Bachelor-Studiengang, Module FSB 7 und FSW 7, Kurs Anlagentechnik in Gebäuden Prüfungstag: Montag, , Prüfungsdauer: 90 Minuten

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1 Bachelor-Studiengang, Module FSB 7 und FSW 7, Kurs Anlagentechnik in Gebäuden Prüfungstag: Montag, , Prüfungsdauer: 90 Minuten Zur Bearbeitung der Klausur sind ausschließlich Taschenrechner, die Vorlesungsskripte und Ihre Vorlesungsmitschriften zugelassen. Mobile Endgeräte sowie alte Klausuren und Fachliteratur sind ausdrücklich nicht zugelassen. à Schreiben Sie nicht mit Bleistiften, sondern mit gut lesbaren dauerhaften Stiften (Kuli, Fineliner, Füller) à Reicht Ihnen der vorgesehene Platz nicht aus, benutzen Sie bitte die Rückseite und vermerken dies! à Ergänzen Sie fehlende Werte für Berechnungen durch sinnvolle Annahmen. à Berechnungen, welche den Rechengang und die zu Grunde gelegte Formel nicht erkennen lassen, werden nicht bewertet. à Benennen Sie immer die gewählten Faktoren oder Werte aus Tabellen, z.b. gewählter Korrekturfaktor aus Tabelle bei gegebener Normaußentemperatur -20 C: f temp = 1,4 à Beschriften Sie Skizzen nachvollziehbar und leserlich à Berechnungen auf vorbereiteten Formularen werden nicht bewertet. Gutes Gelingen! Name Vorname Matrikelnummer Aufgabe Σ Note maximale Punkte erreichte Punkte Aufgabe 1 14 Punkte a) à Benennen und skizzieren Sie das heute gängige System eines Warmwasserheizungskreislaufes mit allen wesentlichen Komponenten. à Beschriften Sie die Komponenten. (10 Punkte) Skizze: Seite 1/11

2 b) In älteren Gebäuden ist manchmal noch ein anderes System vorzufinden. à Welches? à Mit welcher Antriebskraft wird hier das Wasser im Kreislauf bewegt? à Was können Sie über die Dimensionierung der alten Verteilleitungen sagen? à Nennen Sie mögliche Vor- und Nachteile (4 Punkte) Aufgabe 2 10 Punkte Ein Wohngebäude am Standort Berlin (Norm-Außentemperatur θ e = -14 C) hat eine Bruttogrundfläche (BGF) von 1420 m 2 und ein Volumen (V e ) von m 3. Die wärmeübertragende Hüllfläche (A) beträgt m 2. Das Mehrfamilienhaus aus dem Baujahr 1969 soll umfassend saniert werden und entspricht dann dem energetischen Standard eines Neubaus. a) Berechnen Sie die überschlägige Heizlast ϕ ü des noch unsanierten Bestandsgebäudes nach dem grafischen Verfahren. (6 Punkte) Seite 2/11

3 b) Berechnen Sie die überschlägige Heizlast ϕ ü des sanierten Gebäudes nach dem grafischen Verfahren zur überschlägigen Dimensionierung des neuen Heizkessels. (4 Punkte) Aufgabe 3 18 Punkte a) Benennen Sie zwei grundsätzlich verschiedene Arten von Heizflächen zur Übergabe der Heizwärme an den Raum. (2 Punkte) b) Differenzieren Sie weiter innerhalb der beiden oben genannten Arten der Heizflächen nach Material und Wirkungsweise. à Beschreiben Sie dabei jeweils zwei verschiedene Systeme. - Durch welches physikalische Prinzip erfolgt die Wärmeabgabe überwiegend? - Aus welchen Materialien besteht die Heizfläche, welche Varianten kennen Sie? - Benennen Sie jeweilige Vor- und/oder Nachteile. (16 Punkte) Seite 3/11

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5 Aufgabe 4 10 Punkte Solaranlagen zur Trinkwarmwasserbereitung und Heizungsunterstützung sind heute weit verbreitet. Dabei existieren verschiedene Systeme und Kollektorarten. a) Die Leistungskennzahlen von Kollektoren werden durch zwei verschiedene Faktoren beeinflusst. à Benennen Sie die Faktoren und ggf. die Bestandteile aus denen sie sich zusammensetzen und die entsprechende Formel dazu, bzw. die Einheit. (4 Punkte) b) Benennen Sie jeweils die Art der abgebildeten Kollektoren und ergänzen Sie die Skizzen mit einer Legende (Komponenten 1-7, bzw. 1-5). (6 Punkte) Kollektor 1: Legende: spezifische Wärmekapazität c 6,7 kjm2/k Seite 5/11

