Technische Gebäudeausrüstung

Transkript

1 - Heizungsanlagen 2 - Prof. Dr. Ulrich Hahn SS 2008

2 Wärmetransport Heizkörper Anteile Strahlung Konvektion: 2

3 Fußbodenheizung: Heizkörper oder flächen? Niedertemperatursystem: T Vorl < 45 C, T Boden < 28 C geringer Platzbedarf günstiges Höhenprofil der Temperaturverteilung Behaglichkeitsvorteil klein spezielle Bodenbeläge erforderlich sehr träge interne und solare Gewinne? Abhilfe: Trockenverlegung verstärkte Dämmung zu nicht geheizten Kellern Wandflächenheizung: Trägheit günstig: Holzwände Außenwände: erhöhte Transmissionsverluste 3

4 Radiatoren: Heizkörper Strahlung Konvektion Sehr verbreitet: Plattenheizk Plattenheizkörper 4

5 Heizkörper Wärmeleistungen: Aufstellungsorte: 5

6 Heizkörper Konvektoren: großflächiger Luftdurchtritt Variation der Heizleistung durch die Kaminhöhe Schnelle Regelung 6

7 Heizkörper Konvektoren: Einbauvarianten 7

8 Einbaumöglichkeiten von Konvektoren 8

9 Vergleich Konvektoren - Radiatoren kleinere Maße und Massen kleinere Wärmekapazität vielfältige Einbaumöglichkeiten erweiterte Regelungsmöglichkeiten Klappen, Ventilatoren zusätzliche Verkleidung nötig schlecht zu reinigen keine Strahlungsabgabe Sonderform: Sockelheizkörper Warmluftschleier Behaglichkeit Außenwand erhöhte Transmission Knackgeräusche therm. Expansion Q& 500W / m 9

10 Auslegung der Heizkörper DIN 4701: Abhilfe: Wärmebedarf ohne Reserven Aufheizen nach Stillstand größere Heizkörper höhere Vorlauftemperatur Wärmeabgabe der Heizkörper normgerechte Versuche T V : 90 C, T R : 70 C, T Luft : 20 C Q 60 Wärmeträgerstrom entsprechend Herstellerangabe Luftdruck 1013 hpa freistehend vor einer Wand Lackanstrich mit normgerechtem Emissionsgrad 10

11 Auslegung der Heizkörper Niedertemperaturheizung: Wärmeabgabe auf andere Auslegungstemperaturen umrechnen Q& Q& T = ( Norm T Norm ) n mit T : = T V T 2 R T Luft 11

12 Auslegung Heizkörper Umrechnung von der Standard-Auslegung: 12

13 Auslegung Heizkörper Umrechnung von der Standard-Auslegung: 13

14 Auslegung Heizkörper Abhängigkeit Wärmestrom Massenstrom des Wärmeträgers: 14

15 Verluste durch Einbau: Auslegung Heizkörper 15

16 Wassertransport E& Pumpe = η 1 Pumpe P V& Leitungssystem Pumpe elektrische Hilfsenergie kurze Wege kleine Querschnitte Topologie des Rohrsystems 16

17 Topologie des Rohrsystems 2-Rohr-System: Parallelschaltung aller Heizkörper unterscheiden: offene Systeme geschlossene Systeme obere vertikale Verteilung untere vertikale Verteilung horizontale Verteilung 17

18 Topologie des Rohrsystems 2-Rohr-System: horizontale Verteilung Ringleitung Stern einfache Struktur alle Zuleitungen warm eingeschaltete Zuleitungen warm Verteiler erforderlich 18

19 Topologie des Rohrsystems 1-Rohr-System: Serienschaltung aller Heizkörper 19

20 1-Rohr-System Topologie des Rohrsystems 20

21 Vergleich der Rohrsysteme 2-Rohr: 1-Rohr: gleiches T V, T R unabhängige Regelung der Heizkörper Heizkörper beeinflussen sich unterschiedliche Mittentemperaturen T-Spreizung Vergrößerung der Heizflächen am Ende des Strangs kostengünstig bei großen Systemen (MFH) Bypassleitung am Heizkörper erforderlich 21

22 Auslegung der Umwälzpumpe Erforderlicher Volumenstrom Widerstände der Heizkörper und Thermostatventile Widerstände der Rohrleitungen v :0,3...1,5 m/s Gesamtwiderstand der Wärmeverteilung max. Pumpenleistung wichtig: Regelbarkeit der Pumpenleistung aber: Wirkungsgrad im Teillastbereich 22

23 Verluste der Wärmeverteilung Leitungen im beheizten Bereich verlegen Leitungen nicht an Außenwände verlegen gute Rohrdämmung im unbeheizten Bereich Dämmung aller Bauteile im unbeheizten Bereich Konvektion verhindern! günstige Topologie: 2-Rohr, sternförmig Unbenutzte Heizkörper kalte Leitungen thermische Trennung Vor- und Rücklauf thermischer Kurzschluss 23

24 Beispiel: Wärmeverluste der Verteilung 24

25 Bedarfsgerechte Wärmeabgabe konventionell: Heizungsregelung räumlich, zonenweise zeitlich witterungsgeführte Vorlaufregelung T V Kennlinie: Steilheit Parallelverschiebung (Nachtabs.) T A Gute Dämmung geringerer Einfluß der Außentemperatur Regelgröß öße Innentemperatur Regelung möglichst einfach! Regelung möglichst einfach! Fehlbedienung durch DAU s 25

26 26 Beispiel: Wärmeverluste zentrale WW-Bereitung

27 Beispiel: Endenergiebedarf Heizung/WW 27

28 Fußbodenheizung trockenverlegt 28

29 Wandheizung 29