Leitfaden zur Auslegung von KSP to go®-Deckenstrahlplatten

Einleitung

Diese Anleitung ist ein Leitfaden für Heizungsbauer, die sich intensiver mit der Auslegung und der Technik von Deckenstrahlplatten beschäftigen wollen. Sie soll helfen, Fehler in der Deckenstrahlplatten-Planung zu vermeiden und die jeweils optimale Anschlussmöglichkeit zu finden.

Nomenklatur:

Deckenstrahlplatten
Unsere KSP to go®-Deckenstrahlplatten werden gefertigt aus: 4, 6 oder 8 St. Grundelementen mit 150 mm Lamellenbreite, mit 4, 6 oder 8 Stahlregisterrohren 28 x 1,5 mm, versenkt in 0,8 mm Aluminiumblech, der Werkstoffgüte ALMgMn H26, und kraftschlüssig mittels Wärmeleit-Blechstreifen mit der Strahlblechfläche verbunden. Dadurch werden ein optimaler Wärmeübergang und ein homogenes Aufheizverhalten der gesamten Rohroberfläche auf das Strahlblech gewährleistet. Die Platten sind mit vier Aufhängepunkten versehen. Grundelementlängen 2 m und 3 m, Seitenwandung 50 mm, Gesamthöhe 70 mm.
Heizband
Mehrere KSP to go®-Deckenstrahlplatten werden mit Hilfe von Pressfittingen zu längeren Bahnen zusammengefügt. Für die Verbindungstellen sind separate Sichtblenden sowie passende Isolierungen erhältlich. Die erforderlichen Sammler sind im Set erhältlich und werden ebenfalls mittels Pressfittingen mit den Strahlplatten verbunden.
Wassertemperaturspreizung
Differenz zwischen Vor- und Rücklauftemperatur.
Arbeitstemperaturspreizung
Differenz zwischen durchschnittlicher Wassertemperatur und geplanter Raumtemperatur.
Heizkreislauf
Einzelne oder mehrere Heizbänder können einen Heizkreis bilden. In jedem Heizkreis ist die Rücklauftemperatur zwangsläufig niedriger als die Vorlauftemperatur.
Abhängungen
KSP to go®-Deckenstrahlplatten sind mittels flexibler Systeme (Drahtseile oder Knotenketten) abzuhängen. Jede Traverse hat zwei Aufhängepunkte. Die Abhängungen können direkt vertikal zur Decke führen (H-Typ), zu nur einem Abhangpunkt an der Decke (A–Typ; Y-Typ) oder schräg von der Decke abgehängt werden (V-Typ).
Abhaengungen H
Abhaengungen Y
Abhaengungen V
Abhaengungen A

Grundlagen

Ausdehnung

Aluminium und Stahl dehnen sich bei Wärme unterschiedlich aus. Der Koeffizient der linearen Wärmeausdehnung von Stahl ist 12,0 · 10-6 [m/mK] und bei Aluminium 22,2 · 10-6 [m/mK], was nahezu doppelt so hoch ist. Unsere Konstrukteure haben dieses Problem folgendermaßen gelöst: Wie oben beschrieben, sind Stahlrohre und Heizfläche nicht mit einander verschweißt, so dass sie sich unterschiedlich ausdehnen können. Beim Verbinden mehrerer Platten werden die Aluminiumelemente nicht fix mit einander verbunden. Die Sichtblenden werden nur an den Rohren befestigt. Auf diese Weise muss nur die Rohrausdehnung berücksichtigt werden.

  1. Ermitteln Sie die Länge der Aufhängungen, die gesamte Länge des DSP-Bandes (LBand) und die Position von Fixpunkten (Starre Aufhängungen, direkte Verschraubung etc.).
  2. Berechnen Sie die Ausdehnung: Δl = LBand * (tmax,Betrieb – tmin,Montage) * 12,0 · 10-6.
  3. Da die Ausdehnung nur am Ende des Bandes entscheidend ist, berücksichtigen Sie dies bei der Länge der letzten Abhängung. Diese muss etwas länger sein, damit sie bei einer Ausdehnung flexibel ist.
  4. Überprüfen und korrigieren Sie bei Bedarf die geplante Aufhängung: Diese muss Δl bei maximaler möglicher Ausdehnung berücksichtigen.

Hinweis

Achten Sie genau auf die Ausdehnung, vor allem wenn geringe Abhanglängen oder hohe Temperaturen geplant sind.

