Hei

zflä

chen

Vorlesung Technischer Ausbau

Thema: Heiztechnische Anlagen 2

Wärmeverteilung

Heizflächen

Literatur: Wellpott, Edwin.: Technischer Ausbau

Kohlhammer Verlag, 8. Aufl. 2000

Recknagel, Sprenger, Schramek.:

Handbuch Heiz- und Klimatechnik

Oldenbourg Verlag 2005

Hei

zflä

chen

Heiz- und Kühlflächen; Beispiel Unterflurkonvektoren

Hei

zflä

chen

Wärmeverteilung

Zur Deckung der Heizlast eines Raumes können unterschiedlicheWärmeverteilsysteme gewählt werden. Als Wärmeträgermediumdient i.d.R. Wasser oder Luft:

1) Wärmeverteilung mittels Warmwasser:a) Heizkörper unterschiedlicher Bauart (s.u.)b) Deckenheizsysteme

a) Strahlungsplattenb) Deckensegelc) Bauteilaktivierung (thermoaktive Decken oder Bauteile)

c) Wandheizzsystemea) Einbaukonvektorenb) Bauteilaktivierungc) Diverse Konstruktionen

d) Fussbodenheizungen (genaueres s.u.)

2) Wärmeverteilung mittels Lufta) Raumlufttechnische Anlage (siehe sep. Vorlesung) mit

mehreren Funktionen (heizen, filtern, lüften)b) Warmluftheizung

Hei

zflä

chen

Raumheizflächen- Einrichtung zur Beheizung von Räumen- Wärmeabgabe je nach System überwiegend durch:

- Strahlung- Konvektion

- Physikalische Kriterien- Behaglichkeit- Oberflächentemperaturen des Raumes- Luftströmung, Feuchte, Aktivität- Auslegung von Heizflächen- Basis: Wärmebedarf des Raumes- Nutzung des Raumes

( Wohnen, arbeiten,... )- Heizmitteltemperatur

Hei

zflä

chen

Wärmeabgabe:

Die Wärmeabgabe einer Heizfläche kann unter bestimmten Voraussetzungen wie folgt beschrieben werden.

Vergl. Bild

Für die Messung der Heizleistung eines Heizkörpers sind aufwendige Verfahren notwendig.( Bedingungen, Wärmeübergabe der Konvektoren, Strahlung )→ Genormtes Prüfverfahren

Q = U * A*∆ϑϑϑϑm

ϑϑϑϑV - ϑϑϑϑL

ϑϑϑϑR - ϑϑϑϑL

Hei

zflä

chen

Mittlere logarith. Übertemperatur

∆ϑ ∆ϑ ∆ϑ ∆ϑ = ϑϑϑϑV - ϑϑϑϑR

ϑϑϑϑV - ϑϑϑϑLϑϑϑϑR - ϑϑϑϑL

ln

RücklauftemperaturϑRVorlauftemperaturϑVmittlere logarithmische Übertemperatur∆ϑ

Norm-InnentemperaturϑL

∆ϑ∆ϑ∆ϑ∆ϑn = 49,83 KϑV = 75 °CϑR = 65 °CϑL = 20 °C

E U R O N O R M

442EN

Hei

zflä

chen

Wärmeabgabe von Heizkörpern

- Messung der Normalleistung nach Prüfverfahren bei Normalbedingungen

- Umrechnung bei Auslegung auf den vorliegenden Fall- Einfluß der Heizmitteltemperatur:

Je geringer die mittlere Heizflächentemperatur, destoGrößer die Heizfläche ( bei gleicher geforderterLeistung )Siehe auch: Wärmeabgabecharakteristik

Heizkörper:Warmwasserführende „ statische „ Heizflächen

Anordnung - i.d.R. an Außenwand,- in Nischen- vor Brüstungen- vor bodengleichen Verglasungen ( WVO! )- in Schächten unterhalb von Fenstern- abgestimmt auf Wärmeabgabe und Raumströmung

Hei

zflä

chen

Heizkörperbauarten

- Plattenheizkörper

- Röhrenheizkörper

- Strahlenradiatoren

- Gussradiatoren

- Aluminiumheizkörper

- Konvektoren- Radiavektoren- Gebläsekonvektoren- Unterflurkonvektoren- Boden Kanal- Konvektoren- Fußleistenkonvektoren

Hei

zflä

chen

XI/25 Unterhalb von Fenstern angeordnete Heizkörperkönnen Zugerscheinungen in Fensternähe abwehren.

Quelle: Wellpott, 8. AuflageRaumheizelemente

Hei

zflä

chen

XI/26 An Innenwänden angeordnete Heizkörper könneneine Luftwalze in Gang setzen , die bewirkt , daß sichkalte Luft in Fußbodennähe und erwärmte Luft unterder Decke befindet. Durch Wärmeschutzverglasungen, Wird dieser Effekt abgeschwächt.

