KLAUSUR HEIZTECHNIK II SS Name: Vorname: Gesamtpunktzahl: Aufgabe 50 Punkte. 2 m. 5 m

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1 Fachhochschule Gießen-Friedberg Prof. Dr.-Ing. Boris Kruppa KLAUSUR HEIZTECHNIK II SS 2009 Fachbereich MMEW Mittwoch, 08. Juli 2009 Name: Vorname: Gesamtpunktzahl: 120 Matrikelnummer: Erreichte Punktzahl: 1. Aufgabe 50 Punkte 2 m. Q HK = W. HK HK HK Q = W FBH FBH 14 m 32 m A 12 m 5 m In einem Bürogebäude soll das Heizungsverteilnetz nachträglich durch den Einbau von Strangregulierventilen hydraulisch abgeglichen werden. Das Rohrnetz ist in der obigen Abbildung schematisch dargestellt und besteht aus den zwei zentralen Strängen (Heizkörper und Fußbodenheizung). Die Auslegungstemperaturen beider Stränge betragen 45/35 C. Als Rohrleitung wird Kupferrohr DN 20 verwendet. Die Rohrleitungslängen sind in der Zeichnung angegeben. Zur Vereinfachung können die korrespondierenden Vor- und Rücklaufleitungsabschnitte als gleich lang angenommen werden. Heiztechnik II Prüfung SS 2009 Seite 1

2 Die Regelung der Fußbodenheizung erfolgt durch ein Thermostatventil der Baureihe AZ in Eck-Ausführung, dessen Datenblatt nachfolgenden angegeben ist. Die Regelung der Radiatoren erfolgt zentral durch ein Thermostatventil der Baureihe A dessen Datenblatt nachfolgend angegeben ist. 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 a) Wie hoch ist der erforderliche Mindestdifferenzdruck am Punkt A um beide Stränge ausreichend mit Heizmedium zu versorgen? Der Druckverlust durch Einzelwiderstände beträgt für die Strecke zu den Radiatoren Pa und zur Fußbodenheizung Pa. Der Druckverlust über alle Radiatoren beträgt Pa, Der Druckverlust über die Fußbodenheizung beträgt Pa. b) Auf welche Voreinstellung muss das Strangregulierventil für den überversorgten Strang eingestellt werden, um das Netz am Punkt A hydraulisch auszugleichen? Nutzen Sie hierzu das beigefügte Diagramm des Herstellers. c) Wie groß ist die benötigte Förderhöhe der Umwälzpumpe am Auslegungspunkt? Der zusätzliche Widerstand des Kessels beträgt Pa. d) Bestimmen Sie die Ventilautorität der beiden Thermostatventile und kommentieren Sie diese. Wie kann in der vorliegenden Anlage die Ventilautorität ohne ein Auswechseln der Ventile verbessert werden? Heiztechnik II Prüfung SS 2009 Seite 2

3 2. Aufgabe 55 Punkte Die Beheizung eines Bürogebäudes in Passivhaus-Standard soll geplant werden. Das Gebäude soll über 3 Wärmequellen versorgt werden (siehe Anlagenschema). Eine Lüftungsanlage mit Wärmerückgewinnung (WRG) erwärmt die Zuluft. der Lüftungsanlage vorgeschaltet ist ein Erdreich-Wärmeübertrager, der so ausgelegt ist, dass ein ganzjähriger Betrieb der WRG möglich ist eine Luft-Wasser-Wärmepumpe wird hinter der WRG positioniert und entzieht der Abluft weitere Wärme. Sie versorgt das Gebäude über eine Pumpenwarmwasserheizung mit Wärme. Die relevanten bauphysikalischen Daten des Gebäudes sowie notwendige Auslegungsdaten und Stoffwerte sind unten angegeben. mittlerer Wärmedurchgangskoeffizient der Gebäudehülle H T = 0,35 W/m²K Norm-Außentemperatur e = -12 C Auslegungsluftwechsel (für alle Berechnungen) n min = 0,5 h -1 Luftdichte (-12 bis 0 C) Luft = 1,33 kg/m³ spezifische Wärmekapazität der Luft (-12 bis 0 C) c p,luft = 1,0 kj/kg K 25 m Gebäude 20 C 21 m Gebäude 20 C 34 m WP Fortluft Abluft 20 C Außenluft Zuluft Erdreich Wärmeübertrager WRG Heiztechnik II Prüfung SS 2009 Seite 3

4 a) Bestimmen Sie näherungsweise die Heizlast des Gebäudes HL,Geb. b) Welche Leistung liefert der Erdreich-Wärmeübertrager bei Norm-Außentemperatur? (Der EWÜ ist bezüglich der Verlegetiefe und der wärmeübertragenden Fläche so dimensioniert, dass bei e die Luft auf 0 C erwärmt wird). c) Welche Temperatur hat die Zuluft bei Norm-Außentemperatur? Der Hersteller der WRG gibt in seinen Unterlagen eine Rückwärmzahl des Geräts von R = 0,75 an. Welche Leistung liefert die Wärmerückgewinnung bei Norm-Außentemperatur? d) Welche Temperatur hat die Abluft hinter der WRG bei Norm-Außentemperatur? e) Wie groß ist die von der Wärmepumpe zu erbringende verbleibende Heizlast? Als Wärmeerzeuger soll nun eine Luft/Wasser Wärmepumpe eingesetzt werden. Das entsprechende Datenblatt dieser Wärmepumpe ist beigefügt. Als Auslegungstemperaturen werden V = 50 C und R = 40 C gewählt. f) Tragen Sie die verbleibende Heizlast der Wärmepumpe in das Leistungsdiagramm ein. Ist eine monovalente Beheizung des Gebäudes mit dieser Wärmepumpe möglich? Wie groß ist der positive bzw. negative Differenzbetrag? g) Welche Leistungszahl -12 hat die Wärmepumpe an diesem Arbeitspunkt? h) Um wie viel Grad wird die Außenluft an diesem Arbeitspunkt abgekühlt? i) Ist die ausgewählte Wärmepumpe für dieses Gebäude geeignet? Warum, bzw. warum nicht? 3. Aufgabe 15 Punkte a) Durch welche Maßnahmen kann der Deckungsanteil einer Solaranlage erhöht werden ohne dabei die Kollektorart und Kollektorfläche zu verändern? b) Warum müssen Energieverbrachsdaten einer Witterungsbereinigung unterzogen werden? Wie erfolgt die Witterungsbereinigung? Heiztechnik II Prüfung SS 2009 Seite 4

5 Aufgabe 1: Strangregulierventil Oventrop Hycocon Heiztechnik II Prüfung SS 2009 Seite 5

6 Aufgabe 1: Tabelle DIN 1988 Teil 3: Kupferrohr Heiztechnik II Prüfung SS 2009 Seite 6

7 Datenblatt zu Aufgabe 2: WPL 220 AR 2-Stufige Luft-Wasser WP zur Außenaufstellung Heiztechnik II Prüfung SS 2009 Seite 7