Wie Sie die Ausdehnung am besten kompensieren

  1. Benutzen Sie flexible Aufhängungen (Drahtseile oder Knotenketten).
  2. Wenn möglich, benutzen Sie längere Abhängungen.
  3. Falls Sie mit der Aufhängung A-Typ bzw. Y-Typ planen, sollten Sie bei Längen über 20 m zum Ausgleich eine Aufhängung V-Typ einplanen.
  4. Wenn Sie die Aufhängepunkte an der Decke planen, beachten Sie die geänderten Abstände der DSP-Aufhangachsen bei Betriebstemperatur.
Ausdehnung Kompensieren A
falsche Ausführung
Ausdehnung Kompensieren B
richtige Ausführung


1 Aufhängung vor der Ausdehnung, 2 Aufhängung bei maximaler Ausdehnung, 3 Deckenstrahlplatte, Δl maximale Ausdehnung

Anschluss von Deckenstrahlplatten-Bändern

1. Einzelanschluss

1. Einzelanschluss

Einzelanschluss von 4 Heizkreisen
2. Paralleler Anschluss

2. Paralleler Anschluss

Paralleler Anschluss von 4 Heizkreisen
3. Serieller Anschluss

3. Serieller Anschluss

Serieller Anschluss von 1 Heizkreis
A) Wärmeverteilung
Aufgrund des Strahlungswärme-Prinzips können DSP genau die benötigte Wärme liefern. Entscheidend ist also allein die Planung. Verschiedene Arbeitsplätze in einer Halle werden unterschiedlich von den Umgebungsbedingungen beeinflusst. Es ist offensichtlich, dass in einer Halle von z.B. 40 x 100 m schlecht isolierte Fenster oder Wände das Wohlbefinden eines Mitarbeiters, in der Mitte der Halle, wenn überhaupt, nur geringfügig beeinflussen. Hat dieser Mitarbeiter seinen Arbeitsplatz jedoch an einer kalten Außenwand, ist die Situation eine ganz andere. Die Anforderungen an eine Hallenheizung sind deswegen sehr unterschiedlich. Die Wärmeabgabe sollte den Anforderungen entsprechend geplant werden. An kalten Außenwänden wird mehr Wärme als in der Hallenmitte benötigt. Mit DSP haben wir die Möglichkeit dies leicht zu kompensieren: Entweder plant man an den Außenwänden breitere DSP als in der Mitte oder man schließt die Platten so an, dass die DSP entlang den Außenwänden höhere Wassertemperaturen führen. [1]

[1] Kabele, K., Hojer, O., Kotrbatý, M., Sommer, K., Petráš, D. Energy efficient heating and ventilation of large halls. Rehva guidebook no. 15. REHVA. Bruxelles 2011. ISBN 978-2-930521-06-0

B) Minimale Strömungsgeschwindigkeit
Die angegebene Wärmeleistung unserer DSP wurde nach DIN EN 14037 von der HLK in Stuttgart geprüft. Eine wesentliche Voraussetzung zum Erreichen der angegebenen Heizleistung ist, dass die Wasserströmung in den Rohren turbulent ist. Dies wiederum erfordert als Bemessungsgröße eine Reynoldszahl (Re) > 4000. Die Reynoldszahl ist eine Kennzahl in der Strömungslehre und beschreibt das Verhältnis von Trägheits- zu Zähigkeitskräften. Auf DSP bezogen ist sie das Ergebnis einer Funktion bestehend aus Strömungsgeschwindigkeit, Rohrdurchmesser und der kinematischen Viskosität des Fluides. Tatsächlich gilt je größer die Strömungsgeschwindigkeit und der Rohrdurchmesser desto größer ist die Re. Je größer die Viskosität desto kleiner ist die Re. Falls die Bänder waagrecht (ohne Neigung) montiert werden, ist eine ausreichende Strömungsgeschwindigkeit auch für die Entlüftung wichtig. Luftblasen werden zur höchsten Stelle des Systems getrieben, im Idealfall in eine Rücklaufleitung, mit angeschlossener Entlüftung.
C) Reduzieren Sie Rohrleitungen und Ventile auf ein Minimum
Jedes Ventil und jede Verschraubung im Deckenbereich ist eine potentielle Quelle für zukünftige Leckagen. Heutzutage sind z.B. Regelventile sehr beliebt und billig, allerdings sind sie auch die größte Schwachstelle im System und eine Reparatur unter dem Hallendach ist immer relativ teuer. Die für die Lebensdauer unserer DSP relevanten Teile sind Rohre und Pressfittinge. Diese können ohne Probleme eine Betriebsdauer von 20 Jahren und mehr erreichen. Auf Grund unserer hohen Fertigungsqualität geben wir 10 Jahre Garantie auf unsere Deckenstrahlplatten.
D) Druckverluste

Die Druckverluste im KSP to go®-Sortiment können folgendermaßen eingeteilt werden:

  • Druckverluste der Strahlplatten Δp1
  • Druckverluste der Sammler Δp2
  • Druckverluste der Ringwellschläuche Δp3

Die Druckverluste der Strahlplatten Δp1 entnehmen Sie bitte dem Diagramm 1. Dort finden Sie die Angaben für jeden KSP to go®-Typ. abhängig von der Strömungsgeschwindigkeit. Die angegebenen Werte sind die Druckverluste pro Meter und müssen immer mit der Gesamtlänge des Heizbands multipliziert werden.

