Undersökning av värmeförluster genom kantbalk vid användning av golvvärme : En simuleringsundersökning i COMSOL Multiphysics

Sammanfattning: I Sverige ställs allt högre krav på nya byggnader genom bestämmelser och lagar som påverkar energianvändningen. Byggnader kan värmas upp med hjälp av olika typer av distributionssystem såsom radiatorer och golvvärme. Värmebehovet hos byggnaden baseras på hur mycket värmeenergi som behövs för att uppnå termisk komfort. För att begränsa energianvändningen används isolering i syfte att minimera värmeförlusterna genom byggnadens klimatskärm. Denna undersökning syftar till att undersöka förluster som sker genom kantbalken vid användning av vattenburet golvvärmesystem och hur dessa förluster påverkas då grundkonstruktionen tilläggsisoleras på olika sätt. Kantbalken är den förstärkta del som finns under markplattan/platta på mark, tar upp krafter från bärande väggar och finns efter sidorna på byggnaden. Golvvärme är en uppvärmningsteknik där slingor placeras i grundkonstruktionen och förser byggnader med dess värmebehov. Golvvärmesystem installeras på olika sätt beroende på byggnaders förutsättningar och är ett energieffektivt uppvärmningssätt i kombination med värmepump. Undersökningen påbörjades genom att skapa en förenklad modell som behandlar en 2-dimensionell kantbalksutformning i COMSOL Multiphysics, som är ett program för modellering där statiska och dynamiska simuleringar genomförs i modeller med hjälp av finita-elementmetoden. Fyra modeller skapades med två olika CC-mått (centrumavstånd) och två olika golvmaterial. Därefter skapades tre fall med förbättrande åtgärder för att öka kantbalkens isolerförmåga. Dynamiska simuleringar genomfördes och hade tidsintervallet 365 dagar med varierande utetemperatur. När utetemperaturen varierade var effektbehovet hos golvvärmen olika vilket ledde till att golvvärmetemperaturen justerades efter utetemperaturen för att upprätthålla samma temperatur på golvytan. Resultaten visar att kantbalken står för cirka 50 % av markkonstruktionsförlusterna med installerat L-element. Vid komplettering av konstruktionen med två fall av tillläggsisolering framkom inga större förändringar i resultaten. Genom att byta ut L-elementet till ett U-element minskar dock värmeförlusterna genom kantbalken till ca 30 %. Markkonstruktionsförluster är de förluster som överförs från byggnaden till närliggande mark.