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Oktober 98 AUSGABE 10 Im HLKBRIEF wird über die Aktivitäten des Lehrstuhls für Heiz- und Raumlufttechnik am IKE der Universität Stuttgart (IKE LHR), der Forschungsgesellschaft Heizung Lüftung Klimatechnik Stuttgart mbH (FG HLK) und des Vereins der Förderer der Forschung im Bereich Heizung Lüftung Klimatechnik Stuttgart e.V. berichtet. INTESOL - Gebäudesimulation per Knopfdruck _________________________ 2 Neue Heizkörpernorm - fehlerhafte Heizkostenabrechnung? __________ 4 Vom Wärmeschutz zur Energieeinsparung - Grundsatzuntersuchung NOVA zur ESV 2000 ___________________________ 6 Entwicklung von Einrichtungen zur Arbeitsplatzluftreinhaltung bei Stoffemissionen ohne Eigenbewegung ______________________________ 8 Ergebnisse des Forschungsvorhabens Niedrigenergiehaus Mannheim (NEHAMA)_____________________________ 10 Studien und Diplomarbeiten 1997/98 _________________________________ 12 Wärmeübergang an Kühldecken _______________________________________ 13 MEDUSA - Minimierung des Energiebedarfs von Gebäuden durch Simulation von Heizanlagen _____________________________________ 14 MOSES - Optimierung der Regelung einer Heizungsanlage mit einem kalibrierten Anlagen und Gebäudesimulatiopnsmodell ________16 Personalia ______________________________________________________________17 Emulation als Werkzeug für die Abnahme von DDC-Geräten __________18 Prüfstelle HLK akkreditiert ! ____________________________________________19 Prüfstand für Wohnungslüftungsgeräte in Betrieb genommen ________20 Impressum ______________________________________________________________ 20 INHALT Meine Damen und Herren, alle Editorials der vorausgehenden neun Ausgaben unseres HLK-Briefes waren vom Vergnügen über die Mitteilung unserer erfolgreichen Arbeiten getragen. Diesmal fehlt der Schwung. Wir haben am Montag, dem 19. Oktober 1998 unseren lieben Freund und Kollegen Walter Dittes in Mühlacker zu Grabe getragen. Der Übergang zur Tagesarbeit fällt schwer. Die Mitarbeiterzahl ist weiter auf 43 angestiegen. Dieser Brief zeigt nur einen Ausschnitt aus unseren Aktivitäten im letzten Jahr. Nicht da- bei sind vier Dissertationen, die zur Beurteilung anstehen, darunter auch die von Walter Dittes: „Methoden zur Darstellung der Luftströmung in Fabrik- hallen und Regeln für eine optimierte Lüftung“. Die drei anderen Kandi- daten sind Michael Bauer, Markus Tritschler und Christoph Kochendörfer. Aus dem von Walter Dittes geführten Forschungsbereich Raumvorgänge stammen die Aufsätze zu LURAP (Luftreinhaltung am Arbeitsplatz) und „Wärmeübergang an Kühldecken“. Bei letzterem wird die Grundlage gelegt für die Bestimmung des Aufwands bei der Nutzenübergabe mit Kühldecken. Die Aufwandszahlen für die Nutzenübergabe bei der Heizung liegen mit der Dissertation von Bauer weitgehend vor. In diesen Themenbereich gehört auch der Bei- trag zu MEDUSA. Nutzenübergabe ist der erste Schwerpunkt im Forschungsbereich Systeme. Den zweiten Schwerpunkt bilden „Methoden zur Anlagenplanung“. Hierzu gehört der Beitrag INTESOL. Zum dritten Schwerpunkt „Computer- gestützte Betriebsüberwachung“ ge- hört der Aufsatz „Neue Schnittstelle“ aus dem Forschungsvorhaben ETA- BEMS. Zum vierten Schwerpunkt „Be- wertung und Sanierung von Anla- gen“ zählt MOSES. Die Bewertung der in vorhergehenden Briefen im Konzept vorgestellten Anlage im Vor- haben NEHAMA ist in diesem Heft zu finden. Die aus allen vier Schwerpunkten des Forschungsbe- reichs Systeme stammenden Erkennt- nisse sind in die Studie NOWA zur neuen Energiesparverordnung einge- flossen. Unser neben Komponenten viertes Forschungsgebiet Messen und Erfassen ist in diesem HLK-Brief mit einem Beitrag zur Heizkosten- verteilung vertreten. Am Schluß noch eine Bemerkung zu meinem immer noch nicht abgeschlos- senen Nachfolgeverfahren: Der von den Professoren offenbar als gering vermutete Abstand zu den Göttern drückt sich mindestens auch durch das langsame Mahlen ihrer Mühlen aus. Vielleicht erfahren wir etwas bis zur Mitgliederversammlung. Mit herzlichen Grüßen Prof. Dr.-Ing. H. Bach

AUSGABE 10 Oktober 98...1 AUSGABE 10 Oktober 98 Im HLKBRIEF wird über die Aktivitäten des Lehrstuhls für Heiz- und Raumlufttechnik am IKE der Universität Stuttgart (IKE LHR), der

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    Oktober 98AUSGABE 10

    Im HLKBRIEF wird über die Aktivitäten des Lehrstuhls für Heiz- und Raumlufttechnik am IKEder Universität Stuttgart (IKE LHR), der Forschungsgesellschaft Heizung Lüftung KlimatechnikStuttgart mbH (FG HLK) und des Vereins der Förderer der Forschung im BereichHeizung Lüftung Klimatechnik Stuttgart e.V. berichtet.

    INTESOL - Gebäudesimulation per Knopfdruck _________________________ 2

    Neue Heizkörpernorm - fehlerhafte Heizkostenabrechnung? __________ 4

    Vom Wärmeschutz zur Energieeinsparung -Grundsatzuntersuchung NOVA zur ESV 2000___________________________ 6

    Entwicklung von Einrichtungen zur Arbeitsplatzluftreinhaltungbei Stoffemissionen ohne Eigenbewegung ______________________________ 8

    Ergebnisse des ForschungsvorhabensNiedrigenergiehaus Mannheim (NEHAMA)_____________________________10

    Studien und Diplomarbeiten 1997/98 _________________________________12

    Wärmeübergang an Kühldecken_______________________________________13

    MEDUSA - Minimierung des Energiebedarfs von Gebäudendurch Simulation von Heizanlagen _____________________________________14

    MOSES - Optimierung der Regelung einer Heizungsanlage miteinem kalibrierten Anlagen und Gebäudesimulatiopnsmodell ________16

    Personalia ______________________________________________________________17

    Emulation als Werkzeug für die Abnahme von DDC-Geräten __________18

    Prüfstelle HLK akkreditiert ! ____________________________________________19

    Prüfstand für Wohnungslüftungsgeräte in Betrieb genommen ________20

    Impressum ______________________________________________________________20

    INHALT

    Meine Damen und Herren,

    alle Editorials der vorausgehendenneun Ausgaben unseres HLK-Briefeswaren vom Vergnügen über dieMitteilung unserer erfolgreichenArbeiten getragen. Diesmal fehlt derSchwung. Wir haben am Montag,dem 19. Oktober 1998 unserenlieben Freund und Kollegen WalterDittes in Mühlacker zu Grabegetragen.Der Übergang zur Tagesarbeit fälltschwer. Die Mitarbeiterzahl ist weiterauf 43 angestiegen. Dieser Brief zeigtnur einen Ausschnitt aus unserenAktivitäten im letzten Jahr. Nicht da-bei sind vier Dissertationen, die zurBeurteilung anstehen, darunter auchdie von Walter Dittes: „Methoden zurDarstellung der Luftströmung in Fabrik-hallen und Regeln für eine optimierteLüftung“. Die drei anderen Kandi-daten sind Michael Bauer, MarkusTritschler und Christoph Kochendörfer.Aus dem von Walter Dittes geführtenForschungsbereich Raumvorgängestammen die Aufsätze zu LURAP(Luftreinhaltung am Arbeitsplatz) und„Wärmeübergang an Kühldecken“.Bei letzterem wird die Grundlagegelegt für die Bestimmung desAufwands bei der Nutzenübergabemit Kühldecken. Die Aufwandszahlenfür die Nutzenübergabe bei derHeizung liegen mit der Dissertationvon Bauer weitgehend vor. In diesenThemenbereich gehört auch der Bei-trag zu MEDUSA. Nutzenübergabeist der erste Schwerpunkt imForschungsbereich Systeme. Denzweiten Schwerpunkt bilden„Methoden zur Anlagenplanung“.Hierzu gehört der Beitrag INTESOL.Zum dritten Schwerpunkt „Computer-gestützte Betriebsüberwachung“ ge-hört der Aufsatz „Neue Schnittstelle“

    aus dem Forschungsvorhaben ETA-BEMS. Zum vierten Schwerpunkt „Be-wertung und Sanierung von Anla-gen“ zählt MOSES. Die Bewertungder in vorhergehenden Briefen imKonzept vorgestellten Anlage im Vor-haben NEHAMA ist in diesem Heftzu finden. Die aus allen vierSchwerpunkten des Forschungsbe-reichs Systeme stammenden Erkennt-nisse sind in die Studie NOWA zurneuen Energiesparverordnung einge-flossen. Unser neben Komponentenviertes Forschungsgebiet Messen undErfassen ist in diesem HLK-Brief miteinem Beitrag zur Heizkosten-verteilung vertreten.

    Am Schluß noch eine Bemerkung zumeinem immer noch nicht abgeschlos-senen Nachfolgeverfahren: Der vonden Professoren offenbar als geringvermutete Abstand zu den Götterndrückt sich mindestens auch durchdas langsame Mahlen ihrer Mühlenaus. Vielleicht erfahren wir etwas biszur Mitgliederversammlung.

    Mit herzlichen Grüßen

    Prof. Dr.-Ing. H. Bach

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    Planung und Bau moderner, solar-optimierter Gebäude erfordern einefrühe, gewerkeübergreifende Zusam-menarbeit, um die Wechselwirkungenzwischen Klima, Gebäude, Nutzungund Anlagentechnik richtig abzustim-men. Die dadurch notwendige ver-stärkte Kooperation der am Bau Betei-ligten führt zu anderen und intensive-ren Verknüpfungs- und Berührungspunk-ten im Planungs- und Bauprozeß. ImForschungsprojekt INTESOL /1/wer-den daher Werkzeuge entwickelt, mitdenen diese neuen Planungsstrukturenmethodisch unterstützt und die Schwie-rigkeiten bei der integralen Planungüberwunden werden. Entscheidend fürdie Entwicklung derartiger Werkzeu-ge ist, daß alle am Bau Beteiligten ihreInteressen und Ideen für die Konzeptionund Gestaltung der Werkzeuge miteinbringen. Nur so werden die entwik-kelten Werkzeuge auch von den späte-ren Nutzern akzeptiert und eingesetzt.

