Vorlesung Technischer Ausbau. Wärmeverteilung. Thema: Heiztechnische Anlagen Wärmeerzeuger, Heizsysteme;

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1 Vorlesung Technischer Ausbau Thema: Heiztechnische Anlagen Wärmeerzeuger, Heizsysteme;

2 Heizsysteme Einzelheizungen ( elektrische Raumheizungen, Öfen, Gasheizungen u. a. ) Zentrale Gebäudeheizungen Warmwasserheizungen Dampfheizungen Warmluftheizungen

3 Warmwasserpumpenheizungen ( WWPH ) Geschlossenes mit Warmwasser als Heizmittel betriebenes System mit erzwungener Strömung. Bestehend aus: - Wärmeerzeugung ( Kessel, Fernwärme, Wärmepumpe ) - ( Rohrsystem, Heizflächen, Wärmetauscher ) - Druckhaltung mit Volumenausgleich - Umwälzpumpen - Regel- und Sicherheitseinrichtungen ( Ventile, Regeler, Fühler )

4 Quelle Wellpott, 8. Auflage Warmwasserheizung

5 ÖKOLOGISCHE GEBÄUDETECHNIK PASSIVE MAßNAHMEN AKTIVE MAßNAHMEN HYBRID MAßNAHMEN THERMISCHE TRÄGHEIT KRAFT-WÄRME-KOPPLUNG WÄRME- & KÄLTESPEICHERUNG TOTAL-ENERGIE-ANLAGEN IN VERBUNDUNG MIT WÄRMEDÄMMSYSTEME, AKTIVEN SYSTEMEN GLASARTEN SOLARTHERMIE DOPPELFASSADEN, ATRIEN GEBÄUDEFORM & AUSRICHTUNG, STADTBAUÖKOLOGIE PHOTOVOLTAIK BAUTEILTEMPERIERUNG WÄRMEPUMPENTECHNIK GEOTHERMIE NEUERE HEIZTECHNIK (BRENNWERT,BRENNSTOFFZELLEN, GEBÄUDETEMPERIERUNG) KÜHLYSYTEME (SORPTION, KÄLTESPEICHER UND ANDERE) LUFTVORKONDITIONIERUNG ÜBER BAUTEILE / ERDREICH

6 SOLARKOLLEKTOREN KIES /WASSERSPEICHER HEIZZENTRALE HAUS NR 1. HAUS NR 2. HAUS NR ETC. Kiesspeicher als saisonaler Wärmespeicher für ein solares Nahwärmekonzept mit thermischen Solarkollektoren

7 WP - HEIZUNGSANLAGE WP - ANLAGE WP - VERTEILUNGSANLAGE WP - VERTEILUNGSANLAGE WP - QUELLENANLAGE WÄRMEPUMPE ABWÄRMENUTZUNG VERDICHTER ANTRIEB VERDAMPFER KONDENSATOR ARBEITSMITTEL EXPANSIONSORGAN ZUSATZEINRICHTUNGEN

8 Grundwassernutzung als Wärmequelle für Wärmepumpenanlagen; schematische Darstellung FUSSBODENHEIZUNG m FÖRDERBRUNNEN SCHLUCKBRUNNEN C WP

9 Erdkollektoren als Wärmequelle für Wärmepumpenanlagen, schematisch t = 1,20-1,50 m t ca W/m² Wärmeentzug d d = 0,50-1,00 m WP

10 Erdsonden als Wärmequelle für Wärmepumpenanlagen m W/m BYPASS FÜR DIREKTE KÜHLUNG > 5-6 m Ø mm ( U - ROHR / DOPPEL U - SONDE ) WP

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12 Erdtemperatur in Grad C Temperaturverlauf im oberflächennahen Bereich

