KLAUSUR HEIZTECHNIK II WS 2008/2009. Name: Vorname: Gesamtpunktzahl: Aufgabe 40 Punkte

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1 Fachhochschule Gießen-Friedberg Prof. Dr.-Ing. Boris Kruppa KLAUSUR HEIZTECHNIK II WS 2008/2009 Fachbereich MMEW Mittwoch, 04. Februar 2009 Name: Vorname: Gesamtpunktzahl: 120 Matrikelnummer: Erreichte Punktzahl: 1. Aufgabe 40 Punkte Für die dargestellte Fußbodenheizung soll der hydraulische Abgleich am Eingang des Verteilerkastens vorgenommen werden (Punkt A). Verteilerkasten A SV THV FBH 1 HL= W V = 45,0 C R = 38,5 C l = 58 m R FBH 2 HL= W = 45,0 C V R = 27,5 C l = 270 m R Die Einstellung der Verteilkreise erfolgt über baugleiche Stellventile (SV) im Vorlauf. Die Druckverluste und Einstellmöglichkeiten dieser Ventile sind im Diagramm 1 abgebildet. Die Regelung der Fußbodenheizung erfolgt für jeden Kreis im Rücklauf durch ein baugleiches Thermostatventil (TYP FHV-R), dessen Druckverlust im nachfolgenden Datenblatt angegeben ist. Das Druckgefälle der Rohrleitungen (14x2mm) ist im Diagramm 2 abgebildet. Dichte von Wasser Temperatur [ C] Dichte [kg/m³] 999,7 998,3 995,7 992,3 988,0 983,3 977,7 971,6 965,2 Heiztechnik II Prüfung WS 2008/2009 Seite 1

Diagramm 1: Druckverlust- Diagramm Stellventile (SV) Diagramm 2: Druckverlust-

jeweiligen relevanten Rohrleitungsteilstrecken.

beide Stränge ausreichend mit Heizmedium zu versorgen?

eingestellt werden, um das Netz an der Umwälzpumpe hydraulisch auszugleichen?

Der zusätzliche Widerstand des Kessels und dessen Leitungen bis zur Umwälzpumpe

2 Diagramm 1: Druckverlust- Diagramm Stellventile (SV) Diagramm 2: Druckverlust- Diagramm Rohrleitungen a) Berechnen Sie die Massen- und Volumenströme in den jeweiligen relevanten Rohrleitungsteilstrecken. b) Wie hoch ist der erforderliche Mindestdifferenzdruck an der Umwälzpumpe um beide Stränge ausreichend mit Heizmedium zu versorgen? c) Auf welche Voreinstellung müssen die Stellventile in beiden Heizkreisen eingestellt werden, um das Netz an der Umwälzpumpe hydraulisch auszugleichen? d) Wie groß ist die benötigte Förderhöhe der Umwälzpumpe am Auslegungspunkt? Der zusätzliche Widerstand des Kessels und dessen Leitungen bis zur Umwälzpumpe betragen 350 Pa. e) Bestimmen Sie die Ventilautorität der Thermostatventile und kommentieren Sie diese. Heiztechnik II Prüfung WS 2008/2009 Seite 2

3 2. Aufgabe 50 Punkte In einem bestehenden Bürogebäude (Baujahr 2003) soll die bisherige Beheizung durch eine Lüftungsanlage mit Wärmerückgewinnung und eine Luft-Wasser-Wärmepumpe ersetzt werden. Die bauphysikalischen Daten des Gebäudes (Maße, U-Werte und Flächen der Gebäudehülle) sind unten angegeben. Die Norm-Außentemperatur beträgt e = -12 C. Weitere stoffrelevante Auslegungsgrößen sind die Luftdichte L,-12 C = 1,35 kg/m³ und die spezifische Wärmekapazität der Luft c p,luft,-12 C = 1,0 kj/kg K. Außenluft WRG Abluft 20 C Fortluft Fortluft WP Außenluft WP Zuluft WP Gebäudeaußenmaße: Länge = 25m Breite = 15 m Höhe = 7,6 m U-Wert [W/m²K] Fläche [m²] H T [W/K] Außenwände 0, Fenster und Türen 1, Flachdach 0, Bodenplatte 0, a) Bestimmen Sie mit den obigen Daten die Heizlast des Gebäudes. b) Bestimmen Sie die Heizleistung der Wärmerückgewinnung bei Norm-Außentemperatur. Legen Sie hierzu einen sinnvollen Luftvolumenstrom fest. Der Hersteller der WRG gibt in seinen Unterlagen eine Rückwärmzahl des Geräts von R = 0,76 an. c) Welche Annahmen treffen Sie bei dieser Berechnung? Als Wärmeerzeuger soll nun eine 2-Stufige Luft/Wasser Wärmepumpe eingesetzt werden. Das entsprechende Datenblatt dieser Wärmepumpe ist beigefügt. Als Auslegungstemperaturen werden V = 50 C und R = 40 C gewählt. d) Zeichnen Sie die Heizkurve in das Leistungsdiagramm der Wärmepumpe ein. Ist eine monovalente Beheizung des Gebäudes mit dieser Wärmepumpe möglich? Wie groß ist der positive bzw. negative Differenzbetrag? e) Welche Leistungszahl -12 hat die Wärmepumpe bei Normaußentemperatur? Heiztechnik II Prüfung WS 2008/2009 Seite 3

4 f) Der Luftdurchsatz durch die Wärmepumpe ist auf maximal m³/h begrenzt. Um wie viel Grad wird die Außenluft am Auslegungspunkt abgekühlt? g) Geben Sie einen Temperaturbereich für den Bivalenzpunkt der Anlage an. Welcher Deckungsanteil der Wärmepumpe lässt sich bestenfalls erzielen? 3. Aufgabe 15 Punkte Gasverbrauch [m³/h] Außentemperatur [ C] Das Diagramm zeigt einen Ausschnitt aus den stündlich gemessenen Gasverbrauchswerten eines Gebäudes. a) Bestimmen Sie die maximale Feuerungsleistung bei einer Normaußentemperatur von - 12 C. b) Wie hoch ist die Heizgrenztemperatur e,d des Gebäudes? 4. Aufgabe 15 Punkte a) Wie wird der Primärenergiefaktor eines Energieträgers in DIN V bestimmt? Was bedeutet in diesem Zusammenhang der nicht erneuerbare Anteil? Erläutern Sie am Beispiel Holz als Brennstoff. b) Wie wird der Anlagenwirkungsgrad A einer Solaranlage bestimmt? Wann arbeitet eine Solaranlage mit einem hohen Anlagenwirkungsgrad? Wodurch unterscheidet sich dieser wirkungsgrad vom solaren Deckungsanteil sol? Heiztechnik II Prüfung WS 2008/2009 Seite 4

5 Datenblatt zu Aufgabe 2: WPL 220 AR 2-Stufige Luft-Wasser WP zur Außenaufstellung Heiztechnik II Prüfung WS 2008/2009 Seite 5

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