Strategies for flow rate balancing in radiant floor heating systems

Abstract

Flow rate balancing makes it possible to provide each zone with a design flow rate and to meet the heating load in a radiant floor heating system. Even though the control device of the heating system works well, insufficient water flow rates can degrade control performance and thermal comfort. The water flow rate should be adjusted appropriately to cope with the heating load of each zone. This study analyzes the effect of flow rate balancing upon indoor climate and thermal comfort in a radiant floor heating system through field survey and computer simulations. The results indicate that an increase in the dwelling floor area coincides with a more excessive uneven distribution of flow rate. As the gross floor area of the sample houses increases, the necessity of flow rate balancing for each zone becomes more crucial. An analysis was performed for additional hydraulic problems caused by hydronic devices such as header, valve, etc., and possible strategies to maintain the optimal flow-rate inside the pipes in a radiant floor heating system were suggested. Under part-load conditions the use of a dynamic balancing valve is a more effective method to prevent a cavitation as it reduces the pressure drop across a balancing valve. L'équilibrage du débit permet d'assurer à chaque zone un débit de conception et de satisfaire à la charge calorifique d'un système de chauffage rayonnant par le sol. Même si le dispositif de régulation du système de chauffage fonctionne bien, des débits d'eau insuffisants peuvent dégrader les performances de la régulation et le confort thermique. Le débit d'eau devrait être réglé de façon appropriée afin de faire face à la charge calorifique de chaque zone. Cette étude analyse l'effet de l'équilibrage du débit sur le climat intérieur et le confort thermique dans un système de chauffage rayonnant par le sol en recourant à une enquête de terrain et à des simulations sur ordinateur. Les résultats indiquent qu'une augmentation de la surface habitable coïncide avec une répartition inégale encore plus accentuée du débit. Plus la superficie hors œuvre des maisons utilisées comme exemples augmente, plus la nécessité d'un équilibrage du débit de chaque zone devient cruciale. Une analyse a été réalisée concernant les problèmes hydrauliques supplémentaires occasionnés par les dispositifs hydroniques tels que collecteur, soupape, etc., et des stratégies possibles ont été suggérées pour maintenir le débit optimum à l'intérieur des tuyaux d'un système de chauffage rayonnant par le sol. Dans des conditions de charge partielle, l'utilisation d'une soupape d'équilibrage dynamique est une méthode plus efficace pour éviter une cavitation, étant donné qu'elle réduit la chute de pression intervenant dans une soupape d'équilibrage. Mots clés: cavitation débit équilibrage hydronique chauffage rayonnant par le sol immeubles d'habitation confort thermique Corée