Die Druckverluste der KSP to go®-Sammler Δp2 entnehmen Sie bitte dem Diagramm 2. Aus Gründen der Übersicht sind hier bereits die Gesamtwerte pro Band summiert, d.h. Sie können den Wert in Pa oder mbar direkt übernehmen. Alternativ können Sie den Wert auch selbst, an Hand der kvs-Werte in der folgenden Tabelle, kalkulieren.

  Kvs [m3/h]
Sammler-Set KSP to go®600 (Box 4) 7,40
Sammler-Set KSP to go®900 (Box 5) 8,13
Sammler-Set KSP to go®1200 (Box 6) 6,12
2 St. KSP to go®-Ringwellschläuche 5,94

Diagramm 1

Diagramm 1

Druckverluste von KSP to go®-Strahlplatten
Diagramm 2

Diagramm 2

Druckverluste des KSP to go®-Zubehörs

Zum Rechenbeispiel

Wenn Sie Deckenstrahlplatten zum ersten Mal planen:

  1. Überprüfen Sie die minimale Strömungsgeschwindigkeit, wenn Sie alle Heizbänder eines Raumes in Serie anschließen (nur ein Heizkreislauf). Überprüfen Sie die Druckverluste (in den meisten Systemen können Heizkreise so angeordnet werden das die Druckverluste weniger als 50 kPa – 500 mbar betragen, inklusive Rohre und Ventilen)!
  2. Wenn die Druckverluste größer sind, teilen Sie die Bänder in mehrere Heizkreise auf (schließen Sie aber einige Bänder parallel an).
  3. Prüfen Sie die Druckverluste in den Rohrleitungen und machen Sie einen hydraulischen Abgleich.

KSP to go®-Deckenstrahlplatten sind ein äußerst komfortables und energieeffizientes Heizsystem. Sie bieten wohlige Wärme, sind frei von Zugluft, Staubentwicklung und lästigen Geräuschen. Zugegeben, die Anfangsinvestition ist etwas höher als bei anderen Heizsystemen. Diese amortisiert sich jedoch schnell durch Energieeffizienz, Wartungsfreiheit und eine extrem hohe Lebensdauer. Kaum ein Produkt hat so niedrige Lebenszykluskosten.

Lassen auch Sie sich begeistern.

Mit besten Grüßen aus Herrieden

Ihr radia.expert-Team

Rechenbeispiel

Sie planen einen Raum mit den Maßen L x B x H= 6 x 4 x 3,5 m Heizlast: 1.700 W (ti = 18 °C)
Brennwertkessel: (tw1 =70 °C, tw2 = 55 °C)
Unser Online-Rechner berechnet Ihnen: 2 Bänder, je 4 Meter lang, KSP to go®600

Ergebnisausgabe:

Box Nr. Inhalt Stück Qi,pc [W] Qi,BAND [W] Qi,TOT [W]
Box 1.2 KSP to go®600 / 2 m 4 554 1108 2216
Box 4 KSP to go®-Sammler-Set 600 2 135 135 270
Box 7 KSP to go®-Verbindungs-Set 600 2 0 0 0
Gesamt:       1.243 2.486
  1. Berechnen Sie die den Massenstrom in einem Band (paralleler Anschluss):
    Formel
    Ermitteln Sie an Hand Ihres Ergebnisses die Druckverluste aller Komponenten.

  2. Gemäß Diagramm 1 beträgt der Druckverlust der KSP to go®600-Platten:
    ca. 1 Pa/m (0,01 mbar/m).

    Δp1 = R ∙ Li,Band = 1 Pa/m ∙ 4 m = 4 Pa (0,04 mbar)

  3. Gemäß Diagramm 2 beträgt der Druckverlust der KSP to go®600-Sammler: ΔP2 = ca. 30 Pa (0,30 mbar).

  4. Gemäß Diagramm 2 beträgt der Druckverlust der KSP to go®®-Ringwellschläuche:
    Δp3 = ca. 45 Pa (0,45 mbar).

  5. Addieren Sie alle Druckverluste:

    ΔpTOT = Δp1 + Δp2 + Δp3 = 4 + 30 + 45 = 79 Pa

Wie Sie sehen sind die Druckverluste in diesem Fall minimal. Generell werden diese in den meisten KSP to go®-Projekten sehr niedrig sein. Deswegen ist auch die Regelungsfähigkeit des KSP to go®-Sortiments allgemein sehr hoch.

Hinweis: Sollten Sie in einem speziellen Fall hohe Druckverluste > 20 kPa (> 200 mbar) errechnen, ist das ein Signal, dass das KSP to go®-Sortiment für dieses Projekt u.U. nicht geeignet ist. In diesem Fall können Sie die Produktserie wechseln und auf Radia-Expert KSP umsteigen. Senden Sie Ihr Projekt in diesem Fall an: Diese E-Mail-Adresse ist vor Spambots geschützt! Zur Anzeige muss JavaScript eingeschaltet sein! und unsere Techniker werden Ihnen helfen.

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