    Das Forschungsvorhaben INTESOL istals interdisziplinäres Verbundprojektaus Architekten, Planern, Wissenschaft-lern und ausführenden Firmen zusam-mengesetzt. Das Institut für industrielleBauplanung der Universität Karlsruhe(ifib) vertritt die Belange der Architek-tur und ist für den Aufbau der Planungs-plattform, einer rechnergestütztenPlanungsumgebung verantwortlich.Dieser Planungsplattform liegt einPlanungsmodell zu Grunde, in demKooperationsstrukturen vorgegeben

    und Kommunikationswege aufgezeigtwerden.Ebert Ingenieure (EB) haben, als Planervon Anlagen der technischen Gebäude-ausrüstung, ihren Aufgabenschwer-punkt in der Verfügbarmachung vonPlanungswissen. Durch die Analyseabgeschlossener Planungsvorhabenfließt explizites Planungswissen in dieÜberlegungen bezüglich dieses allge-meinen Planungsmodells ein. Zu-sammen mit dem ifib und den anderenProjektpartnern arbeiten sie an derTransparenz des Planungsprozesses.Hierfür werden eine Vielzahl vondurchgeführten Planungsobjekten hin-

    sichtlich Entscheidungswegen undVerknüpfungsstrukturen durchleuchtet,aufgearbeitet und in einem Planungs-handbuch dokumentiert.

    Das Arbeitsprogramm des IKEs be-inhaltet neue Planungswerkzeuge undMethoden für das kooperative Arbei-ten zu entwickeln, mit dem Gesamt-ziel, die Planung und Ausführung vonsolaroptimierten Gebäuden zu unter-stützen. Hierbei konzentrieren sich dieArbeiten auf prototypische Software-Lösungen zur Unterstützung der be-darfsorientierten Planung von heiz- undraumlufttechnischen Anlagen.

    Das Vorplanungswerkzeug „Predesign-Tool” ist ein Programm zur Ermittlungdes am besten geeigneten Heizsystemsauf der Basis einer Bewertungsmethodenach /2/. Die Bewertungsmethodebeinhaltet einen Kriterienbaum mit Ziel-kriterien, ein Zielsystem und einBewertungsmodell. Der Nutzer gewich-tet die Kriterien Komfort, Investitionen,Wirtschaftlichkeit und Ökologie in ei-

    INTESOL-Gebäudesimulationper KnopfdruckMichael Bauer, Raphael Haller

    Herkömmliche Planungsstrukturen im Bauwesen basieren auf einer se-quentiellen Vorgehensweise aller am Planungsprozess Beteiligten. DerBegriff „Kooperation“ wird hierbei als Austausch von Ergebnissen mißver-standen. Eine gemeinsame Entwicklung und Definition von Anforderungenan das Planungsergebnis als Grundlage der Zusammenarbeit findethierbei üblicherweise nicht statt. Daraus resultiert eine sehr beschränkteSicht und Einflußnahme der einzelnen Akteure auf die Gesamtentwicklungdes Projektes. Dies führt häufig, insbesondere in den ergebnisbestimmendenfrühen Planungsphasen, zu schwerwiegenden Fehlentscheidungen.

    Strukturvorgaben

    Struktur-vorgaben Fälle

    Aufbereitung

    Analyse

    Grundlagenvermittlung

    projektspez. Leitf.

    Planungs Modell

    Planungs Plattform Werkzeuge

    Planungs Handb.verweist auf

    Bestandteil von

    Bestandteilvon

    Bestandteil von

    Stru

    ktur

    vorg

    aben

    Bild 1: Grundstruktur INTESOL

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    nem Dialog entsprechend seinen An-forderungen an das Heizsystem. ZurBewertung stehen WW-Radiatoren-heizsystem, WW-Fußbodenheiz-system, Warmluftheizsystem, elektri-sche Direktheizgeräte, sowie Elektro-Speicherheizgeräte zur Verfügung. DasErgebnis wird durch eine Rangfolgeder Heizsysteme ausgegeben.

    Optima ist ein Kopplungsprogramm,mit dem CAD-Daten eingelesen wer-den können, entsprechend der jeweili-gen Fragestellung eine Zonierungdurchgeführt werden kann und auto-matisch Gebäudeeingabe-Files für dasSimulationsprogramm TRNSYS erstelltwerden können. Damit entfällt das zeit-raubende, mehrfache Herausmessenvon Geometriedaten aus dem Plan,Fehlerquellen werden minimiert, derEinsatz von Gebäudesimulation wirdeffektiver und kann dadurch wirtschaft-lich in der Vorplanungsphase einge-setzt werden. Als Schnittstelle zwischendem CAD-System und Optima wirddas in der VDI 6021 „Datenaustauschfür die thermische Lastberechnung vonGebäuden” /3/ festgelegte Schnitt-stellen-Protokoll verwendet. Blatt 1 die-ser Richtlinie legt die Regeln für denDatenaustausch zwischen CAD-Zeich-nungen und Berechnungsprogrammender Heiz- und Raumlufttechnik fest. Das

    Literatur:

    /1/ INTESOL, Integrale Planungsolaroptimierter Gebäude.BMBF Förderkennzeichen 0329132E.Zwischenbericht 1997, Universität Stuttgart,IKE 7- EB -12, April 1998.

    /2/ Eisenmann G.: Entwicklung einerallgemeinen Bewertungsmethode für Heiz-und Trinkwassererwärmungssysteme amBeispiel einer Wohnung in einem Mehr-familienhaus. Universität Stuttgart, IKE.Dissertation 1997. ISBN 3-9805218-1-8.

    /3/ VDI 6021 Blatt 1: Datenaustauschfür die thermische Lastberechnung vonGebäuden. VDI-Verlag, Düsseldorf, Entwurf,Januar 1998.

    /4/ Industry Foundation Classes – Release1.5, IFC Object Model for AEC Projects.International Alliance for Interoperability,1997.

    der Schnittstelle zugrunde liegende Ge-bäudemodell beschreibt die Gebäude-elemente, ihre Eigenschaften sowie dieBeziehungen zwischen den Bauteilen.Im Rahmen des IAI-Projekts Building-Service 4 (BS-4) - HVAC LoadsCalculation /4/ wird ein internationa-ler Standard in Anlehnung an die VDI6021 beschrieben. Das Projekt wirdvon der deutschsprachigen Gruppeder IAI geleitet und stellt sicher, daßdie Ergebnisse der VDI 6021 in IFC(International Foundation Classes) ein-fließen. Damit basiert Optima auf ei-ner international anerkannten Schnitt-stelle, welche über alle am Markt be-findlichen CAD-Systeme bedient wer-den kann.

    Weiteres Ziel von INTESOL und der-zeit Arbeitsschwerpunkt am IKE ist es,für das fortgeschrittene Planungs-stadium Werkzeuge und Hilfsmittel be-reitzustellen, die die Auswahl und Op-timierung der heiz- und raumluft-technischen Anlagen ermöglichen. Diessoll durch die gekoppelte Gebäude-und Anlagensimulation erreicht wer-den. Ähnlich dem Datenaustausch zwi-schen Architektur-CAD und Gebäude-simulation werden Grundlagen erar-beitet, die das automatische Erstellenvon Eingabedateien für die Anlagensi-mulation ermöglichen. Es wird davon

    Bild 2: Datenaustausch CAD-System – Gebäude- und Anlagensimulation

    ausgegangen, daß der Fachplaner dieAnlage bereits mit einem CAD-Toolkonstruiert und ausgelegt hat. Die so-mit vorhandenen Daten können dannüber zukünftige Schnittstellen, z.B.durch VDI 6027 Blatt 2 bzw. IAI BS 7,und über ein Kopplungsprogramm (Op-tima2) genutzt werden, um das ent-sprechende Simulationsmodell zu er-stellen (siehe Bild 2).

    CAD

    TRNSYS

    Database

    IFC Model

    VDI 6021 Bl.1BS - 4

    Input File for thePreprocessorBID TYPE 56

    Input File for theTRNSYS

    Simulation

    Read

    OPTIMA 2

    Simulation Result

    OPTIMA 1

    GeneratePlant Model

    Read

    GenerateBuilding Model

    VDI 6021 Bl.2BS - 7

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    Heizkostenverteiler erfassen Meßgrö-ßen, die für die Wärmeabgabe einerHeizfläche charakteristisch sind (z.B.die mittlere Oberflächentemperatur)und erzeugen daraus eine Anzeige.Diese Anzeige muß mit sogenanntenBewertungsfaktoren gewichtet werden,damit sie ein Maß für die abgegebeneWärmemenge ist. Wenn man zweiHeizflächen gleichen Typs aber unter-schiedlicher Normleistung unter glei-chen Randbedingungen betreibt, dannwird sich die abgegebene Wärme imVerhältnis der Normleistungen unter-scheiden. Die an den Heizkörpernbefestigten Heizkostenverteiler werdenaber wegen der gleichen örtlichen Tem-peratur die gleiche Anzeige haben.Die Verbrauchswerte müssen sich imgleichen Verhältnis wie die Wärmeab-gaben unterscheiden. Folglich sind dieAnzeigewerte mit den Normleistungenzu gewichten. Der wichtigste von ins-gesamt drei Bewertungsfaktoren ist derFaktor KQ für die Wärmeleistung des

    Heizkörpers; er muß grundsätzlichimmer berücksichtigt werden. Fehlerbeim Bewertungsfaktor KQ können da-her zu großen Ungenauigkeiten beider Heizkostenabrechnung führen.

    Bislang war die Ermittlung des Bewer-tungsfaktors KQ vergleichsweise ein-fach. Nach der Identifikation des je-weils eingebauten Heizkörpers wirdaus den Herstellerunterlagen oder denDIN-Registerblättern die Normleistungdes Heizkörpers entnommen und aufeine Grundleistung bezogen. Wennkeine Leistungsangaben zu den mon-tierten Heizkörpern verfügbar sind,wird in diesen wenigen Einzelfällendie Normwärmeleistung bei einer Prüf-stelle gemessen.

    Nach den Normen für Heizkosten-verteiler DIN EN 834 (elektronischeHeizkostenverteiler) und DIN EN 835(Heizkostenverteiler nach dem Verduns-tungsprinzip) muß die Normwärme-

    Bauart Typ Strahlungsanteil Faktor fENFlachheizkörper einreihig ohne Konvektor P 0,50 - 7,0

    Flachheizkörper zweireihig ohne Konvektor PP

    Flachheizkörper einreihig mit 1 Konvektor PK

    Flachheizkörper dreireihig mit 3 Konvektoren PKKPKP 0,10 - 4,0

    Rundrohrheizkörper quer (Bad-HK) reitend angeschl. 0,25 - 0,27 +2,8

    Flachrohrheizkörper vertikal (hochkant aufgeschw.) 0,25 - 0,30 -7,3

    0,35 - 5,9

    leistung eines Heizkörpers bei einerÜbertemperatur von 60 K ( 90°C/70°C/20°C ) ermittelt und zur Berech-nung des Bewertungsfaktors KQ heran-gezogen werden. Die Referenzluft-temperatur muß in einem Abstand von1,5 Metern vor der Heizfläche gemes-sen werden. Diese Randbedingungenentsprechen den Vorgaben der altenHeizkörpernorm DIN 4703/04. D.h.die Basis zur Bestimmung der Heizkör-per-Normwärmeleistung und zur Be-wertung der Heizkörperleistung warenbislang einheitlich. Soweit zum Statusquo.

    Mit der Einführung der DIN EN 442wird die Normleistung der Heizkörperbei der neuen Übertemperatur 50 K( 75°C/65°C/20°C ) gemessen. DieNormen DIN EN 834 und 835 fordernallerdings: „Wurde die Normleistungdes Heizkörpers unter anderenTemperaturbedingungen ermittelt, soist diese auf die vorgenannten Bedin-gungen1 umzurechnen“. Auf den er-sten Blick scheint diese Forderung durcheine einfache Umrechnung auf dieTemperaturen 90°C/70°C/20°C er-füllt.

