Vesikiertoisten säteilylämmityspaneelien energiataloudellisuus

Abstract

Insinöörityössä tavoitteena oli esitellä yleisesti säteilylämmitystä ja tarkastella vesikiertoisten järjestelmien energiataloudellisuutta teorian ja tutkimuksien avulla. Työssä myös käydään läpi veskiertoisen säteilylämmitysjärjestelmän suunnitteluprosessi esimerkkikohteessa.

Työssä esimerkkijärjestelmänä käytetään Seroco Oy:n maahantuomia Fraccaron WP-sarjan säteilylämmityspaneeleita. Kyseisen sarjan säteilylämmityspaneeleista esitellään näiden rakenne ja toimintaperiaate. Säteilylämmityspaneelien energiataloudellisuutta tutkitaan Lämmönsiirtotekniikan laskentakaavojen, tutkimustuloksien sekä kenttämittauksien avulla.

Säteilylämmityspaneelien energiataloudellisuutta lähdettiin tutkimaan konvektion ja lämpösäteilyn osuuksista kokonaislämpötehosta. Säteilylämmityspaneelien sijaitessa katon rajassa ylöspäin nouseva konvektio säteilylämmityspaneelin pinnalta voidaan pitää osittain hukka energiana. Konvektion osuuteen kokonaislämpötehosta pystytään vaikuttamaan säteilylämmityspaneelin mitoituksessa ja suunnittelussa.

Tehdyissä kenttämittauksissa keskityttiin mittaamaan ilman lämpötilan kerrostumista ja operatiivista lämpötilaa. Ilman lämpötilan kerrostumisen voimakkuus vaikuttaa katon kautta johtuvaan lämpöhäviöenergiaan.

Työssä esitellään esimerkkikohteen säteilylämmitysjärjestelmän suunnitteluprosessi, jossa käydään läpi tarvittavat lähtötiedot suunnittelua varten, mitoittaminen, putkitukset ja säteilylämmityspaneelien aiheuttama painehäviö. Työssä myös tutustutaan aluelämmityksen mahdollisuuteen.

Työn tuloksista huomataan, että säteilylämmityspaneelin mitoituksella voidaan vaikuttaa huomattavasti energiataloudellisuuteen. Leveämpi, pintalämpötilaltaan korkeampi ja vaakatasoon asennettu säteilylämmityspaneeli aiheuttaa pienemmän osuuden konvektiota kokonaislämpötehosta.

The purpose of this final year project was to study the energy efficiency of hydronic radiant panel systems. The Bachelor´s thesis also presented the radiant panels in general and gave advice on the correct design of the hydronic radiant panel systems.

The energy efficiency of hydronic radiant panels depends on the percentage of the thermal radiation of overall heating power. The higher the percentage the more energy efficient heating is achieved. The percentage can be influenced with the width of the radiant panel and the mean temperature of the radiant panel surface. These were evaluated with theory and research results. Also a Finnish version of a planning guide for the hydronic radiant panels was created. The guide includes a step by step planning of an example case.

The results showed that with a higher surface temperature and a wider radiant panel the percentage of thermal radiation was the highest, almost 80 % of the overall heating power. Installing the radiant panels in an inclined position affected the energy efficiency negatively as the proportion of convective heat from the radiant panel increased, which could be considered as a heat loss.

The results and the planning guide can be used to create more energy efficient radiant heating systems. They also work as a marketing tool for the marketer.