Floor heating system

Floor heating matsWarm feet in the entire house

Early on the design process we decided to install a floor heating system to warm the house. We decided to do so due to the advantages it entails and its flexibility. This was one of the decisions we never again doubted. We were convinced.

First things first, what is it floor heating?

Floor heating (a.k.a. underfloor heating) is a form of central heating which achieves an indoor climate control by evenly heating, or cooling, the floor of a room. Unlike radiators, which transfer the heat by means of convection (namely circular movement of the air in a room), the warm floor radiates the heat to the atmosphere.

Heating the floor can be done in different ways:

Smoke systems

The oldest evidence of the use of floor heating was found in Manchuria (China) and dated 5,000 c. BC. Back then, they would light up fires and throw tree leaves such as palms or fronds. These leaves did not catch up fire but they created plenty of smoke. This smoke was then guided underneath the stone tiles of the floor, which in turn would heat up and so would the room.

Electrical systems

Another way to warm the floor is making use of electricity.  The system uses thin cable mats which get heated by the electricity going through, similar to how electric kitchens get hot. Due to the little thickness of the system, it can be installed directly below the floor tiles. This makes it the perfect solution for house renovation projects.

Hydronic systems (a.k.a water systems)

Since 1600s water-based heating has been used. Similar to the smoke systems, hydronic systems guide water through plastic pipes below the floor (see pictures). When heating is required, the water can be warmed on a boiler. For cooling purposes, cold water can run through the pipes. This is the system that we chose for our house and the one we will discuss from now on.

So, what are the advantages?

Comfort

Water-based floor heating is a low temperature (max. 45 °C) heating system which heats the floor evenly. Installation of pipingThe heated floor then radiates uniformly into the room, preventing hot or cold air pockets as well as air drafts. This not only provides an increased level of comfort (and warm feet in the entire house), but also the air quality is improved with reduced level of floating dust, which is truly a plus point for people with allergies and those who don’t like cleaning, like us!

Energy

The fact that the floor heating system uses a much lower water temperature than radiators means that less energy is required to bring the room to the desired temperature. Some companies claim an energy reduction of 15-20%. In addition to this, a low water temperature allows the floor heating system to work perfectly together with renewable energy systems like solar heat exchangers or a ground heat pump. In our case, we intend to couple the system to the fireplace in order to use the heat of the exhaust gases to warm the water of the system.

Flexibility

Another advantage of installing a floor heating system is the flexibility of its control system. Traditional heating systems are often controlled by a centrally placed thermostat. This means that the temperature of a single point determines the temperature of the entire house. Floor heating systems can easily be divided into several zones (see main picture). This creates the flexibility to control each zone individually and thus the temperature of each room according to their requirements. The extra flexibility translates on energy and money savings.

In addition to the flexibility of having different zones, the floor heating system allows being coupled to a domotica system. In other words, the individual room controls can be connected to the domotica system of our house. This enables remote control of the floor heating. You can read more about the domotica system here.

So what are the drawbacks?

Costs

To be honest there are not a lot. The biggest one is the price. A floor heating system is significantly more expensive than a radiator system due to the larger amount of components in the system. Since the system is rather simple (in comparison to other systems in the house), the cost impact of it can be decreased by installing the system yourself. This is relatively easy and we will give a full description of how we did it in later posts.

Type of floor

Besides the cost impact there are some restraints on the type of floor that can be installed in the house. For the floor heating to work efficiently the heat resistance of the floor finish has to be as low as possible. Therefore thick solid wooden floors might undergo problems depending on how they are mounted and what type of wood is used. Nevertheless, the vast majority of wooden floors can be placed on top of floor heating. For the same reason carpets and large rugs are not suitable for floor heating.

Construction floor

As it can be expected the floor heating system has an influence on the construction of the floor. The floor heating pipes in the floor make a thicker end package, increasing the final level of the floor. For new build projects this presents no issues as it can be considered and integrated at an early stage. In case of renovation/rebuilding projects, this can become more challenging. To counteract this problem companies came up with floor heating systems which can be installed when the allowable thickness is limited. In our case, we have used floor heating in both the new build and the old house. We were able to do this because we removed completely the floor of the old house and took into account the extra thickness during the design of the house.  This way we achieved an even floor level in the entire house.

So, what kind of heating system do you have at home? What is your experience with floor heating? Share your thoughts!

Note: in the following posts we will talk about the components and the design of our floor heating system.

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Anhydriet floorPies calientes en toda la casa

Al comienzo del proceso de diseño decidimos instalar suelo radiante en toda la casa. Tomamos esta decisión debido a las ventajas que ofrece este sistema y a su flexibilidad. Ésta fue una de las decisiones que nunca dudamos. Estábamos convencidos.

Lo primero es lo primero, ¿qué es el suelo radiante?

El suelo radiante (también conocido como calefacción radiante) es un sistema de calefacción central  que consigue un control del ambiente calentando o refrescando el suelo de la estancia. A diferencia de los radiadores, cuyo calor se transfiere mediante convección (es decir, mediante el movimiento circular del aire en la habitación), el suelo radiante transfiere el calor mediante radiación.

El calentamiento del suelo puede hacerse de diferentes formas:

Sistemas de humo

Los primeros indicios de suelos radiantes fueron hallados en Manchuria (China) y datan del año 5000 A.C. En aquel entonces, encendían fuegos a los que arrojaban hojas de árboles tales como palmeras o helechos. Estas hojas no ardían pero sí producían una gran cantidad de humo. El humo se conducía por debajo de las baldosas de piedra del suelo, las cuales se calentaban y con ello también la habitación.