    Wurde in Deutschland nach DIN 4704in offenen Prüfkabinen gemessen, wirdnach DIN EN 442 die Wärmeleistungin einer geschlossenen Prüfkabine er-mittelt. Zum anderen wird die Referenz-lufttemperatur nach DIN 4703/04 in1,5 m Abstand von der Heizfläche undnach DIN EN 442 nun in 2,0 m Ab-stand gemessen. Mit diesen neu ge-normten Randbedingungen sind dieNormleistungen nach DIN und EN fürdie meisten Heizkörperbauarten nichtmehr vergleichbar, d.h. diese sind nicht

    Neue Heizkörpernorm -fehlerhafteHeizkostenabrechnung ?

    Christian Haupt, Markus Tritschler

    Mit der Einführung der neuen europäischen Heizkörpernorm DIN EN 442„Radiatoren und Konvektoren” gelten gegenüber den bisherigen NormenDIN 4703 und DIN 4704 geänderte Randbedingungen bei der Prüfungder Normwärmeleistung von Heizkörpern. Dies wirkt sich auf die Bewer-tung und damit auf die Genauigkeit der Heizkostenabrechnung aus.Dieser Beitrag beschreibt wie diese neuen Randbedingungen bei derHeizkostenabrechnung fachlich richtig berücksichtigt werden.

    Tabelle 1: Auszug aus den Korrekturfaktoren fEN für Deutschland für die Umrechnung von Wärmeleistungennach DIN 4704-1 auf Werte nach DIN EN 442-2

  • 5

    ohne weiteres mit den Übertempe-raturen umrechenbar. Alleine die Unter-flurkonvektoren (mit und ohne Geblä-se) bilden hier eine Ausnahme, diezukünftig noch nach der in Überarbei-tung befindlichen DIN 4704 im offe-nen Prüfstand gemessen werden.Um die Unterschiede bei den Wärme-leistungen zwischen “alter” und “neu-er” Prüfmethode für verschiedeneHeizkörpertypen zu kompensieren,wurden bauartspezifisch sogenannteUmrechnungsfaktoren fEN vom Spiegel-ausschuß zu CEN TC 130 festgelegt -sie basieren auf Messungen im jewei-ligen Prüfstand.Mit Ihnen kann man beispielsweisevon “neuen” Normleistungen auf “alte”Werten umrechnen:

    In Europa werden national unterschied-liche Umrechnungsfaktoren fEN verwen-det. In Tabelle 1 sind auszugsweiseeinige Umrechnungsfaktoren fürDeutschland aufgeführt.

    Aufgrund der begrenzten Prüfstands-kapazitäten und der großen Anzahlan Heizkörpern wurde mit der Einfüh-rung der DIN EN 442 der Großteil derWärmeleistungen umgerechnet. Nachund nach werden nun die Leistungengemessen; die Meßwerte ersetzen danndie Rechenwerte.Aus den vorangegangen Ausführun-gen wird deutlich in welchem Dilemmadie Abrechnungsunternehmen stehen:Der komplette Bestand an Normwärme-leistungen baut bisher auf Werte nachDIN 4703/04 auf. Nun kommen neueNormleistungswerte - gemessen und/oder gerechnet - hinzu. Eine wie obenvermutete einfache Umrechnung derWärmeleistung eines Heizkörpertypsmit den Übertemperaturen führt imschlimmsten Fall zu einen um 8% feh-lerhaften Bewertungsfaktor KQ.Prinzipiell stehen nun zwei Um-rechnungsmöglichkeiten zur Verfü-gung, die im Ablaufplan in den Bildern1 und 2 dargestellt sind. Da der bishe-rige Datenbestand der Abrechnungs-unternehmen Normwärmeleistungen

    nach DIN 4703/04 enthält, könnenentweder „neue“ Daten nach DIN EN442 in vergleichbare Daten des „al-ten“ Bestandes umgerechnet werden(Variante 1 im Ablaufplan) oder derbisherige Bestand wird komplett invergleichbare Daten nach DIN EN 442umgerechnet (Variante 2). Zu beach-ten ist jedoch, daß bei der zweit-genannten Variante der Forderung derDIN EN 834 und 835 nicht ganzGenüge getan wird, da hier für „neue“Heizkörper die Referenzlufttemperaturin einem Abstand von 2,0 m gemessenwird. Trotz dieses Unterschieds zurForderung der DIN EN 834 und 835kann nach Variante 2 vorgegangenwerden, da eine einheitliche Basisgeschaffen wird.

    1 Nach den Heizkostenverteiler-Normen DIN EN 834 und 835 ist dieNormwärmeleistung eines Heizkörpers beiden Temperaturen 90°C/70°C/20°C zuermitteln, wobei die Referenzlufttemperaturin einem Abstand von 1,5 m vor derHeizfläche gemessen werden muß.

    Verwendete Formelzeichen:fENΦDINΦHKV

    ΦS

    Umrechnungs-faktor fEN

    auswählen1

    Umrechnungs-faktor fEN=0

    VARIANTE 1 VARIANTE 2

    nein nein

    nein

    nein

    nein

    nein

    jaja

    ja

    ja

    ja

    ja

    KQ -Bestandnach

    DIN 4703/04

    Bestand nachDIN 4703/04

    pflegen

    Eintrag neuerLeistungswerte

    Umrechnung n.Gleichung A o. B

    Umrechnung n.Gleichung A

    Umrechnung n.Gleichung C

    Umrechnung n.Gleichung B

    Umrechnung

    Eintrag neuerLeistungswerte

    Umrechnung n.Gleichung C

    Umrechnung n.Gleichung B

    bisheriger Datenbestand kann

    ohne Änderungbeibehalten werden

    Soll Basis fürBestand geändert

    werden?

    ist Heizkörper ein

    Konvektor?

    liegt d.Leistungswert

    d. Heizkörpers nachDIN EN 442

    vor?

    liegt d.Leistungswert

    d. Heizkörper nachDIN EN 442

    vor? wurde derLeistungswert

    gerechnet

    Umrechnung n.Gleichung A

    Daten nachDIN 4703/04übernehmen

    DIN4703/04-Wert

    beibehalten

    ist fürgleichen HeizkörperDIN 4703/04 Wert

    bekannt?

    Bestand aufDIN EN 442umstellen für

    ∆t=60K

    bisherigen Datenbestand über

    Filter m. Gleichung BumrechnenE

    INM

    ALI

    GST

    ÄN

    DIG

    1entsprechend Landesvorgabe

    = Umrechnungsfaktor von DIN nach EN= Normwärmeleistung nach DIN 4703/04 (∆t=60K)= Wärmeleistung bei 90oC/70oC/20oC (∆t=60K), entspr. DIN EN 834 und 835= Normwärmeleistung nach DIN EN 442 (∆t=50K)

  • 6

    In Vorbereitung befindet sich dieEnergiespar-Verordnung 2000 (ESVO2000), die eine Zusammenfassung undVerschärfung der derzeit geltendenBestimmungen mit dem Ziel der ratio-nellen Energieverwendung bei derWärmebereitstellung im Gebäude-bereich zum Inhalt haben wird. Vordem Hintergrund der zu erwartendenerhöhten finanziellen Belastungen fürBauherren und Gebäudeeigner stelltsich die Frage nach der Effektivität derin Betracht kommenden Energie-sparmaßnahmen. Zwangsläufig ge-winnt damit die ganzheitliche Betrach-tung von bau- und anlagentechnischenMaßnahmen an Bedeutung.In Zusammenarbeit mit der TU Dres-den wurde eine umfangreiche Untersu-chung durchgeführt, die sich mit denFragen einer weiteren Verschärfungder Anforderungen auseinandersetzt/2/. Im weiteren soll hier ein kurzerAusschnitt aus der Untersuchung dar-gestellt werden. Er behandelt die Über-erwärmung im Sommerbetrieb.Die inneren Lasten tragen bei hoherDämmung einen großen Anteil zurDeckung der Heizlast bei. Dies, weildann die Heizlast kleiner ist und weildie Innenlasten in den letzten Jahrengleichgeblieben sind bzw. sich nocherhöht haben. Der relative Anteil derInnenlasten an der Deckung derHeizlast steigt dadurch. Insbesonderegilt das für Büro- und Verwaltungsge-bäude, wo der Einsatz von PCs, Kopie-rern, Druckern, Faxgeräten usw. dieSituation verschärft. Aber auch im

    Wohnungsbau haben sich die Rand-bedingungen verändert. Hier werdenebenfalls in größerem Umfang Elektro-geräte eingesetzt, z.B. durch die Nut-zung von Heimarbeitsplätzen.Die Erhöhung der Dämmung hat nichtnur Auswirkungen auf den Heizenergie-bedarf, sondern verändert auch dieSituation im Sommer. Durch die höhe-re Dämmung verschiebt sich dieHeizgrenze nach unten. Gleichzeitigwird im Sommer häufiger der Tempe-raturbereich erreicht, in dem dieBehaglichkeitsgrenze überschrittenwird, weil der Wärmetransport durchdie Wände nach außen erschwert wird.

    Im weiteren werden anhand von aus-gewählten Beispielen die Auswirkun-gen unterschiedlicher Dämmung aufdie empfundene Temperatur im Raumwährend der Sommerperiode beschrie-ben und quantifiziert. Dies geschiehtdurch Simulation des thermischen Ver-haltens der Räume im betrachtetenWohngebäude. Die damit erhaltenenErgebnisse sind daher reproduzierbar,und es bestehen für die verschiedenenbetrachteten Varianten gleiche Rand-bedingungen, die für einen Vergleichunerläßlich sind. Als Beispiel wird einEckraum in einer Dreizimmerwohnungausgewählt. Der Raum wird als Schlaf-zimmer genutzt. Nachts werden 160Wals innere Last wirksam, tagsüber tre-ten keine inneren Lasten auf.Für die folgenden Untersuchungenwerden drei Dämmstandards der Woh-nung betrachtet: WSV 1982, WSV

    Vom Wärmeschutz zur Energie-einsparung - GrundsatzuntersuchungNOWA zur ESV 2000

    Mehr als 30 % des Gesamtenergieverbrauches der Bundesrepublikwerden zur Gebäudekonditionierung benötigt. Maßnahmen zurEnergieverbrauchssenkung in diesem Bereich weisen damit große volks-wirtschaftliche Bedeutung auf und bilden zugleich einen wichtigen Beitragzur anvisierten Senkung der CO2-Emissionen bis zum Jahre 2005. Mit derWärmeschutzverordnung 1995 /1/ hat die Bundesregierung eine ent-sprechende gesetzliche Grundlage geschaffen, die im wesentlichen fürden Neubausektor gültig ist.

    1995 und die zu erwartenden Vorga-ben der ESVO 2000.

