Gebäudeplanung. - Auslegung von Heizungsanlagen - Prof. Dr. Ulrich Hahn SS Fachhochschule Dortmund

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1 Gebäudeplanung - Auslegung von Heizungsanlagen - Prof. Dr. Ulrich Hahn SS 2012 Dortmund

2 Auslegung von Heizkörpern DIN 4701: Abhilfe: EN 12831: Wärmebedarf ohne Reserven Aufheizen nach Stillstand größere Heizkörper höhere Vorlauftemperatur Aufheizen schon in der Heizlast berücksichtigt Wärmeabgabe der Heizkörper normgerechte Versuche (EN 442) T V : 75 C, T R : 65 C, T Luft : 20 C Q 50 (früher 90/70/20 Q 60 ) Dortmund Wärmeträgerstrom entsprechend Herstellerangabe Luftdruck 1013 hpa freistehend vor einer Wand Lackanstrich mit normgerechtem Emissionsgrad Gebäudeplanung Auslegung von Heizungsanlagen 2

3 Wärmeübergabe Abkühlung des Wärmeträgers Q mc W ( T T ) R V Konvektion Luft Modell: Gegenstromwärmetauscher Q K T V L AHK K ( TV TR ) / ln( ) TR T n: Heizkörperexponent, Theorie: n = 1,3 T n Strahlung Umgebung Q S A HK S T V T 2 R T U Dortmund Gebäudeplanung Auslegung von Heizungsanlagen 3

4 Umrechnen der Wärmeabgabe z. B. Umrüstung auf Niedertemperaturheizung: Wärmeabgabe auf andere Auslegungstemperaturen umrechnen Konvektion und Strahlung: praktischer Heizkörperexponent mit Q Q T ( Norm T Norm T : T V T 2 R ) n T Luft hoher Strahlungsanteil: n < 1,3 4

5 Umrechnen der Wärmeabgabe 5

6 Umrechnen der Wärmeabgabe Umrechnung von der Norm-Auslegung, andere Heizkörperexponenten: 6

7 Umrechnen der Wärmeabgabe Umrechnung von der Norm-Auslegung: 7

8 Auslegung Heizkörper Abhängigkeit Wärmestrom Massenstrom des Wärmeträgers: 8

9 Beispiel: Reduktion des Wärmebedarfs wie stark sind die Heizkörper überdimensioniert? welche T V für die Heizung? wie stark weichen die Massenströme von der Norm ab? 9

10 Beeinflussung der Wärmeabgabe T V T R Q ein T L Q Raum T a Q Tr Gleichgewicht der Wärmeströme Q ( ) TV TR ein m WcW TV TR Q Raum AHK K TL Q = = ( a 2 ) Tr AW W TL T. m W ändern: Einzelraumregelung wenn T V - T R groß, T R T L aber: T V - T R klein Kompensation von hydraulischen Fehlern Übertemperatur: klein Selbstregeleffekt der Wärmeabgabe T V anheben: Zeitweise, um aufzuheizen Energieverschwendung, wenn zu lange 10 n

11 Auswirkung der Regelung auf die Systemtemperaturen und Massenströme Zweirohrsystem Massenstrom Gesamte Rücklauftemperatur Einrohrsystem Lokaler Bypass für jeden Heizkörper Massenstrom Normleistungen der Heizkörper Vorlauftemperaturen der folgenden Heizkörper 11

12 Verluste durch Einbau: Auslegung Heizkörper 12

13 Verluste beim Einbau von Heizkörpern 13

14 Auslegung Fußbodenheizung Wärmebedarf Oberflächentemperatur Dämmung durch den Belag Vor- und Rücklauftemperatur Abstand der Rohre 14

15 Beispiel Auslegung Fußbodenheizung 2 Räume: Raum 1: Länge: 5,5m, Breite: 4,3m => A 1 = 23,65m² Wärmebedarf: 2180W (bereinigt) Randzone (L RZ = 7,5m, B RZ = 1m) Keine Stellfläche (unbeheizt) Raum 2: Länge: 4,4m, Breite: 4,3m => A 2 = 18,92m² Wärmebedarf: 1680W (bereinigt) Keine Randzone Keine Stellfläche (unbeheizt) 15

16 Beispiel Auslegung Fußbodenheizung Mittlere Wärmestromdichte für jeden Raum bestimmen Raum mit größter Wärmestromdichte Vorlauftemperatur für alle Räume Bad/WC nicht berücksichtigen Raum mit j Q,max auslegen Wenn Randzone vorhanden, dann diese zuerst auslegen j Q,RZ 1,3 j Q,mittel, max. 170 W/m² Auslegungsdiagramm des Herstellers: j Q, RZ => T Fußboden T Raum U Fußbodenbelag & Verlegeabstand => T H,mittel T Raum 16

17 Beispiel Auslegung Fußbodenheizung Festlegen der Temperaturspreizung T V T R T V, T R für die Randzone Restliche Räume auslegen Erforderliche Rohrlängen bestimmen Beachten: Zubringerrohre heizen mit Vor- und Rücklaufleitung des eigenen Heizkreises Vor- und Rücklaufleitung anderer Heizkreise 17

18 Wärmeübergangskoeffizient Konvektion Senkrechte Platten & Rohre in Luft (Kühlung: t <10K) 19

19 Auslegungsdiagramm Fußbodenheizung 20