KLAUSUR HEIZTECHNIK II SS Aufgabe 18 Punkte

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Hilko Pfeiffer
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1 Fachhochschule Gießen-Friedberg Prof. Dr.-Ing. Boris Kruppa KLAUSUR HEIZTECHNIK II SS 2007 Fachbereich MMEW Montag, 02. Juli 2007 Name: Vorname: Gesamtpunktzahl: 116 Matrikelnummer: Erreichte Punktzahl: 1. Aufgabe 18 Punkte Die Bemessung der Abgasleitung eines 80 kw Gas-Brennwertkessels soll überprüft werden. Der Kessel wird mit einer LAS Abgasleitung raumluftunabhängig Betrieben. Die minimale Abgastemperatur des Kessels beträgt 40 C. L=12 m Folgende Daten sind bekannt: BW Kess el Förderdruck des Wärmeerzeugers: Rohrreibungsdruckgefälle R, LAS Abgasleitung: Rohrreibungsdruckgefälle R, LAS Zuluftleitung: Länge Abgasleitung: Luftdichte (Außenluft 10 C): Luftdichte (Abgas 40 C): 180 Pa 8 Pa/m 11 Pa/m 12 m 1,25 kg/m³ 1,11 kg/m³ a) Wird die Druckbedingung für die Bemessung der Abgasleitung eingehalten? Das Gebäude befindet sich an einem windigen Standort im Inland. b) Welche optimale Höhe müsste die Abgasleitung haben? 2. Aufgabe 40 Punkte Ein bestehendes Wohngebäude mit einer Nutzfläche A N = 244 m² soll untersucht werden. Das Gebäude wird mit einer Luft-Wasser-Wärmepumpe und einem elektrischen Heizstab beheizt. Als Übergabesystem ist eine Fußbodenheizung installiert. Die Planungsdaten sind wie folgt: Heiztechnik II Prüfung SS 2007 Seite 1

2 Normaußentemperatur ϑ e -12 C FBH-Vorlauf ϑ V,FBH 35 C FBH-Rücklauf ϑ R,FBH 28 C Es liegen ferner monatlich erhobene Verbrauchsdaten für das Gebäude vor, die in dem nachstehenden Diagramm bzw. Tabelle wiedergegeben werden. QVerb [kwh/monat] ,0-10,0-5,0 0,0 5,0 10,0 15,0 20,0 Monat ϑ e,m [ C] Q verbrauch [kwh/m] Jan -1, Feb 0, März 4, April 9,5 385 Mai 12,9 306 Juni 15,7 250 Juli 18,0 248 Aug 18,3 250 Sep 14,4 295 Okt 9,1 944 Nov 4, Dez 1, ϑ e,m a) Bestimmen Sie die Heizlast des Gebäudes. b) Wie hoch ist die Heizgrenztemperatur ϑ e,d des Gebäudes? Die installierte Wärmepumpe besitzt die nachfolgenden Leistungsdaten (als Diagramm). Heiztechnik II Prüfung SS 2007 Seite 2

3 c) Zeichnen Sie Heizlastkurve als Funktion der Außentemperatur in das obige Diagramm ein. Ist eine monovalente Beheizung des Gebäudes mit dieser Wärmepumpe möglich? Wie groß ist der positive bzw. negative Differenzbetrag? d) Welche Leistungszahl hat die Wärmepumpe bei Normaußentemperatur? kw e) Wie groß ist der Luftvolmenstrom durch die Wärmepumpe an diesem Arbeitspunkt? ρ Luft,-12 C = 1,35 kg/m³ c p,luft,-12 C = 1,0 kj/kgk ϑ Luft,max,-12 C = 6,5 K f) Bei welcher Außentemperatur sollte der elektrische Heizstab zugeschaltet werden (Bivalenzpunkt)? 3. Aufgabe 40 Punkte Das Gebäude aus Aufgabe 2 soll energetisch bewertet werden. Als einziger Energieträger für die Heizung und Trinkwasserversorgung wird Strom verwendet. Folgende Daten sind bekannt: Gebäudenutzfläche A N : 244 m² Gebäudevolumen V e : 765 m³ Hüllfläche A: 527 m² Anzahl Stockwerke 2 Die Anlagentechnik ist wie folgt zusammengesetzt: Heizung Übergabe Fußbodenheizung, Shaltdifferenz 0,5K Verteilung Verteilleitungen L V außerhalb thermischer Hülle, Steigstränge innenliegend, geregelte Pumpe Speicherung Kein Speicher Erzeugung Luft/Wasser Wärmepumpe (aus Aufgabe 2) Auslegungstemperaturen 35/28 C und el.heizstab TW-Erwärmung Erzeugung Elektrische Durchlauferhitzer a) Bestimmen Sie näherungsweise den Jahresheizwärmebedarf Q h des Gebäudes in kwh/a aus den Verbrauchsdaten in Aufgabe 2. Erläutern Sie kurz Ihre Vorgehensweise. Heiztechnik II Prüfung SS 2007 Seite 3

b) Bestimmen Sie den Deckungsanteil der Luft/Wasser Wärmepumpe. Wärmepumpe und elektrischer Heizstab arbeiten im bivalent parallelen Betreib. Nutzen Sie hierzu das Ergebnis aus 2f.

4 b) Bestimmen Sie den Deckungsanteil der Luft/Wasser Wärmepumpe. Wärmepumpe und elektrischer Heizstab arbeiten im bivalent parallelen Betreib. Nutzen Sie hierzu das Ergebnis aus 2f. c) Berechnen Sie den Heizenergiebedarf des Gebäudes nach DIN V Nutzen Sie hierzu das beigefügte Tabellenblatt. Geben Sie die End- und Primärenergie an. d) Wie hoch ist der Trinkwarmwasserbedarf Q tw in kwh/a? Bestimmen Sie den End- und Primärenergiebedarf für die Trinkwassererwärmung in kwh/a. e) Bestimmen Sie den Primärenergiebedarf Q P des Gebäudes (Heizung und Trinkwarmwasser) und die Anlagenaufwandszahl e P. Erfüllt das Gebäude die Anforderungen der Energieeinsparverordnung? Heiztechnik II Prüfung SS 2007 Seite 4

5 4. Aufgabe 18 Punkte Als eine weitere Alternative soll das Gebäude in Aufgabe 2 und 3 zur Heizungsunterstützung mit einer Wohnungslüftungsanlage mit Wärmerückgewinnung ausgestattet werden. Der Wärmerückgewinnungsgrad des ausgesuchten Zentralgeräts beträgt η WRG = 0,80. a) Bestimmen Sie sinnvolle Werte für den Zuluft- und Abluftvolumenstrom des Zentralgeräts. b) Wie groß ist die Jahresheizarbeit der Wärmerückgewinnung in kwh/a? Die Gradtagszahl bei einer Heizgrenztemperatur von 12 C G 12 beträgt 3066 Kd. c) Welche Zulufttemperatur stellt sich bei Normaußentemperatur ein? Kommentieren Sie dieses Ergebnis. Heiztechnik II Prüfung SS 2007 Seite 5

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