    Es werden drei Lüftungsartenunterschieden:

    1. Stoßlüftung mit mehrerenüber den Tag verteiltenLüftungszeiten

    2. Dauerlüftung mit konstantemLuftwechsel

    3. Erhöhte Nachtlüftung mitminimalem Luftwechselüber den Tag

    Der konstante Luftwechsel kann z.B.über ein mechanisches Wohnungs-lüftungssystem erreicht werden.Beim Vergleich der verschiedenenVarianten werden folgende Bewer-tungsgrößen herangezogen: Als erstesist die Anzahl der unbehaglichen Stun-den im Jahr maßgebend. Steigt dieempfundene Temperatur über 26°Can, wird die Situation als unbehaglicheingestuft.Als weitere Bewertungsgröße wird derVerlauf und die Lage der Summen-häufigkeitskurve der empfundenenRaumtemperatur herangezogen. Diedritte Bewertungsgröße ist schließlichder direkte Vergleich zwischen denTemperaturverläufen der unterschiedli-chen Varianten. Um diesen Vergleichnoch übersichtlich zu halten, wird einebestimmte Woche aus dem Testrefe-renzjahr /3/ herausgegriffen, näm-lich Woche 32, Anfang August.Als Ergebnis der Simulationsrech-nungen läßt sich feststellen, daß unab-hängig von der Lüftungsstrategie dieTemperaturen bei dem gewählten Ge-bäude mit steigender Dämmung zu-nehmen. Die Differenzen in der emp-fundenen Temperatur zwischen WSV1982 und ESVO 2000 betragen da-bei etwa 3 bis 4 K. Es zeigt sich, daßDämmaßnahmen nicht nur positiveAuswirkungen, nämlich auf den

    Jörg Dipper

  • 7

    Literatur

    /1/ Verordnung über einen energie-sparenden Wärmeschutz bei Gebäuden(Wärmeschutzverordnung). Bundesgesetz-blatt Teil 1, Ausgabe Nr.55vom 24.08. 1994.

    /2/ Bach, H.; Bauer, M.; Dipper, J.;Hartmann, T.; Oschatz, B.; Richter, W.:Vom Wärmeschutz zur Energieeinsparung -Grundsatzuntersuchung NOWA zurESVO2000. Auftraggeber: Vereinigung derDeutschen Zentralheizungswirtschaft e.V.VDZ. Institut für Thermodynamik undtechnische Gebäudeausrüstung, UniversitätDresden und Lehrstuhl für Heiz- undRaumlufttechnik, Universität Stuttgart.Dresden, Stuttgart, Juni 1997.

    Bild 1 zeigt beispielhaft die Ergebnisse für den Raum mit Verschattung bei Südorientierung. Die Summenhäufig-keitskurve zwischen WSV95 und ESVO2000 unterscheiden sich nur unwesentlich; deutlich darunter mit einemAbstand von ca. 2K liegt die Kurve für die WSV82.

    Jahresheizwärmebedarf, haben, son-dern im Sommer auch dazu führenkönnen, daß die Behaglichkeit herab-gesetzt wird. Es muß also für denEinzelfall abgewogen werden, wievielDämmung bei der jeweiligen Nutzungsinnvoll ist. Eine pauschale Festschrei-bung der k-Werte kann sonst zu Energie-mehrverbrauch führen, wenn der Nut-zer den unbehaglichen Temperaturendurch Kühleinrichtungen entgegen-wirkt. Besonders gilt dies für Gebäudemit hohen Innenlasten.Die häufig vertretene These, daß sichhöhere Dämmung auch im Sommer aufdie Behaglichkeit nur positiv auswirkt,weil dann die Wärme schlechter vonaußen nach innen dringt, gilt nur fürRäume mit niedrigen Innenlasten und

    sehr kleinen Fensteranteilen, z.B.barackenähnlichen Gebilden oder infensterlosen Dachgeschossen. Es wirddabei übersehen, daß der überwie-gende Anteil der äußeren Wärmelastennicht durch Außenwände in den Raumdringt, sondern durch Glasflächendurch Strahlung. Mit zunehmenderDämmung werden dem Raum Kühl-flächen entzogen, über die die tags-über zugeführte Wärme nachts wiederabgegeben werden kann. Die Simula-tionsergebnisse zeigen auch deutlich,daß große Glasflächen, wie sie in derheutigen Architektur eingesetzt wer-den, unbedingt mit außenliegendenVerschattungseinrichtungen ausgestat-tet werden sollten, damit die Innentem-peraturen erträglich bleiben.

    /3/ Jahn, A.; Fortak, H.; Blümel, K.;Hollan, E.; Kähler, M.; Peter, R.:Entwicklung von Testreferenzjahren (TRY) fürKlimaregionen der BundesrepublikDeutschland, BMFT ForschungsberichtT 86-051, 1986.

    Walter Dittes †Am 13. Oktober 1998 istWalter Dittes durch eine

    Lungenembolie gestorben.Er wurde mitten aus der Fertigstel-

    lung mehrerer Forschungs-vorhaben gerissen.

    Sein Pflichtbewusstsein und seinunbedingter Wille, zuverlässig zu

    sein, waren stärker als dieRücksicht auf eigene Belangeund in diesem Fall auf eine

    zunächst harmlos erscheinendeErkrankung. Über 20 Jahre hat

    sich sein Institut so auf ihn stützenkönnen. In dieser Zeit hat er vordem Hintergrund der Probleme

    der Fabrikhallenlüftung ein neuesForschungsgebiet,

    die Großraumlüftung erschlossen.Die ungeordnet vorliegendenErfahrungen wurden von ihmdurch eine wissenschaftlich

    begründete Erkenntnisordnungersetzt, völlig neue Luftführungs-konzepte begründet und - alleszusammenfassend - eine neueverständlichere und effektivere

    Methodologie derRaumlufttechnik ganz allgemein

    aufgestellt.Dieses große wissenschaftlicheWerk wird mit seinem Namen

    verbunden bleiben,aber die liebenswürdige undgeduldige Hilfsbereitschaft

    werden seine vielen Freunde undKollegen für immer vermissen.

    0 200

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    Zeit in Stunden

    Tem

    pera

    tur i

    n OC

    Dauerlüftung n=0,8ESVO2000WSV95WSV82

  • 8

    Während der Bearbeitung von Werk-stücken oder der Handhabung vonWerkstoffen werden oft luftfremde Stof-fe freigesetzt, welche die Beschäftig-ten gefährden und die Umwelt bela-sten. Kann dieses Gefahrenpotentialnicht durch Primärmaßnahmen (Stoff-substitution der Gefahrstoffe, emissions-arme Bearbeitungsverfahren) vermin-dert werden, muß durch den Einsatzvon lufttechnischen Maßnahmen dieEinhaltung der Stoffgrenzwerte amArbeitsplatz (MAK,TRK) erzielt werden.Die Grenzwerte können jedoch durchkonventionelles Lüften nicht oder nursehr schwer eingehalten werden. EinLösungsweg ist die gezielte Erfassungder Stoffemissionen am Entstehungs-ort. Dies bewirkt, daß die Beschäftig-ten mit den freigesetzten Stoffen erstgar nicht in Kontakt kommen oder dieKonzentrationen der nicht erfaßten luft-fremden Stoffe im Arbeitsbereich aufungefährliche Werte vermindert wer-den. Solche Erfassungseinrichtungenwerden bevorzugt im Ausbreitungs-weg der Stoffemissionen angeordnet.Triebfeder für die Stoffausbreitung isthierbei ein hoher Anfangsimpuls beider Freisetzung des Stoffes (z.B. Partikel-emission beim Winkelschleifen) oderLuft- und Partikelbewegungen her-gerufen durch thermische Rand-bedingungen (z.B. Stoffemissionenbeim Schweißen).Eine wissenschaftliche Grauzone stel-len gegenwärtig noch diejenigen Stoffe-missionen dar, bei denen die Richtungder Stoffausbreitung aufgrund fehlen-der Eigenbewegung weitgehend un-

    Einrichtungen zur Arbeitsplatz-luftreinhaltung bei Stoffemissionenohne Eigenbewegung.

    Fred Kolarik

    Die Reduzierung der Gefahrstoffkonzentration an Arbeitsplätzen mitStoffemissionen ohne Eigenbewegung ist gegenwärtig immer noch ”Glück-sache”. Es fehlt an Grundlagenkenntnissen. Durch das Forschungsvorha-ben ”Entwicklung von Einrichtungen zur Arbeitsplatzluftreinhaltung beiStoffemissionen ohne Eigenbewegung-LURAP” soll dieser Mangel beho-ben werden. Das Vorhaben wird gefördert von der Arbeitsgemeinschaftindustrieller Forschungsvereinigungen ”Otto von Guericke”e.V.(AiF).

    bekannt ist. Die Ausbreitung solcherEmissionen ist vorwiegend durch dieBewegung der Umgebungsluft be-stimmt. Typische Arbeitsvorgänge mitderartigen Stoffemissionen sind dasVerarbeiten von faserverstärkten Kunst-stoffen, das handgeführte Schleifen vonHolz und Metall oder der Umgang mitstaubenden Gütern.

    Forschungsziel undVorgehensweise

    Ziel des Forschungsvorhabens LURAPist es, wirkungsvolle, lufttechnische Ein-richtungen für die direkte Erfassungvon Stoffemissionen ohne Eigenbewe-gung, zu entwickeln.

    Die Untersuchung der entwickelten Er-fassungseinrichtungen erfolgt exempla-risch für den weit verbreiteten Tisch-arbeitsplatz. Die freigesetzten Emissio-nen sollen durch Strömungssenken (Ab-saugschlitze, Absaugdüsen) erfaßt undaus dem Arbeitsbereich fortgeführtwerden. An einem im Walter Dittes -Strömungs-Labor aufgebauten Modell-arbeitsplatz ist es möglich, die Stoffe-mission durch freigesetztes Tracergas/1/ zu simulieren und damit den Er-fassungsgrad der einzelnen Erfassungs-einrichtungen bei verschiedenen Luft-strömen zu ermitteln. Dabei wird auchder Einfluß von Störquellen (Quer-strömungen im Raum, thermische Stö-rungen, Einfluß von Personen) mit indie Bewertung der Erfassungsein-richtung einbezogen. Die Möglichkeit,durch geeignete Zuluftführungen diefreigesetzten Gefahrstoffe noch effekti-ver zu erfassen, soll ebenfalls unter-sucht werden. Da für eine verallge-meinerbare Darstellung der Ergebnis-se viele Varianten untersucht werdenmüssen, wird hierzu die Computer-

    Bild 1: Modell des Tischarbeitsplatzes im Walter Dittes-Strömungs-Labor

  • 9

    simulation eingesetzt. Für die im Labornachgebildeten lufttechnischen Einrich-tungen werden Simulationsmodelleerstellt und mit den Meßergebnissenvalidiert.

    Stand der Untersuchungen

    An einem Modellarbeitsplatz (Bild 1)werden im ersten Schritt verschiedeneSenken erprobt. Dabei wird deutlich,daß die Umgebung einen großen Ein-fluß auf die Senke ausübt. Sind keinestörenden Umgebungseinflüsse vorhan-den, ist die Erfassungswirkung bei al-len Erfassungseinrichtungen auch beigeringen Luftströmen gut. Steht vor demTischarbeitsplatz eine Person (in Formeines beheizten Dummys), so ist es mitden untersuchten Strömungssenken nurmit hohen Erfassungsluftströmen mög-lich, den Atembereich emisionsfrei zuhalten, da die Thermikströmung derPerson die Emissionen induziert und inden Atembereich mitführt. Nebel-versuche machen deutlich, daß stören-de Luftströmungen ( z. B. durch vorbeil-aufende Personen) die Erfassungs-luftströmung zerstören. Dadurch kön-nen Emissionen in den Raumbereichgelangen. Durch Abschirmungen desArbeitsplatzes wird dieser Effekt ver-ringert.In Bild 2 ist ein Vergleich der Erfassungs-grade verschiedener Schlitzhöhen heiner Senke für unterschiedliche Er-

    fassungsluftströme dargestellt. DieSchlitzlänge l=1,2m ist dabei konstantgehalten. Als Störquelle dient ein be-heizter Dummy. Die Unterkante desSchlitzes ist dabei auf Tischhöhe ange-ordnet. Es wird deutlich, daß für dieseAnordnung eine Schlitzhöhe von ca.80mm günstig ist. Selbst bei einemErfassungsluftstrom von ca. 150 m2/hist der Erfassungsgrad größer 90%.D.h. über 90% des freigesetztenTracergases wird von der Erfassungs-einrichtung erfaßt. Für einen größerenoder kleineren Schlitz verschlechtertsich der Erfassungsgrad. Ein Vergleichder besten Schlitzhöhe mit der schlech-testen Schlitzhöhe zeigt, daß durcheine optimale Auslegung der Er-fassungseinrichtung der notwendigeLuftstrom verringert werden kann. Diesbedeutet eine finanzielle Einsparungbei der Investition und dem Betrieb derAnlage.

