiter heißt es, dass die Baseboard-Bewertungen zusätzlich zur Testkapazität einen Zuschlag für Heizwirkungsfaktoren von 15 Prozent beinhalten, der in der Herstellerliteratur ausgewiesen werden muss.

Im I=B=R/2009 AHRI Directory of Certified Product Performance heißt es: „Alle aufgeführten Sockelleisten wurden im I=B=R-Labor getestet und die Bewertungen wurden auf der Grundlage dieser Tests genehmigt. Eine I=B=R-Baseboard-Bewertung ist die Leistung, die unter den strengen Einschränkungen und Bedingungen des I=B=R-Test- und Bewertungsstandards für Baseboard-Strahlung zuzüglich 15 Prozent ermittelt wird. Dieser zusätzliche Prozentsatz wird der Fußleisteneinheit gutgeschrieben, da diese Art von Strahlung normalerweise auf niedrigen Ebenen installiert wird, wo sich die maximale Heizwirkung ergibt.“

Was lässt sich also aus diesen Aussagen ableiten?

Dies erklärt immer noch nicht die Bedingungen, auf denen die 15-Prozent-Anpassung basiert, oder wie sich diese Bedingungen von denen unterscheiden, unter denen die Fußleiste getestet oder normalerweise installiert wird. Und was auch immer es wert ist: Hat jemand von Ihnen schon einmal gesehen, wie Rippenrohr-Fußleisten auf einer anderen Ebene als in der Nähe des Bodens installiert wurden?

Ende der 1980er Jahre führte ich mit dem technischen Leiter des Hydronics Institute ein langes Gespräch über den Heizwirkungsfaktor. Wir haben den Ursprung des Heizeffektfaktors besprochen. Er erklärte, dass Rippenrohr-Wärmestrahler bei der Einführung erstmals auf der nominellen oberen Höhe eines Gussheizkörpers installiert wurden. Anscheinend hat damals jemand herausgefunden, dass die Verlegung des Rippenrohrelements knapp über dem Boden zu einer höheren Wärmeabgabe führte, und offenbar hielten diejenigen, die den Bewertungsstandard verfassten, einen Zuschlag von 15 Prozent für gerechtfertigt.

Das Problem, das ich dabei habe, ist, dass die Fußleisten auf der Grundlage einer Lufteintrittstemperatur von 65 °F getestet und bewertet werden. Um eine Leistungssteigerung von 15 Prozent zu erreichen, müsste die in die Fußleiste eintretende Lufttemperatur etwa 54 °C betragen (unter der Annahme, dass sich in der Fußleiste eine Wassertemperatur von 170 °C befindet). Während Mitte des 20. Jahrhunderts, als der Heizwirkungsfaktor „entdeckt“ wurde, möglicherweise solch niedrige Bodenlufttemperaturen in Häusern herrschten, sind diese Temperaturen in Häusern, die den aktuellen Energiestandards entsprechen, nicht üblich.

Auf dieser Grundlage ist die einzige technisch belastbare Beobachtung, die ich anbieten kann, dass die Hinzurechnung von 15 Prozent zu den im Labor getesteten Wärmeübertragungswerten, basierend auf der Annahme, dass die Fußleiste an ungewöhnlich kühlen Orten platziert wird, bei normalen Anwendungen keine genaue Dimensionierung ermöglicht.

Nachdem Sie dies gelesen haben, denken Sie wahrscheinlich: Wenn die tatsächliche Wärmeabgabe von Fußleisten 15 Prozent unter den veröffentlichten Werten liegt, warum gibt es dann nicht mehr Beschwerden über unzureichende Wärmeabgabe? Hier wird es interessant.

Denken Sie an eine typische Sockelleistenschaltung für Privathaushalte. Es könnte drei bis sechs Fußleisten und mehrere Meter nicht isolierte ¾-Zoll-Kupferrohre haben, die diese Fußleisten verbinden und den Stromkreis zurück zum Kessel vervollständigen. Ein angelaufenes ¾-Zoll-Kupferrohr, das 170° Wasser bei 65° durch einen Gebäuderaum leitet, verliert etwa 46 Btuh pro Fuß Länge. Stellen Sie sich einen Sockelschaltkreis mit 60 Fuß blanken ¾-Zoll-Kupferrohren vor, der unter diesen Bedingungen betrieben wird. Der Wärmeverlust dieses blanken Rohrs beträgt etwa 2.760 Btuh. Das ist genug Leistung, um an einem kalten Tag problemlos ein typisches Schlafzimmer zu heizen.

Wenn derselbe Kreislauf 35 Fuß Rippenrohr enthalten würde und durchschnittlich 425 Btuh pro Fuß abgeben würde (unter der Annahme einer durchschnittlichen Wassertemperatur von 170 °C und einer Einlasslufttemperatur von 65 °C), hätte der Rippenrohrteil des Kreislaufs eine Gesamtleistung von 14.875 Übrigens.

