SS05 05 Heizflaechen · Heizfl ä chen Raumheizflächen - Einrichtung zur Beheizung von Räumen -...

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Heizflächen 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

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    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

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    Heiz- und Kühlflächen; Beispiel Unterflurkonvektoren

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    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

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    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

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    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

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    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

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    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

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    Heizkörperbauarten

    - Plattenheizkörper

    - Röhrenheizkörper

    - Strahlenradiatoren

    - Gussradiatoren

    - Aluminiumheizkörper

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

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

    Quelle: Wellpott, 8. AuflageRaumheizelemente

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    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.

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    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.

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    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!

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    XI/35 Schachtkonvektor in einer Wandnische( Systemskizze)

    Quelle : Wellpott , 8. AuflageHeizungsanlagen

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    Schema eines Induktionsgerätes

    1 Luftauslassgitter2 Bypass3 Sieb4 Luftkühler5 Sekundärluftfilter6 Tropfschale7 Primärluftdüsen8 Lufterhitzer9 Raumluft

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    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

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

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

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    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

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    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

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

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    Übersicht der Flachheizkörper

    Flachheizkörper

    Gliederradiatoren

    „Sonstige“

    Profilierte Front

    Glatte Front

    Gussradiatoren

    Stahlröhren

    Stahlradiatoren

    Heizwände

    Badheizkörper

    Konvektoren

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    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

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    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

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    Anforderungen GUV 16.3 und 16.4

    � Mindestens flächenbündiger

    Einbau in Nischen

    � In Kindergärten Abschirmung aller

    scharfen Kanten und Ecken

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    Anforderungen GUV

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

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    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

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    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.

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    � 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

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    Korrekturfaktor F

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

    Exponent n = 1,30

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    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

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    Heizkörperexponent n

    Heizkörper- Katalog:

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    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:

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    Beispiel 2:

    Heizlast: 1600 Watt

    gewünschte Systemtemperatur: 70/ 55/ 20°C

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

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    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

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    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· ·

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    Normgerechte Einbausituationfür Leistungsmessungnach DIN EN 442

    Einbaumaße

    110 ± 10 mm

    50 ± 2 mm

    von frei aufgestellten Heizkörpern

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    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]

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    Empfehlungen von Mindestmaßen

    ca. 50 mm

    ca. 20...30 mm

    ca. 20 mm

    ca. 100 mm

    bei verkleideten Heizkörpern

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    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%

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    Anschlussarten

    gleichseitig wechselseitig

    wechselseitig; vertauscht

    gleichseitig; vertauscht

    gleichseitig; Einrohrventil

    reitend

    100%100%

    ≈≈≈≈ 95%≈≈≈≈ 95%

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    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

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    Beispiel 2: Anschluss „reitend“

    reitend

    ≈≈≈≈ 95%

    „Einbauleistung“ ca. 1540 W

    Installierte Leistung ca. 1460 W

    - 140 W !

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    Quelle : AIT 3-2000

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    Quelle : glasforum 1-2000

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    Quelle : glasforum 1-2000

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    Quelle : Intelligente Architektur, Nov./Dez. 2000

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    Quelle : Glasforum, 2-2000

    LVMH Tower in Manhatten, NY

    Architekten : Christian de Portzamparc, Paris

    Bruno Durbecq,

    Wilfrid Bellecour

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    Quelle : Büro und Architektur, 2000

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

    Wärmedurchgang und damit Heizmitteltemperatur

    Naßeinbettung: Heizrohre in Estrich

    einbetten

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    Quelle: Internetwww.fussbodenheizung.de

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

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    Dimensionierungsempfehlungen

    Quelle: WellpottTechnischer Ausbau von GebäudenKohlhammer VerlagKapitel X/I

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    Quelle: WellpottTechnischer Ausbau von GebäudenKohlhammer VerlagKapitel X/I

    Anordnung von Bewegungsfugen

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    Quelle: WellpottTechnischer Ausbau von GebäudenKohlhammer VerlagKapitel X/I

    Fußbodenheizflächen über beheizten Räumen

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    Quelle: WellpottTechnischer Ausbau von GebäudenKohlhammer VerlagKapitel X/I

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    Quelle: Produktinformation velta

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    Quelle: WellpottTechnischer Ausbau von GebäudenKohlhammer VerlagKapitel X/I

    Fußbodenheizung über einer Geschossdecke

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    Quelle: Internetwww.fussbodenheizung.de

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    Quelle: Internetwww.fussbodenheizung.de

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    Quelle: Internetwww.fussbodenheizung.de

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    Beispiel: Heiz- und KühldeckeWerksbild Zent-Frenger Heppenheim

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    Stadttor DüsseldorfHeiz- und Kühldecke

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    Stadttor DüsseldorfHeiz- und Kühldecke

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    Stadttor DüsseldorfHeiz- und Kühldecke

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