    Wirtschaftliche Bedeutungfür kleine und mittlereUnternehmen

    Die Ergebnisse des Vorhabens sind fürzwei Arten von kleinen und mittlerenUnternehmen von Bedeutung. Betrie-be, die mit Fertigungsverfahren arbei-ten, bei denen Stoffe ohne Eigenbewe-gung freigesetzt werden, erhalten dieMöglichkeit, durch Maßnahmen derArbeitsplatzluftreinhaltung die Stoff-

    100

    100

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    Erfassungsluftstrom in m3/h

    Erfa

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    %

    Schlitz h=20mmSchlitz h=40mmSchlitz h=80mmSchlitz h=120mm

    grenzwerte (MAK, TRK) mit vertretba-rem Aufwand einzuhalten. Das bedeu-tet eine erhebliche Minderung der er-forderlichen Luftströme und damit derKosten für die Förder- und dieHeizenergie.Zusätzlich sind die Erkenntnisse desVorhabens für die handwerklich undmittelständisch organisierten Planungs-büros und Anlagenbauer der Luft-technikbranche von Bedeutung. Bis-lang mußten solche lufttechnischenMaßnahmen mangels allgemeiner Re-geln für den Aufbau und die Ausle-gung der Erfassungseinrichtungen meistvor Ort erprobt und aufwendig nach-gebessert werden, oder es waren fürjeden Anwendungsfall aufwendige,experimentelle Voruntersuchungen not-wendig.

    Literatur:

    /1/ Dittes,W.: Einsatzmöglichkeiten derSpurengas-Meßmethode bei derUntersuchung von Raumluftströmungen,HLH 34/83, S.329 - 331.

    Bild 2: Vergleich derErfassungsgrade beiVariation desErfassungsluftstromsfür verschiedeneSchlitzhöhen h beikonstanter Schlitz-länge (l=1,2m).

  • 10

    Ergebnisse des Forschungs-vorhabens NiedrigenergiehausMannheim (NEHAMA)

    Ergebnisse verschiedener Forschungsvorhaben /1,2,3/ zeigen, daß einewärmetechnische Optimierung der Gebäudehülle ohne Anpassung derHeizungstechnik nicht zu den ursprünglich prognostizierten hohen Energie-einsparungen führen kann. Im Rahmen des BMBF-Vorhabens NEHAMAwurde erstmals ein Energiesparkonzept am Beispiel eines Mehrfamilien-hauses untersucht, in dem bauliche und anlagentechnische Maßnahmenaufeinander abgestimmt eingesetzt wurden. Erstmals wurde damit einrichtungsweisendes Konzept realisiert, das zeigt, wie die Anforderungender zukünftigen Gebäudegeneration energie- und kostensparend erfülltwerden können.

    Bei dem Demonstrationsgebäude han-delt es sich um ein 21/2-geschossigesMehrfamilienhaus mit 12 Wohnein-heiten und 727 m2 beheizter Wohnflä-che, dessen Heizwärmebedarf nachdem Berechnungsverfahren der gülti-gen WSVO /4/ 51 kWh/(m2a) be-trägt und damit 35 % unter dem zuläs-sigen Wert liegt. Bei der Wärme-versorgung des Gebäudes - die An-lagenkonzeption wurde bereits in denHLKBRIEFen Nr. 5 und Nr. 6 /5,6/näher beschrieben - wurde besondersdarauf geachtet, eine optimale Energie-ausbeute zu wirtschaftlich vertretbarenBedingungen zu garantieren. Zudemsollten die Komfortansprüche der Nut-zer unter ausschließlicher Verwendungvon Serienprodukten und unter Ein-bezug regenerativer Energien befrie-digt werden können.Um die angestrebten Erkenntnisse ge-winnen zu können, wurde die Anlageund das Gebäude über 2 Heizperi-oden intensiv meßtechnisch überwacht.Insgesamt bewährte sich das Anlagen-konzept, obwohl einige Anlagen-elemente entgegen den Herstelleran-gaben unter Betriebsbedingungen nichtdie in der Planungsphase angesetztenAuslegungswerte erreichen. Im folgen-den sollen einige interessante Ergeb-nisse dargestellt werden. Die detail-lierte Auswertung aller Meßergebnisseist in den beiden Endberichten derprojektbetreuenden Institute IKE /7/und IBP /8/ enthalten.

    Erik Reichert

    Nutzereinfluß aufHeizenergie- undTrinkwasserverbrauchErwartungsgemäß übte der Nutzerdurch die gewünschten Raumtempe-raturen, durch sein Lüftungsverhaltensowie die gezapften Warmwasser-mengen einen großen Einfluß auf denHeizenergie- und Trinkwasserver-brauch aus. Bezogen auf einen Sparerlagen die Warmwasser-Zapfmengeneines Vielverbrauchers im Jahresmitteletwa zwanzigmal und für einzelneMonatswerte sogar bis zu fünfzigmal

    dem zur Auslegung des Trinkwasser-systems herangezogenen Verbrauchs-wert nach VDI 2067 Blatt 4 /9/ über-ein.Im Vergleich zur Trinkwassererwär-mung waren die Unterschiede zwi-schen einzelnen Nutzern heizungsseitigwesentlich geringer. Die Monatsver-bräuche der einzelnen Wohnungenwichen maximal 50 % vom Mittelwertdes Gebäudes ab. In Bild 1b sind dieHeizenergieverbräuche des Gebäudesüber der Temperaturdifferenz Raum-Außenluft aufgetragen.SolaranlageMit einem Jahresertrag von 312 kWhje m2 Kollektorfläche und einer solarenDeckungsrate von 38 % konnte dieSolaranlage die Planungsvorgabenerfüllen. Verantwortlich für die relativgeringe Deckungsrate waren sowohldie tägliche Durchladung des Trink-wasserspeichers (Anti-Legionellen-ladung) als auch der gegenüber derAuslegung aufgrund der reduziertenZirkulationsverluste geringere Energie-bedarf für die Trinkwassererwärmung.Im Sommer war die Kollektorkreis-pumpe im Mittel 7 h/d in Betrieb.Dabei traten an sonnigen Tagen maxi-male Kollektoraustrittstemperaturen vonüber 100 °C auf. In den Wintermona-ten reduzierte sich die Laufzeit derSolaranlage im Mittel auf 2 h/d. Ansonnigen Wintertagen konnten nochmaximale Kollektoraustrittstempera-

    gezapfte Warmwassermengen des Gesamtgebäudes

    Heizenergiebedarfswertefür die Wärmeerzeugung

    Temperaturdifferenz Raum - Aussenluft in K

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    02.04.

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    02.07.

    95

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    31.12.

    95

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    96

    01.07.

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    30.09.

    96

    30.12.

    96

    31.03.

    97

    Tage

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    -5 0 5 10 15 20 25 30 35

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    0

    Tageswerte

    Monatswerte

    höher. Für das Gesamt-gebäude lag die ge-zapfte Warmwasser-menge zwischen 500l/d und 1.500 l/d (vgl.dazu Bild 1a). Die Um-rechnung des Mittel-werts von 1000 l/d aufeine Warmwassertem-peratur von 60 °C er-gab unter Berücksichti-gung einer mittlerenKaltwassertemperaturvon 11 °C mit der tat-sächlichen Belegungvon 29 Personen einenVerbrauch von etwa 30l/(d·Pers). Dieses Ergeb-nis stimmt sehr gut mit

    Bild 1a: obenBild 1b: unten

  • 11

    turen von 80 °C gemessen werden.Die Verluste des Solarpufferspeichers,der im Sommer an Tagen mit hohemSolarstrahlungsangebot bis auf 95 °Cdurchgeladen weden konnte, lagen imMittel bei 0,5 W/(K·100 l). Damit istder Solarpufferspeicher energetisch ge-sehen als gut einzustufen. Die mit derLadewechselvorrichtung verbundeneVerbesserung der Schichtung im Solar-pufferspeicher führte zu einem Anstiegder Solargewinne um 10 %. Entspre-chend mußte etwa 5 % weniger Ener-gie kesselseitig zur Trinkwasser-erwämung aufgewendet werden.

    ZirkulationsverlusteDie gemessenen Zirkulationsverlustehingen stark von der Laufzeit derZirkulationspumpe ab. Für Dauerbe-trieb (24h/d) wurden Zirkulations-verluste von 25 kWh/d gemessen. BeiIntervallbetrieb (3 x 1h/d) konnten dieZirkulationsverluste auf Werte um10 kWh/d reduziert werden. Es zeig-te sich jedoch, daß der Dauerbetriebder Zirkulationspumpe - aus Gründendes Komforts und des Wasserver-brauchs - im Winter nicht deaktiviertwerden sollte. In den Sommermonatenist dagegen eine Energieeinsparungdurch Umstellen der Zirkulation aufIntervallbetrieb ohne wesentlicheKomforteinbußen oder Steigerung des

    Wasserverbrauchs möglich. Die - be-zogen auf die aus dem Trinkwasser-speicher entnommene Nutzenergie (40bis 60 kWh/d) - hohen Zirkulations-verluste bestätigen Ergebnisse aus an-deren Projekten /10/.

    TrinkwasserspeicherFür den Trinkwasserspeicher wurdenVerluste von etwa 0,9 W/(K·100 l)gemessen. Durch Simulation der Anla-ge ließ sich zeigen, daß der Einbaueines etwas kleineren Trinkwasser-speichers (nach Norm wäre ein Nenn-volumen von 450 l ausreichend) beiden gemessenen Abnahmemengenohne Komforteinbußen für die Nutzerzu einer etwas günstigeren Betriebs-weise der Anlage geführt hätte.Die tägliche Durchladung des Trink-wasserspeichers (Anti-Legionellen-ladung) führte zu einer Erhöhung desEnergiebedarfs zur Trinkwasser-speicher-Ladung von etwa 5 %. Trotz-dem nahmen die Solargewinne kaumzu, da die höheren Temperaturen imTrinkwasserspeicher zu einer Verklei-nerung des solar nutzbaren Speicher-volumens führen. Eine Verschiebungdes Einschaltzeitpunktes der Anti-Legionellenladung von 15:00 Uhr zufrüheren oder späteren Zeitpunkten führtenergetisch gesehen in allen Fällen zueiner deutlichen Verschlechterung derAnlagenbetriebsweise.