6 Kollektor 2: Legende: spezifische Wärmekapazität c 25,3 kjm2/k Aufgabe 5 17 Punkte Auf einem Wohnhaus soll eine Solaranlage installiert werden. Die Nutzfläche des Hauses beträgt A NGF = 350 m 2. Die Dachneigung beträgt 40, Die Abweichung von der Südausrichtung beträgt -20. Es stehen zwei Solarkollektortypen (Kenndaten s. Aufgabe 4) zur Auswahl. a) à Berechnen Sie den Referenz-Jahresenergieertrag Q sys für Kollektor 1 und Kollektor 2 zur Trinkwarmwasserbereitung. Die erforderliche Kollektorfläche A C zur Berechnung des Jahresenergieertrags ermitteln Sie mit Hilfe der Standardwerte nach DIN à Berechnen Sie die Kollektoren mit A C nach den Standardwerten sowohl mit den Produktkennwerten aus dem Datenblatt als auch mit den Standardwerten nach DIN (Kollektor Baujahr 2014) und vergleichen Sie die Ergebnisse à Wieviele Kollektoren müssten demnach sinnvoller Weise und unter wirtschaftlichen Aspekten jeweils montiert werden? (11 Punkte) Kollektor 1: Seite 6/11

7 Kollektor 2: Hinweis: zur Ermittlung des IAM 50 sind die beiden Winkelfaktoren bei Röhrenkollektoren zu multiplizieren. b) Der Referenz-Jahresenergieertrag Q sys,a berücksichtigt neben der Größe der Kollektoren die technischen Kennwerte der eingesetzten Solarkollektoren. Bei der Bilanzierung des Jahresenergieertrags einer Solaranlage Q w,sol,a nach DIN V fließen neben dem Referenz-Jahresenergieertrag Q sys,a weitere Parameter ein. à Benennen Sie min. 4 weitere Einflussgrößen? (4 Punkte) Seite 7/11

8 c) Nicht immer ist eine reine Südausichtung bzw. eine Ausrichtung mit geringer Abweichung zur Südausrichtung der Kollektoren möglich. à Wie schätzen Sie den Einbau eines Kollektors in reiner Westausrichtung ein? à Unter welchen Bedingungen ergibt sich dort welche maximale Ausnutzung der solaren Einstrahlung? (2 Punkte) Aufgabe 6 8 Punkte Für einen Neubau mit θ i = 20 C und einer spezifischen Heizlast des Wohnraumes von ϕ spez 32 W/m 2 ist eine überschlägige Auslegung der Heizkörper vorzunehmen. Aus Platzgründen sollen überwiegend Röhrenradiatoren mit einer Höhe von 1800 mm und einer Bautiefe von 105 mm (3-säulig) eingesetzt werden. Die Heizkreistemperaturen sollen den Einsatz einer Wärmepumpe ermöglichen und sind daher auf HK m = 35 C zu begrenzen. à Bemessen Sie beispielhaft für einen Wohnraum des Hauses mit 40 m 2 NGF die überschlägige erforderliche Auslegungswärmeleistung der Röhrenradiatoren. à Leiten Sie daraus die Anzahl der benötigten Glieder ab und schlagen Sie eine mögliche und sinnvolle Aufteilung in Heizkörper vor. Seite 8/11

9 Aufgabe 7 16 Punkte a) In einem Mehrfamilienhaus soll ein einfaches aber effizientes Lüftungssystem integriert werden. à Schlagen Sie ein Lüftungssystem vor à skizzieren und beschriften Sie die wesentlichen Bestandteile und à beschreiben Sie die Betriebsweise und die Vorteile der von Ihnen gewählten Anlage. Typ: Legende: Betriebsweise und Vorteile: Seite 9/11

10 b) Die Bauherren eines Einfamilienhauses in Niedrigstenergiebauweise wünschen sich ein komfortables und hocheffizientes Lüftungssystem mit größtmöglicher Nutzung der vorhandenen Abwärme. à Schlagen Sie ein Lüftungssystem vor à skizzieren und beschriften Sie die wesentlichen Bestandteile und à beschreiben Sie die Betriebsweise und die Vorteile der von Ihnen gewählten Anlage. Typ: Legende: Betriebsweise und Vorteile: Seite 10/11

11 Aufgabe 8 7 Punkte Moderne Speicher entwickeln sich immer mehr zu sogenannten Energiemanagern bzw. zur Energiezentrale im Haus. Dabei geht die Entwicklung bei der Trinkwarmwasserversorgung zu sogenannten Frischwasserstationen im Durchlaufprinzip. à Skizzieren sie einen multivalenten Speicher mit Frischwasserstation zur Einbindung einer Solaranlage zur Heizungsunterstützung und eines Pelletkessels. Achten sie dabei auf eine sinnvolle Einbindung der Kreisläufe in den Speicher und Lage der Pumpen. à Beschriften Sie die Komponenten à Berechnen Sie überschlägig die Größe des Pufferspeichers bei einer Nennlast des Kessels von 15 kw Skizze: Seite 11/11