13 Hackschnitzelheizkessel mit automatischer Beschickung über eine Förderschnecke

14 BBaum kwh/ m³ kwh/ kg Ahorn ,1 Birke ,3 Buche ,0 Eiche ,2 Erle ,1 Esche ,2 Fichte ,4 Lerche ,4 Pappel ,1 Robine ,1 Tanne ,5 Weide ,1

15 Holz-Hackgutheizung mit automatischer Beschickung

16 Pellets-Holzheizkessel mit Bevorratung in einem Erd-Stahltank. Der Tank kann einwandig ausgebildet werden

17 Pellets haben einen sehr hohen Energieinhalt (4,3-5,0 kwh/kg ) Pellets-Hozheizkessel mit Bevorratung in einem Kellerraum. Das benötigte Volumen entspricht dem von Heizöl, wenn die Gesamtraumgrößen verglichen werden

18 Hydraulisches Schema einer Wärmeerzeugungsanlage mit Holzkessel, thermischer Solaranlage und gemeinsamen Pufferspeicher. Der Heizkessel wärmt das Heizwasser nach, wenn die Leistung der Solaranlage nicht ausreicht.

19 - Unterscheidung nach Rohrsystem ( Einrohr-/ Zweirohrsystem ) - nach Vereinbarung zur Unmgebung ( geschlossenes-/ offenes System ) - nach Verteilungsart ( untere-/ obere Verteilung ) - nach Drucküberwindung ( Schwerkraft-/ Pumpensystem ) - nach Heizmitteltemperatur ( Warmwasser-/ Heizwasserheizung )

20 Hinweise zur Klassifikation : a) Einrohr : gemeinsames Rohr (-netz ) für Vor-/ Rücklauf b) Zweirohr : getrenntes Rohr (-netz ) für Vor-/ Rücklauf c) offene Anlage : Verbindung zur Umgebung durch Druckausgleich d) geschlossene Anlage : von Umgebung getrenntes System, Druckausgleich durch z.b. Ausdehnungsgefäß

21 e) Verteilung : Anordnung des Rohrnetzes, Verteilung unten / oben f) Schwerkraft : Strömung im Rohrsystem durch natürlichen Auftrieb g) Pumpenheizung : erzwungene Strömung durch Umwälzpumpen - h) Heizmitteltemperatur : t v < 105 C Warmwasser t v > 105 C Heißwasser > 110 C Hochdruckheißwasser Hinweis: bei Heißwasserheizung kleinere Heizflächen ( hohe Oberflächentemperaturen der Heizflächen ) und kostengünstigeres Rohrsystem. Im Zuge der Energieeinsparung aber untergeordneterolle ( außer bei Fernheizsystem ). t v

22 Zweirohrsystem 1. Verteilungssysteme Prinzip: Wärmetransport zu den Heizflächen über Zweirohrsystem. Als Vorlauf wird der zuführende Rohrleitungsteil bezeichnet, als Rücklauf der rückführende (zum Wärmeerzeuger ) Rohrleizungsteil des Rohrnetzes.

23 Anlagentechnik üblich: Geschlossene WWPH bestehend aus Heizkessel und 2-Rohr-Prinzip (WWPH : Warm-Wasser-Pumpenheizung): t VA F K t VK t RK NT-Kessel t RA Schematische Darstellung

24 Heizmitteltemperaturverlauf Witterungsgeführte Temperaturregelung

25 Druckausdehnungsgefäß

26 2. Offene Heizungsanlagen Wärmeträger steht in Kontakt zur Umgebung. Kontakt über offenes Ausdehnungsgefäß. Vorteil: Sicherheit gegen Überdruck Nachteil: Aufnahme von Sauerstoff über Ausdehnungsgefäß. Korrosionsgefahr für Rohrsystem größer. 3. Geschlossene Heizungsanlage Übliches Prinzip heute, Druckausgleich bzw. Volumenausgleich durch Ausdehnungsgedäß. Es müssen mehrere sicherheitstechnische Anforderungen erfüllt werden.