    EnergiebilanzenDie Energiebilanz des Gebäudes istfür die letzten 12 Monate derMeßphase (Juni ‘96 bis Mai ‘97) inBild 2 (links) dargestellt. Die Verlust-und Gewinnanteile sind auf die be-heizte Wohnfläche bezogen. DerEnergieumsatz des Gebäudes beträgtetwa 106 kWh/(m2a). Die Wärme-gewinne setzen sich aus den Gewin-nen durch äußere (23 kWh/(m2a)) undinnere Lasten (37 kWh/(m2a)), aus derüber die Plattenwärmetauscher derWohnungslüftungsgeräte zurück-gewonnenen Wärme (4 kWh/(m2a))sowie aus der verbrauchten Heizwärme(42 kWh/(m2a)) zusammen. Die Wär-meverluste des Gebäudes lassen sichin Transmissionsverluste über dieGebäudehülle (51 kWh/(m2a)) undLüftungswärmeverluste über Fugen undFenster (41 kWh/(m2a)) sowie überdie Wohnungslüf tungsanlagen(14 kWh/(m2a)) aufteilen.

    Im rechten Teil des Bildes 2 ist für dengleichen Zeitraum die Energiebilanzder Wärmeversorgungsanlage darge-stellt. Die Werte sind ebenfalls auf diebeheizte Wohnfläche bezogen. Ein-schließlich der Zirkulationsverluste be-trägt der Gesamtenergiebedarf für dieTrinkwassererwärmung 31 kWh/(m2a),der gesamte Heizenergiebedarf liegtbei 42 kWh/(m2a). Abzüglich derZirkulationsverluste von 8 kWh/(m2a)kann die Nutzenergieentnahme amAusgang der Wärmeversorgungs-zentrale damit näherungsweise zu65 kWh/(m2a) bestimmt werden. DieGesamtverluste der Wärmeerzeugunglagen bei 55 kWh/(m2a). Werden dieUmwandlungsverluste der Flach-kollektoren von 39 kWh/(m2a) davonabgezogen, ergeben sich für alle Kom-ponenten im Heizraum Gesamtverlu-ste von 16 kWh/(m2a). Bei einer sola-ren Einstrahlung von 54 kWh/(m2a)auf die gesamte Kollektorfläche konn-ten Solargewinne von 15 kWh/(m2a)erzielt werden. Der gemessene Brenn-stoffverbrauch lag bei 74 kWh/(m2a).

    Der jährliche, auf den Primärenergie-einsatz bezogene elektrische Hilfs-energieverbrauch der Anlage betrugetwa 6 % des Brennstoffverbrauchs.

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    120 Gewin

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    Verlus

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    Energiebilanz des Gebäudes

    in k

    Wh/(

    m2a)

    GEWINNEsolare Gewinneinterne Gewinnerückgewon.WärmeHeizwärme

    VERLUSTELüftungsanlageFensterlüftungTransmission

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    Energiebilanz des Gebäudes

    in k

    Wh/(

    m2a)

    EnergieverbrauchSolarstrahlungKessel

    Verluste der TeilsystemeZirkulationHeizungspufferspeicherKesselTrinkwasserspeicherPlattenwärmetauscher 2SolarpufferspeicherPlattenwärmetauscher 1Kollektor

    EnergiebedarfTrinkw. (solars. ged.)Trinkw. (kessels. ged.)Heizung

    Bild 2: Auf die Wohnfläche bezogene Energiebilanzen von Juni ´96 bis Mai ´97links: Die Energiebilanz des Gebäudes;rechts: Die Energiebilanz der Wärmeversorgung.

  • 12

    Studien- und Diplomarbeiten 1997/98

    Ahn, Z.-K.: Simulationsprogramm zur Berechnungdes Norm-Nutzungsgrades von Heizkesseln diesowohl Raumheizwärme erzeugen als auchTrinkwasser erwärmen.

    Birk, M.: Auswirkungen des Einsatzes von P-, PI-,und PID-Reglern zur Raumtemperaturregelungauf Behaglichkeit und Energiebedarf.

    Birk, M.: Vergleich verschiedener Variantenzur Lüftung einer Turn- und Versammlungshalleam Beispiel der GHS Plieningen.

    Bock, G. W.: Erstellen eines Meßprogramms zurUntersuchung von Erfassungseinrichtungen aufeinem RLT-Prüfstand.

    Grob, R. F.: Anwendung des IKE-Systems zurErkennung und Diagnose von Fehlern beimBetrieb von HLK-Anlagen.

    Haller, R.: Erstellen eines Gebäude- undAnlagenmodells und Vergleich zweier Regelungs-konzepte für die GHS Plieningen.

    Hartmann, Th.: Influence of fuel Nitrogen on theFormation of Nitrogen Oxides in domestic fuelBoilers.

    Hirsch, S.: Einführung eines Energie-Managementsam Beispiel eines Produktionsbetriebes.

    Hummel, L.: Projekt „NiedrigenergiehausVierheimer Weg“ - Analyse der Betriebsweise undenergetische Bewertung des Anlagenkonzepts.

    Ibrahim, A.: Raumklimatisierung inKraftfahrzeugen.

    Krieger, G.-D.: Analyse der Wirtschaftlichkeit vonMaßnahmen zur lastgerechten Auslegung undzum lastgerechten Betrieb lufttechnischer Anlagenin Laboratorien.

    Krispin, H.: Untersuchung des Einflusses desNutzers auf die Verteilgenauigkeit.

    Kunert, Th.: Aufbau eines mobilen Versuchs-standes zur Prüfung von Pumpen und derenRegeln.

    Manegold, J.: Solarunterstützte Luft-konditionierung, Techniken, Potentiale undSimulation.

    Mäurer, W.: Untersuchung des Einflusses derBodentemperatur in der offenen Prüfkabine aufdie Heizkörper-Wärmeabgabe mit Hilfe einesFinite-Elemente Verfahrens.

    Mäurer, W.: Parameterstudie von Wirkungsgrad-messern an Gas-Zentral-Heizgeräten.

    Moll, J.: Kostenanalyse und Bewertung verschiede-ner Wärmeverteilsysteme.

    Mühleck, R.: Erstellung eines Simulationsmodells füreinen Heizkessel der GHS Plieningen.

    Nouruzi-Pur, M.: Messung der Luftgeschwindigkeitenan einem Heizkörper - Vergleich von LDA undHitzdrahtanemometer.

    Planck, C.: Grundlagenuntersuchung zur Bestim-mung von Aufwandszahlen bei RLT-Anlagen.

    Riederer, P.: Test und Optimierung des RHKVS fürden Einsatz im Projekt RATEG.

    Schiele, P.: Erstellung eines Auswerteprogramms fürdie Meßdaten aus der GHS Plieningen.

    Schiele, P.: Untersuchung des thermischen Umfeldesbei Fensterlüftung.

    Schindler, S.: Untersuchungen an Ansaugröhrchenvon Ringspinnmaschinen.

    Schlageter, R.: Grundlagen und konstruktiveUmsetzung der Brennwertnutzung.

    Schlageter, R.: Untersuchung der Genauigkeit vonLuftstromreglern in Luftleitungsnetzen von RLT-Anlagen für Laborgebäude.

    Wacker, A.: Erstellung eines Simulationsmodells fürden Kesselkreis der GHS Plieningen.

    Wallstein, M.: Rechnergestützte Analyse des Betriebseines bestehenden BHKW.

    Weiß, P.: Entwicklung der Heiznetzschnittstelle füreinen Thermen-Emulator.

    Welfonder, T.: Erstellung eines Anlagenmodells fürdie Simulation der Heizkreise des BT 1 in der GHSPlieningen.

    Windmüller, D.: Untersuchung der Einflüsse vonStrömungsvorgängen in Laborräumen auf dieBelastungssituation durch luftfremde Stoffe.

    Yildrim, C.: Simulation „NiedrigenergiehausViernheimer Weg“ - Parameterstudie zur Betriebs-optimierung der Anlage mit Hilfe des kalibriertenAnlagenmodells.

    Literatur

    /1/ Bach, H.; Richter, W.: Vom Wärme-schutz zur Energieeinsparung - Grundsatz-untersuchung NOWA zur ESV 2000,Dresden, Stuttgart, 1997.

    /2/ Bauer, M.: Energiegerechte Planungvon Heizanlagen, Vortrag, XXIV Intern.Kongreß TGA, Hannover 1996.

    /3/ Bach, H.: Mit der Dämmung derGebäude steigt die Anforderung an dieNutzenübergabe, HLH Heft 2,1997.

    /4/ Verordnung über einen energie-sparenden Wärmeschutz bei Gebäuden,Januar 1995.

    /5/ Scholer, W.: Heizanlagenkonzept fürBrennwert- und Solarenergienutzung beiMehrfamilien-Niedrigenergiehäusern,HLKBRIEF 5, Stuttgart, 1993.

    /6/ Scholer, W.: NiedrigenergiehausMannheim (NEHAMA), HLKBRIEF 6,Stuttgart, 1994.

    /7/ Bach, H.;Claus, G.; Reichert, E.;Scholer, W.: Mehrfamilien-Niedrigenergie-haus Mannheim, Energetische Bewertungder Wärmeversorgungsanlage, IKE 7-26,Abschlußbericht Universität Stuttgart,Dezember 1997.

    /8/ Erhorn, H.; Reiß, J.: Mehrfamilien-Niedrigenergiehaus Mannheim, Energeti-sche Bewertung des Gebäudes und derWohnungslüftungssysteme, Abschlußbericht,Fraunhofer-Institut für Bauphysik, Stuttgart,Dezember 1997.

    /9/ VDI 2067: Berechnung der Kostenvon Wärmeversorgungsanlagen, Blatt 4:Warmwasserversorgung, Februar 1982.

    /10/ Reiß, J.; Erhorn, H.: Effizienz vonSolar-, Lüftungs- und Heizsystemen imMietwohnungsbau, Gesundheits-Ingenieur,Heft 5, 1995.

    Fortsetzung von Seite 11 (NEHAMA)

  • 13

    Wärmeübergangan Kühldecken

    Normprüfungen an Kühldecken nachDIN 4715 sind heute Stand der Tech-nik. Die Mehrzahl der eingebautenKühldeckensysteme ist zwischenzeit-lich nach dieser Norm geprüft. Bereitsmehrfach wurde jedoch in der Vergan-genheit auf die Problematik der Über-tragbarkeit dieser Ergebnisse auf diePraxis hingewiesen. In den folgendenAusführungen soll Wärmeübergang anKühldecken erläutert und Berechnungs-möglichkeiten aufgezeigt werden.Der Wärmeübergang an geschlosse-nen, ebenen Kühldecken unter denPrüfbedingungen nach DIN 4715 (ge-schlossener Prüfraum, gleichmäßigverteilte Wärmequellen, adiabate Be-grenzungsflächen) ist weitgehend ge-kennzeichnet durch die Konvektion ander Kühldeckenunterseite sowieStrahlungswärmeaustausch mit denUmschließungsflächen und den Wär-mequellen. Treibende Kraft für die freieKonvektion an der Kühldeckenunter-seite sind Dichteunterschiede der ver-schiedenen Luftschichten. Die Grenz-schicht an der Oberfläche ist kälter undsomit schwerer als die umgebendeRaumluft. Sie löst regelmäßig, jedochan wechselnden Orten, ab und strömtin Luftballen nach unten.Grundsätzlich abweichende Bedingun-gen für den konvektiven Wärmeüber-gang findet man in der Umgebung vonintegrierten Luftdurchlässen und im

