Wärmeverteilung. Video Druckverlust. Inhaltsverzeichnis. Druckverlust 2 Dimensionieren 15 Ventile 25 Abgleich Hydraulik 30 Herleitung k vs Wert 33

Wärmeverteilung Video Druckverlust Inhaltsverzeichnis Druckverlust 2 Dimensionieren 15 Ventile 25 Abgleich Hydraulik 30 Herleitung k vs Wert 33 24.06.2015 Prof. Werner Betschart 1

Der Druckverlust in Rohren Inhalt Der Druckverlust von Rohren Ziele: Den Druckverlust von Rohren berechnen können. 24.06.2015 Prof. Werner Betschart 2

Beispiel: Für ein Heizungsrohr (Heizungswasser von 80 C), d = 57 x 2,3 mm, mit einer Rohrrauhigkeit von 0.045 mm, einer Länge von 25 Meter fliessen 4409 kg/h. Es ist folgendes zu bestimmen oder zu berechnen: a) Strömungsgeschwindigkeit b) kinematische Viskosität c) Reynoldszahl Re mit der Bestimmung der Strömungsart d) relative Rohrrauhigkeit e) Rohrreibungszahl f) dynamischer Druck g) Druckverlust pro Meter Rohr (R-Wert) 24.06.2015 Prof. Werner Betschart 3

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1.00 Re=2320 Zusammenfassung der -Werte von 90 Bogen von Mannesmann ( 22x1.5) Wassertemperatur von ca. 20 C 0.90 0.80 =27.032m -0.848 +0.35 0.70 [-] 0.60 0.50 0.40 0.30 Mittelwert bei üblichen Wasser- geschwindigkeiten und Wasser- temperatruen in Heizungsanlagen 0.20 0.0 100.0 200.0 300.0 400.0 500.0 600.0 700.0 800.0 900.0 m [kg/ h] -Werte für ein Mannesmann T-Stück (22-18-22) Vereinigung; Wassertemperatur um ca. 20 C 4.00 3.50 3.00 Durchgang =0.276(w 1 /w 3 ) -2.625 +0.3 2 3 p * * w 2 2 [-] 2.50 2.00 1.50 1.00 0.50 Angabe Mannesmann: Durchgang 1 Angabe Mannesmann: Abzweig Abb. Einzelwiderstände in Bogen und Abzweiger (HSLU) 0.00-0.50 Abzweig =-0.1591/(w 2 /w 3 ) 2.6155 +1.7-1.00 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 w1/w3 [-] w2/w3[-] 24.06.2015 Prof. Werner Betschart 10

Fortsetzung des Beispiels: Für ein Heizungsrohr (Heizungswasser von 80 C), d = 57 x 2,3 mm, mit einer Rohrrauhigkeit von 0.045 mm, einer Länge von 25 Meter fliessen 4409 kg/h. Es ist folgendes zu bestimmen oder zu berechnen: Druckverlust der Einzelwiderstände Gegeben: 3 Bögen mit je einem -Wert von 0.30. Gesucht: h) Druckverlust der Bögen i ) Druckverlust der Gesamtleitung 24.06.2015 Prof. Werner Betschart 14

Die Dimensionierung Inhalt Dimensionierung von Heizungsleitungen Ziele: Heizungsleitungen dimensionieren können Die Wärmeabgabe erfolgt heute vorwiegend über Heizkörper, Flächenheizung oder kombinierten Systemen. Die Triebkraft der Wasserförderung bei der Pumpenwarmwasserheizung (PWW-Heizung) ist der Pumpendruck. Die Schwerkraftwirkung kann heute praktisch vernachlässigt werden. Als Vorteile für die PWW Heizung kann aufgeführt werden: gut regulierbar, schnelles Aufheizen möglich, geringe Trägheit kleine Rohrleitungs-Durchmesser dadurch geringe Verluste der Wärmeverteilung und grosse Freiheit in der Rohrführung Als Nachteile können aufgeführt werden: Abhängigkeit von der Elektrizität. Elektroenergie - Verbrauch Wartung für die Pumpe (sehr bescheiden) und mögliche Geräuschquelle der Umwälzpumpe (heute auch eher selten) 24.06.2015 Prof. Werner Betschart 15