Das blanke Rohr in diesem Kreislauf gibt daher etwa 18,6 Prozent der Wärmeleistung des Rippenrohrs im Kreislauf ab.

Ich behaupte, dass in vielen Heizsystemen die von blanken Kupferrohren abgegebene Wärme die geringere Wärmeabgabe der Rippenrohr-Fußleiste ausgleicht.

Vor Jahren haben mein Softwarepartner Mario Restive und ich ein Hydronik-Fußleistensimulationsprogramm namens HYDRON entwickelt. Es hatte eine eher langweilige DOS-Benutzeroberfläche, aber unter der Haube nutzte es sehr detaillierte technische Gleichungen, um die Leistung von in Reihe geschalteten Fußleisten zu modellieren, einschließlich des Wärmeverlusts der die Fußleisten verbindenden Rohre.

Nach vielen Durchläufen dieser Software stellten wir fest, dass die Gesamtleistung der nicht isolierten blanken Kupferrohre, die Sockelleisten zu einem kompletten Stromkreis verbinden, oft im Bereich von 15 Prozent der gesamten Wärmeabgabe der Sockelleisten lag. Dieser Prozentsatz würde offensichtlich bei Systemen mit minimalen Verbindungsleitungen sinken und bei Systemen mit vielen Leitungen steigen.

In Nordamerika sind in Reihe geschaltete Sockelleistenschaltungen üblich, insbesondere in einfachen Wohnanlagen. In den meisten Systemen sorgen sie für eine angenehme Heizung. In Situationen, in denen Rohre wie PEX, PEX-AL-PEX oder Polypropylen zur Verbindung der Fußleisten verwendet werden oder die Verbindungsrohre isoliert sind, wird der Wärmeverlust dieser Rohre im Vergleich zum Wärmeverlust herkömmlicher Kupferrohre erheblich reduziert . In solchen Fällen ist es ratsam, die Sockelleisten anhand der getesteten Wärmeleistung und nicht anhand der getesteten plus 15 Prozent Leistung auszuwählen.

Sie können dies erreichen, indem Sie die Heizleistungswerte I=B=R, die einen Heizwirkungsfaktor von 15 Prozent beinhalten, durch 1,15 dividieren.

Wenn die Fußleisten in Reihe geschaltet sind, achten Sie während des Dimensionierungsvorgangs auf den Abfall der Wassertemperatur von einer Fußleiste zur nächsten. Es gibt Software, die in Reihe geschaltete Fußleisten schnell dimensionieren kann und dabei diesen Temperaturabfall und mehrere andere Variablen, wie z. B. die Durchflussrate des Kreislaufs, die Art der Flüssigkeit und die Temperaturen der einzelnen Räume, berücksichtigt.

Da moderne Materialien wie PEX-Rohre immer häufiger für Wasserverteilungsrohre verwendet werden, wird die mit herkömmlichen blanken Kupferrohren verbundene Wärmeabgabe abnehmen. Sie verringert sich auch in Situationen, in denen einer der beiden Rohrtypen isoliert ist. Einige Bauvorschriften verlangen dies mittlerweile für alle Rohre, die durch einen „unbeheizten Keller“ verlaufen.

Mein Rat ist, die Größe der Fußleisten auf der Grundlage einer Wärmeleistung pro Fuß zu bemessen, die den Heizwirkungsfaktor von 15 Prozent nicht berücksichtigt. Die Wärmeabgabe der Verteilungsrohre kann dann als Sicherheitsfaktor angesehen werden.

Ich empfehle Ihnen außerdem dringend, die Sockelleiste für niedrigere Wassertemperaturen zu dimensionieren, vielleicht sogar bis zu 120 °C unter Auslegungslast. Diese Fußleiste wird lange halten und die erste Wärmequelle problemlos überstehen. Die Dimensionierung für niedrigere Vorlaufwassertemperaturen trägt dazu bei, die Kompatibilität mit zukünftigen Niedertemperatur-Wärmequellen wie modulierenden Brennwertkesseln oder Wärmepumpen zu gewährleisten. Wenn der Wandraum begrenzt ist, sollten Sie die Verwendung von Rippenrohren mit größeren Rippen in Betracht ziehen, um eine bestimmte Leistung bei niedrigeren Wassertemperaturen zu erzielen. Und denken Sie an diese Formel: zusätzliche Emitter = zusätzliche Effizienz.

Erscheinungsdatum: 08.10.2018

Möchten Sie weitere Neuigkeiten und Informationen aus der HVAC-Branche? Treten Sie The NEWS noch heute auf Facebook, Twitter und LinkedIn bei!

Die dritte Auflage seines Buches „Modern Hydronic Heating“ ist jetzt erhältlich. Weitere Informationen finden Sie unter www.hydronicpros.com.