    Deckenbereich an der Außenfassadevor. Bild 1 zeigt die Verhältnisse imrealen Anwendungsfall mit Luftströmungvor der Fassade und entlang der Dek-ke. In diesen Bereichen der Kühldeckeist der Wärmeübergang durch freieKonvektion überlagert von einer er-zwungenen Luftströmung. Die Berech-nungsgleichungen für den Wärmeüber-gang bei freier Konvektion gelten da-her nicht mehr.Die Ausbreitung der Luftstrahlen kannmit den von Regenscheidt entwickeltenBerechnungsmodellen beschriebenwerden. Im vorliegenden Fall kann derWarmluftstrahl vor der Fassade nachder Umlenkung in die obere Raumeckewie eine horizontale Luftströmung undsomit analog zu den Luftströmungenaus den Luftdurchlässen betrachtet wer-den. Die Schwierigkeit in der Beschrei-

    bung besteht darin, daß hier im Unter-schied zu allen bisher untersuchtenAnwendungsfällen ein zweifach aniso-thermer Fall vorliegt. Die Temperatu-ren der Kühldeckenoberfläche (18-20°C), der Luftströmung (bei Zuluft:16-22°C bzw. Warmluftstrahl vor Fas-sade: 28-35°C)und der umgebendenRaumluft (24-27°C) sind zumeist unter-schiedlich. Des weiteren müssen fürdie Luftgeschwindigkeiten und diejeweiligen Temperaturdifferenzen dieörtlichen Werte betrachtet werden. Erstdie Zuordnung des örtlichen Wärme-übergangskoeffizienten mit der trei-benden Temperaturdifferenz ergibt denkorrekten örtlichen Wärmestrom. Dieswird mit einem für diesen Anwendungs-fall entwickelten Berechnungspro-gramm berücksichtigt. Das Programmliefert mit Messwerten übereinstimmen-de Ergebnisse für diverse Luftdurch-lässe, Luftgeschwindigkeiten und -tem-peraturen. Abweichend von der häu-fig angenommenen These, daß inte-grierte Luftdurchlässe immer zu höhe-ren Kühldeckenleistungen führen, kanngezeigt werden, wie sich Zuluftstrom,

    Christoph Kochendörfer

    Bild 1: Strömungsvorgänge in realen Räumen

    Bild 3 (unten rechts):Parameterstudie

    linearerSchlitzdurchlaß

    (m=0,15)

    Warmluftströmung erzwungene Überströmung

    innere Wärmequellen

    Strahlung

    Luftdurchlaß Kühldecke

    Konvektion

    Sonneneinstrahlung

    Bild 2:Parameterstudie

    linearerSchlitzdurchlaß

    (m=0,15)

    050

    55

    60

    65

    70

    75

    80

    85

    90

    20 40 60 80 100 120 140 160

    18 oC20 oC22 oC24 oC26 oC

    Randbedingungen:Kühldeckentemp.: 20 oC

    Lufttemp.: 26 oCFenstertemp.: -

    Raumvolumen: 50 m3

    62,8

    Zuluftvolumenstrom in m3/h

    Küh

    lleis

    tung

    in W

    /m2

    070

    80

    90

    100

    110

    120

    130

    140

    150

    20 40 60 80 100 120 140 160

    18 oC20 oC22 oC24 oC26 oC

    Randbedingungen:Kühldeckentemp.: 20 oC

    Lufttemp.: 26 oCFenstertemp.: -

    Raumvolumen: 50 m3

    81,4

    Zuluftvolumenstrom in m3/h

    Küh

    lleis

    tung

    in W

    /m2

  • 14

    Bild 1:Energieflüsse in einem beheizten GebäudeS = Strahlung, T = Transmission, L = Lüftung, Sp = Speicher, O,N = Nutzung,P = Personen, E = Geräte, R = Nachbarräume, 1 = Nutzenübergabe,2 = Verteilung, 3 = Erzeugung

    MEDUSA - Minimierungdes Energiebedarfs vonGebäuden durch Simulationvon HeizanlagenMichael Bauer

    Energieeinsparpotentiale in beheiztenGebäuden sind in den Bereichen zufinden, in denen Energie- bzw. Wär-meverluste auftreten. Klassisch werdendiese Verluste in drei getrennte Berei-che unterteilt: Erstens die Wärmeverlu-ste des Gebäudes durch Transmissionund Lüftung, zweitens die Verluste beider Wärmeerzeugung (z.B. Kessel-verluste) und drittens, die Verluste beider Wärmeverteilung (z.B.Rohrleitungsverluste). Integrale System-betrachtungen werden kaum durchge-führt. Mit der getrennten Betrachtungs-weise konnten in den letzten Jahren dieWärmeverluste in den einzelnen Teil-bereichen aufgezeigt werden. Weite-re Anhebungen der Nutzungsgrade

    sind in diesen Teilbereichen aus heuti-ger Sicht nur noch in einer Größenord-nung von 1 - 5 %-Punkten zu erwarten.Auch bei der Wärmedämmung vonGebäuden haben die gesetzlichenVorgaben für den verbesserten Wär-meschutz gegriffen. So ist derHeizenergiebedarf von modernenWohngebäuden auf ca. 70 kWh/m2agesunken. Mit der geplanten Energie-einsparverordnung wird angestrebt,den Standard nochmals zu erhöhen,wodurch der Energiebedarf um weite-re 30 % gesenkt werden soll. DasEnergieeinsparpotential ist noch be-trächtlich, die wirtschaftliche Umset-zung bei den heutigen Energiepreisenjedoch kaum möglich /1/.

    -temperatur und Kühldeckenleistunggegenseitig beeinflussen (Bild 2).Unabhängig von der gewählten Aus-trittstemperatur (18 - 26°C) kann fest-gestellt werden, daß die flächen-bezogene Kühlleistung zunächst unterdie Basiskühlleistung von 62,8 W/m2bei freier Konvektion abfällt. Ursachehierfür sind die gegenüber den Ver-hältnissen bei freier Konvektion z.T.erheblich geringeren örtlichen Tempe-raturdifferenzen zwischen Kühldeckeund vorbei strömender Luftschicht. Die-se können bei niederen Zuluftströmennicht durch den verbesserten Wärme-übergang an der Kühldecke ausgegli-chen werden. Erst bei höheren Luftströ-men und somit höheren Austritts-geschwindigkeiten überwiegt der po-sitive Einfluß des verbesserten Wärme-überganges. Für niedere Zuluft-temperaturen (18°C) ergeben sich imBerechnungsbeispiel Luftströme von100m2/h. Betrachtet man jedoch nichtdie Kühldecke allein, sondern berück-sichtigt, daß selbstverständlich auchdie Luft einen Anteil an der Raum-kühlung übernimmt, so ergibt sich Bild3. Es zeigt die insgesamt aus demRaum abgeführte Wärmemenge inAbhängigkeit von der Zulufttemperaturund des Zuluftstroms. Trotz des negati-ven Einflusses auf die Leistung derKühldecke ergeben niedere Zuluft-temperaturen die insgesamt höherenGesamtkühlleistungen. Der Einfluß derLuftkühlung (Niedere Zulufttemperatur= größere Luftkühlleistung) kompen-siert die reduzierte Kühldeckenleistung.Die obigen Ausführungen zeigen, daßbei der Berechnung von Kühldecken-systemen stets geprüft werden muß, obdie Randbedingungen im konkretenAnwendungsfall weitgehend den Ver-hältnissen bei der Normprüfung (freieKonvektion) entsprechen. Ansonstenmuß der tatsächlich übertrageneWärmestrom an der Kühldecke mitHilfe genauerer Ansätze berechnet wer-den. Darüber hinaus ist bei größerenFensterflächen mit erhöhten Tempera-turen unbedingt der oben nicht weitererläuterte Einfluß der direkten Zu-strahlung auf die Kühldeckenleistungzu berücksichtigen.

    Fortsetzung von Seite 13

    Wärmeübergangan Kühldecken

    Bei der Planung, Ausführung und beim Bau von Gebäuden werdenBauherren, Architekten und Ingenieure vermehrt an dem energetischenGesamtkonzept der Gebäude gemessen. Auch bei der Sanierung undbeim Umbau bestehender Gebäude treten immer öfter energetischeGesichtspunkte in den Vordergrund. Für die Planung und Umsetzung vonGebäuden bedeutet dies, daß der Energiebedarf verstärkt als ein wichti-ges Entscheidungskriterium beim architektonischen Entwurf und bei derKonzeption der Raumklimatechnik eingesetzt wird. Somit wird es bedeutsa-mer, vorhandene Energieeinsparpotentiale in Gebäuden auszuschöpfen.

    Bild 1 zeigt dieEnergieflüsse ineinem beheiztenGebäude. DasHauptaugenmerkin dieser Arbeitwird auf den Be-reich der Nutzen-übergabe gerich-tet. Bilanzgrenzeist hierbei derRaum, die Ober-fläche des Heiz-systems und dieVerbindungsstellezwischen Raum-regler und Vertei-lung. Mit der ver-besserten Wärme-

    QS

    QE

    QPQR

    Q2 Q1 Q3 Q2

    Q3Q2Q1QO,NQLQT

    QSp

    Q1 QO,N

    Bilanzgrenze zum Raum

    ErzeugungVerteilungÜbergabe

  • 15

    /1/ Bach, H.; Bauer, M.; Dipper, J.;Hartmann, T.; Oschatz, B.; Richter, W.:Von Wärmeschutz zur Energieeinsparung/Grundsatzuntersuchung NOWA zur ESVO2000. Dresden, Stuttgart, 1996./2/ Ast, H.: Energetische Beurteilung vonWarmwasserheizanlagen durch rechneri-sche Betriebssimulation. Universität Stuttgart,Dissertation 1989./3/ MEDUSA - Minimierung des Energie-bedarfs von Gebäuden durch Simulationvon Heizanlagen. Abschlußbericht HLK 3-98

    keitsdefizite zu beseitigen. Jede Un-vollkommenheit bei der Nutzenüber-gabe führt daher zu einem über denBedarf hinausgehenden Aufwand.Die Abweichung der Wärmeabgabeder Heizanlage vom vorgegebenenHeizlastverlauf ist abhängig vomHeizlastverlauf des beheizten Gebäu-des, vom dynamischen Betriebsverhal-ten der Heizanlage und dem Nutzer-verhalten. Die Wärme, die von derHeizanlage zur Bedarfsdeckung anden Raum übergeben wird, errechnetsich zu:

    (1)

    Die Aufwandszahl e1 für die Nutzen-übergabe berechnet sich aus demQuotienten des Energiebedarfs für dieNutzenübergabe Q1 und dem Referenz-energiebedarf Q0,N des beheiztenGebäudes zu:

    (2)

    Sie beschreibt, welcher Energieauf-wand von der realen Heizanlage imVergleich zu einem idealen Heizsystemzusätzlich geleistet wird, damit dieNutzeranforderungen in einem be-heizten Gebäude erfüllt werden. DieAbweichung der Heizlast von denAuslegungsbedingungen wird mit derrelativen Heizlast ßQ beschrieben:

    (3)

