HLK-Fachwissen. Wärmeübertragung Solarthermie Klimatechnik Strömungstechnik Regelungstechnik Regeltechnische Anwendungen

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1 HLK-Fachwissen Wärmeübertragung Solarthermie Klimatechnik Strömungstechnik Regelungstechnik Regeltechnische Anwendungen

2 Winfried Sellnau Elektroingenieur, Dipl.-Ing. (FH) Freier Mitarbeiter der DGA Gebäudeautomation Deutschland GmbH für Forschung und Entwicklung Der Autor hat in seiner langjährigen beruflichen Tätigkeit insbesondere folgende Tätigkeitsfelder bearbeitet und geleitet: 15 Jahre Planung und Betrieb von MSR-Anlagen für die Heizungs- und Klimatechnik; mehr als 20 Jahre an staatlichen und privaten Instituten auf den Gebieten Forschung und Entwicklung für rationelle Energieanwendung und mathematische und technische Modellierung in der Gebäudetechnik sowie Planung, Forschungsbegleitung und Bewertung von öffentlich geförderten Pilotprojekten. 2013, Winfried Sellnau Die Broschüre ist urheberrechtlich geschützt. Vervielfältigungen jeder Art sind ohne Zustimmung des Autors unzulässig.

3 Inhaltsverzeichnis 1 Grundlagen der Wärmeübertragung Thermische Energie Wärmestrom Wärmeleitung Konvektion Wärmedurchgang Wärmestrahlung Wärme- und Kühlbedarf Normheizlast Kühllast Jahres-Heizwärmebedarf Gradtagsverfahren Berechnungsverfahren nach EnEV Nachweis des Primärenergiebedarfs nach der EnEV Wärmeabgabe von Heizflächen Grundlagen der Solarthermie Die Solarstrahlung Der Treibhauseffekt Thermische Solaranlagen Solarkollektoren Solarspeicher Grundlagen der Klimatechnik Einleitung Wärmephysiologische Betrachtungen Wärme- und Wasserdampfabgabe des Menschen Lufttemperatur und empfundene Temperatur Physikalische Grundlagen der feuchten Luft Absolute und relative Luftfeuchte Die Taupunkttemperatur Der Wärmeinhalt von feuchter Luft Das hx-diagramm Verunreinigungen der Raumluft Wohnungslüftung Aufgaben der Lüftung Energetische Zusammenhänge Gesetzliche und technische Regeln...42 HLK Rev

4 4 Strömungstechnische Grundlagen Zustandsgrößen der Strömung Druckmessung Druckverluste Druckverluste durch Reibungswiderstände Druckverluste durch Formwiderstände Anlagenkennlinie Ventilatoren Der Betriebspunkt des Ventilators Regelung der Luftleistung von Ventilatoren Grundlagen der Regelungstechnik Begriffsbestimmungen Steuern Regeln Der Regelkreis Die Regelstrecke Der Regler Unstetige Regler Zweipunkt-Regler Dreipunkt-Regler Stetige Regler P-Regler PI-Regler PD-Regler PID-Regler Dreipunkt-Schrittregler Pulsweitenmodulation Anpassen der Regler an die Regelstrecke Auswahl von Reglern Einstellregeln für Regler Einstellregel nach Ziegler und Nichols Einstellregel nach Chien, Hrones und Reswick (CHR) Die T-Summen-Einstellregel Stellglieder Regelventile Bemessung von Stellventilen Grundschaltungen mit Stellventilen Die hydraulische Weiche

5 6 Regeltechnische Anwendungen Der Enthalpie- und Temperaturregler Funktionsbeschreibung des Enthalpiereglers HVAC-Premium Funktionsbeschreibung des Temperaturreglers HVAC-Premium Bedarfsgerechte und witterungsgeführte Heizungsregelung Heizungssysteme Systemaufbau von Heizungsanlagen Wärmeerzeuger Systemgestaltung und Regelstrategie Zentrale witterungsgeführte Regelung der Vorlauftemperatur Einzelraumregelung Bedarfsgerechte und taupunktgeführte Lüftungsregelung Hygienische und bauphysikalische Anforderungen Strategie der Lüftungssteuerung Geregelte Grundlüftung Intensivlüftung Ansteuerung der Stellglieder Regelung von Kühldecken Aktive Taupunkt- und Lüftungsüberwachung Steuerung von thermischen Solaranlagen Temperaturdifferenzregelung Nachheizung Warmwasser-Zirkulation Thermische Desinfektion Kollektorkühlung und Speicherrückkühlung Temperaturschutz Frostschutz Pumpenblockierschutz Ertragsmessung Plausibilitätsprüfungen Definitionen und Einheiten Masse und Kraft Druck Arbeit und Energie Leistung HLK Rev

6 8 Konstanten und Stoffkenngrößen Eigenschaften von Luft Eigenschaften von Wasser Wärmestrahlung Spezifische Wärmeleitwerte λ Wärmeübergangswiderstände für Bauteile Rs Anlagen: hx-diagramm für feuchte Luft Anwendungsbeispiele hx-diagramm