Hei

zflä

chen

Wärmeabgabe bei Warmwasser - Heizkörpern

a b

Die Wärmeleistung von Heizflächen wird gegenüber den bei Prüfbedingungen ermittelten Werten durch Einbau in Nischen (a)oder durch Verkleidungen (b) reduziert. Durch Verkleidungen wird derStrahlungsanteil der Wärmeabgabe erheblich reduziert.

Hei

zflä

chen

Hinweis für Bürogebäude:

- Heizflächen nach Achsengleichmäßig aufteilen!Dadurch variable Nutzung ( veränderte Trennwände möglich )

Hinweis für Verkaufshäuser:

- Randzone definieren!( Randzone auf 20°C ausgelegt für Tiefe z.B. 4,5 m )

- Auskühlschutz für abgesenkten Betrieb!

Hei

zflä

chen

XI/35 Schachtkonvektor in einer Wandnische( Systemskizze)

Quelle : Wellpott , 8. AuflageHeizungsanlagen

Hei

zflä

chen

Schema eines Induktionsgerätes

1 Luftauslassgitter2 Bypass3 Sieb4 Luftkühler5 Sekundärluftfilter6 Tropfschale7 Primärluftdüsen8 Lufterhitzer9 Raumluft

Hei

zflä

chen

XI/29 Konvektoren sehr niedriger Bauhöhe ( sog.Mini-Konvektoren) werden insbesondere in Verbindung mit Flächenheizsystemen eingesetzt.Intensivierung der Wärmeabgabe durch rinnen-Integrierte Ventilatoren möglich.

Quelle: Wellpott, 8. AuflageHeizungsanlagen

Hei

zflä

chen

Kaltlufteinfall bei Fenster mit U>2,5 W/m2K (Bestandsbauten)

Hei

zflä

chen

XI/28 Unterflurkonvektoren vor raumhohenVerglasungen sind im allgemeinen nur im Erdgeschoss üblich und möglich

Hei

zflä

chen

5

Bohrkosohl

Dämmplatte

60 mm

Rigipsplatte

12,5 mm

Stützkonstruktion der Fensterbank

Elektrokanal

Z Winkel

Fensterbankk

Abdeckgitter

Abstandshalter

120mm

FensterbankElektrokanal

Schnitt - Ansicht

Heizkörper

Stützkonstruktion der Fensterbank

Thermostatventil

Sanierung Gebäude MWK Hannover; BOHNE Ingenieure 11/2000Detail Heizkörperanordnung

Hei

zflä

chen

Muster Raum Grundriss

Abdeckgitter in der Fensterbank eingebaut.Befestigung mit Z-Winkel, von Unten verschraubt

1300mm 1300mm

14 bis 18 mm

Sanierung Gebäude MWK Hannover; BOHNE Ingenieure 11/2000Detail Heizkörperanordnung

Hei

zflä

chen

Einbau-Konvektor (unten) und Konvektor für Fassadenriegel (oben) zurKaltluftabschirmung bei hohen Fensterflächen (Quelle www.gea-sico.de

Hei

zflä

chen

Übersicht der Flachheizkörper

Flachheizkörper

Gliederradiatoren

„Sonstige“

Profilierte Front

Glatte Front

Gussradiatoren

Stahlröhren

Stahlradiatoren

Heizwände

Badheizkörper

Konvektoren

Hei

zflä

chen

Flachheizkörper-Programm

• profilierte oder glatte Vorderfront

• Typen: 1011212233

• Baulängen: 400 ... 3000 mm

• mit Einbauventil und3/4“ AG-Anschlüssen

• ohne Einbauventil und1/2“ IG-Anschlüssen

• Bauhöhen: 350 mm500 mm600 mm900 mm

Hei

zflä

chen

Richtlinien für Schulen- Bau und Ausrüstung -

(GUV 16.3)

Ausgabe ...

Bestell-Nr. GUV 16.3

Anforderungen der (BA) GUV

Richtlinien für Kindergärten

- Bau und Ausrüstung -

(GUV 16.4)

Ausgabe ...

Bestell-Nr. GUV 16.4

Hei

zflä

chen

Anforderungen GUV 16.3 und 16.4

� Mindestens flächenbündiger

Einbau in Nischen

� In Kindergärten Abschirmung aller

scharfen Kanten und Ecken

Hei

zflä

chen

Anforderungen GUV

Anforderungen der Arbeitssicherheit gemäß den Richtlinien der GesetzlichenUnfall-Versicherer (GUV):

Hei

zflä

chen

DIN EN 442

E U R O N O R M

442EN

Die Norm-Wärmeleistung wird nicht mehr

für 90/ 70/ 20°C,

sondern für 75/ 65/ 20°C angegeben.