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28 Einrohrheizung Anschluß der Heizkörper mit Rohrsystem im Prinzip Reihenschaltung. Heizmittel durchströmt nacheinander in Voll - oder Teilstrom die Heizflächen. Systeme: Zwangsumlaufprinzip: Der gesamte Heizwasservolumenstrom durchströmt jeden Heizkörper. Schlechte Regelbarkeit. Anwendung selten z.b. bei Hintereinanderschaltung von Konvektoren.

29 Dreiwegeventilsystem: Ein Teilstrom wird mittels Dreiwegeventil aus dem Ringsystem entnommen und dem jeweiligen Heizkörper zugefügt. Heizkörper können einseitig oder zweiseitig angeschlossen werden ( nach Armaturprinzip )

30 XI/17 Varianten der Einrohrheizung : A Zwangsumlaufsystem. Keine Regelmöglichkeit für einzelne Heizkörper B Dreiwegeventilsystem Heizkörper können gedrosselt C Nebenschlußsystem oder abgestellt werden Die horizontalen Rohrleitungen werden i.a. in der Estrich- Quelle: Wellpott, 8.Auflage Einrohrheizung

31 XI/18 Spezielle Ventilkombinationen für Einrohrheizungen. Links tiefsitzendes Dreiwegeventil mit Doppelrohr für Vor- und Rücklauf, rechts Ventilkoppel, in einen zweilagigen Flachheizkörper integriert.

32 Zweirohrsystem: Gleichmäßige, geringer Druckverlust Verwendung für nahezu alle Wärmeverteilprobleme. Je nach Lage der horizontalen Verteilleitungen, Ausführung mit oberer oder unterer Verteilung, Auswahl bauliche Aspekte: Untere Verteilung: Vor- und Rücklaufleitungen unterhalb der Kellerdecke. Heizkörper von unten über Steigestränge angebunden. Ggf. zentrale Entlüftung, Fehlzirkulation beachten. Obere Verteilung: Bei mangelndem Platzangebot für Rohre ( Vorlauf ) im Keller ( unter Decke ). Früher bei Schwerkraftheizung.

33 Waagerechte Verteilung: Geschossweise waagerechte Rohrführung unter Decke oder auf Rohrfußboden. Senkrechte Verteilung: Mit oberer und unterer Hauptverteilung.

34 Tichelmannsystem: Jeder Heizkörper erhält die gleiche Strangkreislänge und weist damit den gleichen Druckverlust auf. Vorteil : gleichmäßiger Druckverlust Nachteil : teures Rohrnetz Anwendung : mehrere Heizkessel- Vorlaufsammelleitung größere Heizkreise mit größerer Wassermenge (z.b. Türschleieranlage bei größeren Bauvorhaben )

35 Zweirohrheizung, obere Verteilung LG= Luftgefäss

36 Zweirohrsystem untere Verteilung OE = örtliche Entlüftung ZE = zentrale Entlüftung --- = Luftleitung

37 Stockwerksheizung

38 Empfohlene Rohrleitungsführung im Zeirohrsystem. Empfohlene Rohrleitungsführung im Einrohrsystem.

39 Quelle: Internet

40 Quelle: Internet

41 Heizsysteme Auswahl nach - Rohrsystem ( Einrohr / Zweirohr ) - Heizmitteltemperatur Bei bestimmten ökologische Systeme sind niedrigere Heizmitteltemperaturen zur Effiziensteigerung günstiger, z.b. Wärmepumpen

42 Heizmitteltemperaturen richtet sich nach dem Wärmeverbraucher z.b. Raumheizung, Warmwasserheizung Vorlauftemperatur: zwischen C Rücklauftemperatur: zwischen C Hochtemperatur: 90 / 70 C Niedertemperatur: 70 / 50 C Spreizung: Differenz zwischen Vorlauf und Rücklauf z.b. 90 C 70 C = 20 K Wichtig: Größe der Heizflächen richtet sich nach der Höhe der Heizmitteltemperaturen