Optimalen Nennweiten einer PWW-Heizung sind bei gegebenen Wärmeleistungen und Leitungsdispositionen von verschiedenen Faktoren abhängig. Es sind dies: Kapitalgebundene Kosten: Kosten durch Investitionen (Rohrpreis, Wärmedämmung, Montage) Zinsen Nutzungsdauer graue Energie für die Herstellung der Rohre Dämmungen usw. Verbrauchsgebundene Kosten: Kosten hervorgerufen durch: den Druckverlust und somit Leistungsbedarf für den Transport (Pumpe) Energiebedarf für den Transport des Mediums (Pumpe) Energiebedarf die Wärmeverluste der Leitungen(Wärmeerzeuger). 24.06.2015 Prof. Werner Betschart 16

Dimensionierung in der Heizungstechnik In der Heizungstechnik rechnet man mit Erfahrungswerten um das Netz zu dimensionieren. So wird für die Vordimensionierung eines Rohrnetzes mit einem mittleren R-Wert gerechnet. für kleinere Netze, Ausdehnung für grössere Netze, Ausdehnung R m = 30.. 80 Pa/m R m = 100.. 150 Pa/m oder mit der mittleren Geschwindigkeit für: Hausverteilungen (kleine Rohr - Nennweiten) w = 0.3... 1.5 m/s kleinere Fernleitungen w = 1.. 2 m/s grosse Fernleitungsnetze (grosse Rohrnennweiten) w = bis 3 m/s 24.06.2015 Prof. Werner Betschart 17

Druckverlust bei Regulierventilen Inhalt Dimensionierung und Druckverlustberechnung Ziele: Den Druckverlust von Regulierventilen berechnen können. Thema: Das Regulierventil und die vereinfachte Auslegung (mehr zur detaillierten Auslegung in der MSR-Technik) Regulierventile werden nicht über Zeta-Werte definiert, sondern über den k VS -Wert Der k VS - Wert muss durch Messungen bestimmt werden. Dabei versteht man unter dem k VS - Wert eines Ventils den Volumenstrom in m 3 /h, der sich bei einem Druckunterschied von 1 bar, zwischen Ein- und Ausgang eines Ventils bei maximalem Hub einstellt. Wenn das Ventil in einer Zwischenstellung steht spricht man vom k V Wert. 24.06.2015 Prof. Werner Betschart 25

Technische Daten für ein Thermostatenventil: Thermostatenventil 1/2" Einstellungen Einstellung 1 2 3 4 5 6 7 N k V und k VS 0.04 0.08 0.12 0.20 0.30 0.40 0.51 0.73 m 3 /h bar Technische Daten für eine Rücklaufverschraubung: Rücklaufverschraubung 1/2" Einstellungen Einstellung 0.25 0.5 0.75 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 N k V und k VS 0.20 0.40 0.50 0.65 1.00 1.30 1.70 1.90 2.10 2.30 2.50 m 3 /h bar 24.06.2015 Prof. Werner Betschart 26

Aufgabe: In unserer kleinen Heizungsanlage sind ein Thermostatenventil und eine Rücklaufverschraubung eingebaut. Gesucht: Der Druckverlust des Thermostatenventils und der Rücklaufverschraubung im offenen Zustand ist zu berechnen. 24.06.2015 Prof. Werner Betschart 27

Aufgabe: In unserer kleinen Heizungsanlage ist ein Regulierventil eingebaut. Gesucht: Der Druckverlust des Regulierventils. Technische Daten für ein Regulierventil: Regulierventil Durchmesser 15 15 15 15 15 15 15 15 20 DN k VS 0.25 0.40 0.63 1.00 1.60 2.50 4.00 1.90 6.30 m 3 /h bar Gewähltes Ventil: DN ½ DN 15 k VS 0.63 m 3 /h bar 24.06.2015 Prof. Werner Betschart 28

Die Herleitung des k VS -Wertes. Grundsätzlich könnte auch eine Armatur über den Einzelwiderstand einer definiert werden: p V V * * 2 w 2 24.06.2015 Prof. Werner Betschart 33