Sistemas eléctricos

Otro método para calentar el suelo es usando electricidad. Este sistema utiliza delgadas alfombras de alambre que se calientan con el paso de electricidad, de forma similar al funcionamiento de las cocinas eléctricas. Gracias al pequeño espesor del sistema, éste se puede instalar directamente debajo de las baldosas. Ello hace de este método una solución perfecta para proyectos de renovación.

Sistemas hidrónicos (también conocidos como sistemas de agua)

Desde principios del siglo XVII se ha utilizado también el agua como medio de calefacción. De modo similar a los sistemas de humo, los sistemas hidrónicos guían agua a través de tubos de plástico por debajo del suelo (ver fotos). Cuando se requiere un calentamiento de la estancia se calienta el agua en una caldera. Si lo que se quiere es refrescar, se  emplea agua fría. Éste es el sistema que hemos elegido para nuestra casa y sobre el que vamos a hablar de ahora en adelante.

Ahora bien, ¿cuáles son las ventajas?

Confort

Los suelos radiantes basados en agua son unos sistemas de calefacción que emplean agua a baja temperatura (máximo 45ºC) para calentar uniformemente el suelo. El suelo caliente radia el calor calentando la estancia de forma regular. Ello evita las bolsas de aire caliente o frío así como las corrientes de aire. Por consiguiente, no solo proporciona un elevado nivel de confort (y tener los pies calientes en toda la casa) sino también mejora la calidad del aire con menor cantidad de polvo flotante, cosa que agradecerán las personas con distintas alergias y aquellos a quien no les guste limpiar, como a nosotros.

Energía

El hecho de que el suelo radiante utiliza una menor temperatura del agua que el sistema convencional de radiadores implica que se requiere menos energía para calentar una estancia. Algunas compañías especializadas hablan de una reducción del consumo de energía de un 15-20%. Además, el uso de una baja temperatura permite que el suelo radiante trabaje perfectamente acoplado a sistemas de energías renovables tales como energía solar o geotérmica. En nuestro caso, tenemos la intención de acoplar el sistema de calefacción radiante a la chimenea, para utilizar el calor residual para el calentamiento del agua del sistema.

Installing the pipeFlexibilidad

Otra de las ventajas de la instalación de un suelo radiante es la flexibilidad que ofrece su sistema de control. Los sistemas tradicionales de calefacción suelen estar controlados por un termostato central. Ello significa que la temperatura en un lugar determina la temperatura de toda la casa. Los sistemas de calefacción radiante se pueden dividir fácilmente en diferentes zonas (ver foto principal). Esto crea una flexibilidad para controlar cada zona individualmente y con ello ajustar la temperatura a los requisitos de cada habitación. Esta flexibilidad extra se traduce en ahorro de energía y dinero.

A la flexibilidad extra de tener varias zonas se le suma la capacidad del sistema para ser acoplado a un sistema de domótica. En otras palabras, los controles individuales pueden conectarse al sistema de domótica de la casa. Ello permite controlar remotamente el suelo radiante. Más información acerca del sistema de domótica de nuestra casa aquí.

¿Cuáles son las desventajas?

Coste

Para ser sinceros no hay muchas, siendo el mayor inconveniente el precio. Un sistema de calefacción radiante es significativamente más caro que un sistema tradicional de radiadores debido al alto número de componentes que lo forman. Dado que su configuración es relativamente simple (comparado con otros sistemas de la casa), el impacto del coste se puede reducir instalando uno mismo el sistema. Esto generalmente es fácil. En breve describiremos el proceso que seguimos nosotros a la hora de instalar el suelo radiante.

Tipo de suelo

A parte del coste del sistema, existen algunas restricciones en cuanto al tipo de suelo que se puede emplear en combinación con el suelo radiante. Para que el suelo radiante funcione eficientemente la resistencia térmica del suelo debe ser mínima. Por ello, suelos de madera maciza pueden sufrir problemas dependiendo de cómo han sido instalados y del tipo de madera utilizada. En cualquier caso, la mayoría de los suelos son compatibles con el suelo radiante. Por la misma razón las moquetas y alfombras de gran tamaño no son apropiadas para este sistema.

Construcción del suelo

Como es de esperar, el suelo radiante influye en la construcción del suelo. Los tubos hacen que el espesor del paquete completo sea mayor, aumentando así el nivel final del suelo. Para nuevas construcciones ello no supone ningún problema ya que es considerado e integrado en un primer momento. Para proyectos de renovación o reconstrucción, esto puede presentar un reto. Para hacer frente a este problema, algunas compañías han diseñado sistemas que pueden ser instalados en lugares donde el máximo espesor es limitado. En nuestro caso, hemos instalado suelo radiante tanto en  la nueva construcción como en la casa vieja. Pudimos hacer esto debido a que quitamos completamente el suelo de la casa original y tuvimos en cuenta el espesor adicional durante el proceso de diseño de la ampliación. De esta forma conseguimos un suelo uniforme en toda la casa.

Y vosotros, ¿qué sistema de calefacción tenéis en vuestra casa? ¿Cuál es vuestra experiencia con suelos radiantes? Compartid vuestras opiniones.

Nota: en las siguientes publicaciones hablaremos sobre los componentes y el diseño de nuestro sistema.

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2 thoughts on “Floor heating system

  1. Pingback: The right tools: a small overview | The Shed

  2. Pingback: Floor heating system: the calculations | The Shed

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