Operation of floor heating under dynamic thermal loading conditions
No Thumbnail Available
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Insinööritieteiden korkeakoulu |
Master's thesis
Author
Date
2020-10-19
Department
Major/Subject
Sustainable Energy in Buildings and Built Environment
Mcode
ENG3068
Degree programme
Master's Programme in Advanced Energy Solutions (AAE)
Language
en
Pages
64
Series
Abstract
Floor heating is increasingly used as the primary heat transfer system in newly built residential apartment buildings. A common conception in the building industry is that embedded floor heating systems adjust poorly due to high thermal mass and slow response time. The operation of a type-A floor heating system in different fluctuating thermal loading conditions is analyzed in this study. The goal is the future improvement of the floor heating system performance. The operation of the floor heating system was simulated using IDA-ICE building performance simulation software (version 4.8 SP1). The study focused on three thermal loading conditions: fluctuating outdoor air temperature, radiative solar load, and internal load. A reference year and two synthetic climate cases were simulated on a subject building. The building was a concrete structured residential apartment building. The studied properties of the floor heating system were system performance, controllability, and comfort. The operative temperature remained inside the thermostat control range most of the floor heating operation period. Around 1 °C of floor heating related overheating did happen during spring days that had high solar radiation. The self-regulating effect helps the floor heating system to adjust quickly. Fluctuating internal load or outdoor temperature did not cause problems for the control of the floor heating system. The thermal environment remained comfortable during all simulated cases. The comfort parameters were at best values during high operative temperatures and at worst during low temperatures.Lattialämmitysjärjestelmää käytetään lisääntyvässä määrin rakennusten ensisijaisena lämmönsiirtojärjestelmänä. Yleinen käsitys rakennusteollisuudessa on, että lattialämmitysjärjestelmät säätyvät huonosti lattiarakenteen termisen hitauden takia. Tässä tutkimuksessa analysoidaan tyypin-A lattialämmitysjärjestelmän toimintaa erilaisissa vaihtelevissa lämpökuormitusolosuhteissa. Tavoitteena on lattialämmitysjärjestelmän suorituskyvyn parantaminen tulevaisuudessa. Lattialämmitysjärjestelmän toimintaa simuloitiin IDA-ICE rakennussimulointiohjelmistoa käyttäen (versio 4.8 SP1). Tutkimuksessa keskityttiin kolmeen lämpökuormitusolosuhteeseen: vaihtelevaan ulkoilman lämpötilaan, säteilevään aurinkokuormitukseen ja sisäiseen kuormitukseen. Testivuosi ja kaksi synteettistä ilmastotapausta simuloitiin kohderakennukselle. Rakennus oli betonirakenteinen asuinkerrostalo. Tutkitut lattialämmitysjärjestelmän ominaisuudet olivat järjestelmän suorituskyky, säädettävyys ja mukavuus. Operatiivinen lämpötila pysyi termostaatin säätöalueella suurimman osan lattialämmityksen käyttöajasta. Noin 1 ° C lattialämmityksen toimintaan yhdistettävissä olevaa ylilämpenemistä tapahtui kevätkuukausien aikana, kun auringon säteily oli voimakasta. Itsesäätyvä vaikutus auttaa lattialämmitysjärjestelmää säätymään muuttuvissa olosuhteissa, vaikka lattiarakenteen reagointiaika olisi hidas. Vaihteleva sisäinen kuorma tai ulkolämpötila eivät aiheuttaneet ongelmia lattialämmitysjärjestelmän ohjaamisessa. Lämpöolosuhteet pysyivät mukavana kaikissa simuloiduissa tapauksissa. Mukavuusparametrit olivat parhaimmillaan, kun operatiivinen lämpötila oli korkealla. Huonoimmat arvot toteutuivat termostaatin alemmalla säätöpisteellä, kun operatiivinen lämpötila oli matalimmalla tasolla.Description
Supervisor
Kosonen, RistoThesis advisor
Tjurin, SamiKeywords
floor heating, response time, control, comfort, temperature, thermal mass