Für Planung und Auslegung der Raumheizeinrichtung giltDIN 4701-3 Auslegung der Raumheizeinrichtungen bis 8/2003.Seit dem gilt die neue EN Heizlastberechnung.

seit 01.02.1997

Hei

zflä

chen

DIN EN 442

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

1) 2) 3) 4)

1) 2) 3)

Neuer Normpunkt [49,83 K]nach DIN EN 442

Alter Normpunkt [59,44 K]nach DIN 4703 + DIN 4704

Übertemperatur [K]

Wärmeleistung [W]

3 Messpunkte nach EN 442 1) 30 ± 2,5 K2) 50 ± 2,5 K3) 60 ± 2,5 K

4 Messpunkte nach DIN 4703 + DIN 47041) 30 ... 35 K2) 45 ... 50 K3) 55 ... 60 K4) 60 ... 65 K

Aus dem Anstieg der Norm-Kennlinie ergibt sich der Heizkörperexponent n.

Hei

zflä

chen

� Grundlage für die Leistungsbemessung der Raumheizeinrichtung ist die

nach EN 12831 ermittelte Norm-Heizlast

DINEN 12831

Heizungsanlagen in Gebäuden

Verfahren zur Berechnung der Norm-HeizlastDeutsche Fassung EN 12831:2003

August 2003

Hei

zflä

chen

Korrekturfaktor F

1. Tabellen in den Arbeitsblättern des Heizkörper-K ataloges (Fa. Buderus)

Exponent n = 1,30

Hei

zflä

chen

Korrekturfaktor F

1. Tabellen aus den Arbeitsblättern des Heizkörper- Kataloges

2. Berechnung:F = ∆ϑ∆ϑ∆ϑ∆ϑn

∆ϑ∆ϑ∆ϑ∆ϑ

n

Korrekturfaktor für LeistungsumrechnungFE U R O N O R M

442ENmittlere logarithmische Norm-Übertemperatur∆ϑn

mittlere logarithmische Übertemperatur∆ϑ

Heizkörperexponentn

Hei

zflä

chen

Heizkörperexponent n

Heizkörper- Katalog:

Hei

zflä

chen

Differenz: 12 % ! Im vorliegendem Fall: ≈≈≈≈200 W !

Beispiel 1:

Badezimmer: Heizlst : 1600 Watt

Temperaturpaarung: 75/ 65/ 24°C

Umrechnungsfaktor: F ≈≈≈≈ 1,12

Qn = Q ·· ·

F Umrechnungsformel:

Hei

zflä

chen

Beispiel 2:

Heizlast: 1600 Watt

gewünschte Systemtemperatur: 70/ 55/ 20°C

Raum 4 x 5 Meter = 20 m²Spezifische Heizlast: 80 Watt pro m²

Hei

zflä

chen

Beispiel 2:Umrechnung Wärmeleistg.

Umrechnungsformel:

Übertemperatur:

ϑV = 70 °CϑR = 55 °CϑL = 20 °C

∆ϑ ∆ϑ ∆ϑ ∆ϑ = ϑϑϑϑV - ϑϑϑϑR

ϑϑϑϑV - ϑϑϑϑLϑϑϑϑR - ϑϑϑϑL

ln

Qn = Q ·· ·

F

∆ϑ∆ϑ∆ϑ∆ϑ = 42,05 K

n = 1,33

F = ∆ϑ∆ϑ∆ϑ∆ϑn∆ϑ∆ϑ∆ϑ∆ϑ

nUmrechnungsfaktor:

Q = 1600 W.

∆ϑn = 49,83 K

E U R O N O R M

442EN

Hei

zflä

chen

Beispiel 2:notwendige Normleistung

QN = 1600 ·49,8342,05

1,33·

QN = 1600 · 1,25 = 2005 W·

Aus Katalog z.B.Buderus:Logatrend K-Profil 21/ 600/ 1600

Normleistung: 2118 WLeistung (70/ 55/ 20°C): 1691 W

QN = Q ·∆ϑ∆ϑ∆ϑ∆ϑn∆ϑ∆ϑ∆ϑ∆ϑ

n· ·

Hei

zflä

chen

Normgerechte Einbausituationfür Leistungsmessungnach DIN EN 442

Einbaumaße

110 ± 10 mm

50 ± 2 mm

von frei aufgestellten Heizkörpern

Hei

zflä

chen

Einfluss des Wandabstandes

Leis

tung

smin

deru

ng [%

] 10

9

8

7

6

5

4

2

3

0

1

10 20 30 40 500

Typ 33 Typ 22Typ 21Typ 11Typ 10

Wandabstand [mm]

Hei

zflä

chen

Empfehlungen von Mindestmaßen

ca. 50 mm

ca. 20...30 mm

ca. 20 mm

ca. 100 mm

bei verkleideten Heizkörpern

Hei

zflä

chen

Einfluss von Verkleidungen

mehrreihige Flachheizkörper 3... 5%

einreihige Flachheizkörper Typ 11 4... 8%

einreihige Flachheizkörper Typ 10 5...10%

Gliederheizkörper 0... 3%

geschlossene Gliederheizkörper 4... 8%

Hei

zflä

chen

Anschlussarten

gleichseitig wechselseitig

wechselseitig; vertauscht

gleichseitig; vertauscht

gleichseitig; Einrohrventil

reitend

100%100%

≈≈≈≈ 95%≈≈≈≈ 95%

Hei

zflä

chen

Beispiel 2:

Installation in einer Nische:Abstand zum Fenster: 50 mmAbstand zum Boden: 35 mmAbstand zur Wand: 30 mm

Anschluss: reitend

Wärmebedarf: 1600 W

gewünschte Systemtemperatur: 70/ 55/ 20°C

Raum 4 x 5 Meter = 20 m²spezifischer Wärmebedarf: 80 W/ m²

Hei

zflä

chen

Beispiel 2: Anschluss „reitend“

reitend

≈≈≈≈ 95%

„Einbauleistung“ ca. 1540 W

Installierte Leistung ca. 1460 W

- 140 W !

Hei

zflä

chen

Quelle : AIT 3-2000

Hei

zflä

chen

Quelle : glasforum 1-2000

Hei

zflä

chen

Quelle : glasforum 1-2000

Hei

zflä

chen

Quelle : Intelligente Architektur, Nov./Dez. 2000

Hei

zflä

chen

Quelle : Glasforum, 2-2000

LVMH Tower in Manhatten, NY

Architekten : Christian de Portzamparc, Paris

Bruno Durbecq,

Wilfrid Bellecour

Hei

zflä

chen

Quelle : Büro und Architektur, 2000

Hei

zflä

chen

WARMWASSER-FUSSBODENHEIZUNG Bauarten: Aufbau: - Rohdecke - Dämmung - Trägerelemente - Rohre - Estrich - Bodenbelag Hinweis: Bodenaufbau bestimmt

Wärmedurchgang und damit Heizmitteltemperatur

Naßeinbettung: Heizrohre in Estrich

einbetten

Hei

zflä

chen

Quelle: Internetwww.fussbodenheizung.de

Hei

zflä

chen

WARMWASSER-FUSSBODENHEIZUNG Hydraulik Heizkreisaufteilung: - nach Druckverlust - Zonen Heizkreise bei mehreren unterschiedlichen Temperatur-anforderungen: - niedrige Temperaturen beachten - Rohrmaterial: - Kupfer - Stahl - Kunststoff

Hei

zflä

chen

Dimensionierungsempfehlungen

Quelle: WellpottTechnischer Ausbau von GebäudenKohlhammer VerlagKapitel X/I

Hei

zflä

chen

Quelle: WellpottTechnischer Ausbau von GebäudenKohlhammer VerlagKapitel X/I

Anordnung von Bewegungsfugen

Hei

zflä

chen

Quelle: WellpottTechnischer Ausbau von GebäudenKohlhammer VerlagKapitel X/I

Fußbodenheizflächen über beheizten Räumen

Hei

zflä

chen

Quelle: WellpottTechnischer Ausbau von GebäudenKohlhammer VerlagKapitel X/I

Hei

zflä

chen

Quelle: Produktinformation velta

Hei

zflä

chen

Quelle: WellpottTechnischer Ausbau von GebäudenKohlhammer VerlagKapitel X/I

Fußbodenheizung über einer Geschossdecke

Hei

zflä

chen

Quelle: Internetwww.fussbodenheizung.de

Hei

zflä

chen

Quelle: Internetwww.fussbodenheizung.de

Hei

zflä

chen

Quelle: Internetwww.fussbodenheizung.de

Hei

zflä

chen

Beispiel: Heiz- und KühldeckeWerksbild Zent-Frenger Heppenheim

Heizflächen

Hei

zflä

chen

Stadttor DüsseldorfHeiz- und Kühldecke

Hei

zflä

chen

Stadttor DüsseldorfHeiz- und Kühldecke

Hei

zflä

chen

Stadttor DüsseldorfHeiz- und Kühldecke

Heizflächen

Heizflächen

Heizflächen

Heizflächen

Heizflächen

Heizflächen