    Wobei QN die Normheizlast nach DIN

    dämmung nimmt der Anteil der inne-ren und solaren Wärmelasten an dengesamten Heizlasten eines Gebäudeszu. Die hierbei auftretende passiv nutz-bare Sonnenenergie und die anfallen-den inneren Wärmelasten können nurdann optimal genutzt werden, wenndas Heizsystem in der Lage ist, genauder Heizlast im Raum zu folgen. An-sonsten führt das Heizsystem dem Raummehr Energie zu als benötigt wird. Ast/2/ nennt den Vorgang, bei demWärme bedarfsgerecht von der Heiz-fläche mit ihrer Regelung an den Raumübergeben wird, “Wärmeübergabe”.Er zeigt, daß dieser Vorgang maßge-bend für den Energiebedarf von Heiz-anlagen sein kann, und quantifiziertmögliche Energieeinsparpotentiale auf20 % - 30 %. Im Rahmen des For-schungsvorhabens MEDUSA, gefördertmit Mittel des Bundesministeriums fürWirtschaft über die Arbeitsgemein-schaft industrieller Forschungsvereini-gungen e.V. (AiF) /3/, wird daher dasWärmeübergabeverhalten von unter-schiedlichen Warmwasserheizanlagenmit gekoppelter Gebäude- undAnlagensimulation untersucht.Heizsysteme werden – wie andere tech-nische Systeme – durch einen Ver-gleich von Nutzen und Aufwand beur-teilt. Der Nutzen einer Heizanlagebesteht darin, in den Räumen des Ge-bäudes für die Bewohner thermischbehagliche Zustände zu schaffen –also den Bedarf hierfür abzudecken.Als „thermisch behaglich“ ist hier derüber die „empfundene Behaglichkeit“hinausgehende anlagentechnisch her-stellbare Idealzustand mit gleichenOberflächen- und Lufttemperaturen undvernachlässigbaren Luftgeschwindig-keiten gemeint. Dabei darf voraus-setzungsgemäß die abgegebeneHeizleistung des Heizsystems zu kei-ner Zeit kleiner sein als die Heizlast,weil dann selbst die mittleren Behaglich-keitserwartungen nicht erfüllt werden.Auch örtlich muß radiativ und konvek-tiv abgestimmt auf das jeweiligeBehaglichkeitsdefizit für Ausgleich ge-sorgt werden. Der Vorgang der Bereit-stellung der zeitlichen und örtlichenErfordernisse wird als Nutzenüber-gabe bezeichnet. Ziel ist, möglichstgenau örtlich und zeitlich nicht nur dieHeizlast abzuführen (zu decken), son-dern auch die jeweiligen Behaglich-

    4701 ist und Q0,N die momentaneHeizlast. Die relative Heizlast ßQ istalso das Verhältnis zwischen momen-taner Heizlast und der Heizlast unterAuslegungsbedingungen. Das zeitli-che Integral der Heizlast Q0,N beschreibtden Referenzenergiebedarf Q0,N, derfür einen bestimmten Betrachtungs-zeitraum als energetische Vergleichs-größe für die nachfolgenden ProzesseNutzenübergabe, Wärmeverteilungund Wärmeerzeugung herangezogenwerden kann. Für einen Betrachtungs-zeitraum von einem Jahr ist die Zeitt = tJahr = 8760 h.Beispielhaft zeigt Bild 2 die Ergebnis-darstellung für einen Systemvergleicheines Heizkörpersystem/1/ geregeltmit Thermostatventilen und einem naß-verlegten Fußbodenheizsystem mit ste-tigem PI-Regler mit Hilfsmotor. Ein Ver-gleich der Aufwandszahlen für dieNutzenübergabe zeigt, daß unabhän-gig von der relativen Heizlast – alsoauch unabhängig vom Wärmeschutz– der Energieaufwand für die Nutzen-übergabe bei einem Heizkörpersystemmit Thermostatventilen ca. 10 % bis15 % geringer ist. Der Abschlußberichtbeinhaltet die Zusammenstellung deruntersuchten Varianten für die Warm-wasserheizanlagen.

    0.00 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10 0.12 0.14 0.16 0.18 0.20

    2.0

    1.9

    1.8

    1.7

    1.6

    1.5

    1.4

    1.3

    1.2

    1.1

    1.0

    Jahresmittel der relativen Heizlast ßQ

    Auf

    wan

    dsza

    hl e

    1

    (1) X TE H11 60/12(2) X ST FNP 42/10

    Bild 2:Aufwandszahl inAbhängigkeit desJahresmittel derrelativen Heizlastfür einenHeizkörper vomTyp 11 mitThermostatventil(1) und einNaßsystem mitstetigem PI-Reglerin derEinbausituationEFH (2).

    .

    .

    . N N

  • 16

    Bei der Verringerung des Heizener-giebedarfs von Gebäuden und gleich-zeitigem Erhalt oder gar Verbesserungder Behaglichkeit kommt der bedarfs-gerechten Auslegung der Heizanlageund der auf das Gebäude und dieNutzung abgestimmten Regelung einegroße Bedeutung zu. Das Energieein-sparpotential dieser Maßnahmen istvergleichbar mit den erreichbaren Ein-sparungen durch die Sanierung derGebäudehülle. In der Praxis ist es je-doch oft so, daß die Parameter derRegelung nicht oder nur ungenau aufdie tatsächlichen Gebäude- und An-lagenparameter, die Nutzung und dasWetter abgestimmt werden, obwohldies von technischer Seite (DDC-Rege-lung) ohne weiteres möglich wäre.Fallabhängig ergeben sich dadurcherhebliche, unnötige Mehrverbräuchebei der Beheizung von Gebäuden.

    Seit Ende 1996 läuft am LHR dasProjekt MOSES - Modellhafte Sanie-rung einer Schule. Finanziert wird dasProjekt durch das BMBF (ca. 50 %), dieStadt Stuttgart (ca. 25 %) und diverseIndustriepartner (ca. 25 %). Ziel ist,sowohl die Gebäudehülle als auch dieHeizanlage zeitgleich so zu sanieren,daß eine maximale Energieeinsparungbei optimierter Gesamtwirtschaftlichkeiterreicht wird. Dazu soll eine übertrag-bare Vorgehensweise erarbeitet wer-den, die als Modell für die energeti-sche Sanierung von anderen Schulendienen kann. Die Federführung desProjekts liegt beim Amt für Umwelt-schutz der Stadt Stuttgart, die bauphy-sikalischen Fragestellungen werdenvom IBP bearbeitet. Aufgabe des LHRist die Konzeptentwicklung für die Heiz-und Regelungsanlage sowie dieBetriebsüberwachung und -optimierungder sanierten Anlage während zweiHeizperioden.Bei der Schule handelt es sich um einenU-förmigen Komplex mit insgesamt vier

    MOSES - Optimierung der Regelung einerHeizungsanlage mit einem kalibriertenAnlagen- und GebäudesimulationsmodellChristoph Bacher, Bernhard Biegert

    Bauabschnitten aus vier verschiede-nen Baujahren (1930-1995). Die nutz-bare Grundfläche beträgt 6.280 m2.In den Jahren 1996 und 1997 wurdenim Rahmen des Projekts unter anderemfolgende Maßnahmen durchgeführt:Die Gebäudehülle der drei älterenBauteile wurde mit einem Wärme-dämmverbundsystem (12 cm PS) aus-gestattet. Alle Fenster und Außentürenwurden durch eine hochwertigeWärmeschutzverglasung (k-Wert 1,3W/m2K) ersetzt. Der Wärmeschutzfolgt dabei den Richtlinien der StadtStuttgart /1/ und geht damit deutlichüber den Standard der WSV 95 hin-aus. Ein Gasbrennwertkessel (195 kW)und ein Niedertemperaturkessel (170kW) in Folgeschaltung ersetzen diealten Niederdruckdampfheizkessel(Gesamtleistung ca. 800 kW). DasRohrnetz wurde teilweise erneuert unddie alten Dampfheizkörper gegenmoderne Warmwasser-Plattenheiz-körper ausgetauscht. Die Auslegungder neuen Heizkörper erfolgte entspre-chend der mehrfunktionalen Ausle-gungsmethode nach Bach /2/. DieFunktion der Heizkörper beschränktsich dabei nicht wie bisher nur auf dieDeckung der Heizlast eines Raumesnach DIN 4701. Zur Gewährleistungder Behaglichkeit in den Räumen müs-sen die Heizkörper darüber hinaus dieAbstrahlung der kalten Fensterflächenund die kalte Fallluftströmung vor denFensterinnenflächen kompensieren.Rund 1/3 der Klassenräume wurdenmit einer Einzelraumregelung überZonenventile ausgestattet, die restli-chen 2/3 mit Thermostatventilen. DieRegelung der kompletten Heizanlageerfolgt über eine DDC-Regelung.

    Meßtechnische Überwa-chung und SimulationUm die Wirksamkeit der getroffenenMaßnahmen bei der Sanierung derSchule zu kontrollieren und zu bewer-

    ten, schließt sich dem Umbau einezweijährige meßtechnische Überwa-chung an. Alle relevanten Temperatu-ren (Raumlufttemperaturen, Heizmittel-temperaturen) sowie alle Leistungs-(Heizleistung der Kessel) und Ver-brauchsdaten (Gasverbrauch, Strom-verbrauch etc.) werden in regelmäßi-gen Zeitabständen über eine elektroni-sche Datenerfassung aufgenommen.

    Bereits zur Konzeptentwicklung wurdeam LHR die Gebäude - und Anlagensi-mulation eingesetzt. Es wurdenSimulationsmodelle für das Gebäude(unterschiedliche Dämmvarianten) undverschiedene Anlagenvarianten entwik-kelt. Eingesetzt wird dabei das Pro-grammsystem TRNSYS /3/. Die Ge-bäude- und Anlagensimulation lieferteso zusammen mit einer Wirtschaftlich-keitsberechnung die wesentlichen Da-ten für die Konzeptentscheidung. Nach-dem Gebäude und Anlage inzwischensaniert sind, werden die existierendenGebäude- und Anlagensimulations-modelle weiter detailliert und zur Op-timierung der Anlagenbetriebsweise(Regelstrategie) eingesetzt. Die Simu-lation erlaubt es, die kurz- (Raum-temperaturen) und langfristigen (Jahres-energiebedarf) Auswirkungen einer ver-änderten Anlagenbetriebsweise bereitsim voraus zu untersuchen. In einemersten Schritt ist es dazu notwendig,das Simulationsmodell durch einen Ver-gleich mit Meßdaten aus der realenAnlage zu validieren und gegebenen-falls anzupassen (kalibrieren).

    Kalibrierung desSimulationsmodells mitMeßdatenDas Simulationsmodell des Gebäudesund der Heizanlage kann die thermi-schen Verhältnisse, die an der realenHeizanlage und im realen Gebäudeherrschen meist nicht exakt wiederge-ben. Dies liegt an vereinfachenden

  • 17

    Annahmen, die in den Modellen ent-halten sind, sowie auch an einer Bau-ausführung die nicht exakt den Vorga-ben entspricht. Daher treten zwischenden Meßwerten und den entsprechen-den, durch Simulation gewonnenenWerten Unterschiede auf. Mit einerKalibrierung der Simulationsmodelleunter Zuhilfenahme von Meßdatenbringt man - nach Definition der Kali-brierung - das Simulationsmodell aufdas richtige Maß. Das thermische Ver-halten des Modells wird so an dasthermische Verhalten der realen Anla-ge bzw. des realen Gebäudes ange-paßt. Beispielhaft soll hier derKalibriervorgang für ein gekoppeltesGebäude- und Heizanlagenmodell be-schrieben werden. Für die Kalibrie-rung wird ein Zeitraum von 2 WochenEnde Januar 1998 betrachtet. Die ge-messenen Wetterdaten und die in denKlassenräumen und der Heizzentralegemessenen Energieverbrauchswertebilden die Eingabewerte für dasSimulationsmodell. Die Kalibrierungerfolgt über den Vergleich von gemes-sener und durch Simulation berechne-ter Raumlufttemperatur. Durch Variati-on der Personenanzahl, des Luftwech-sels infolge von Gebäudeundichtig-keiten (Infiltration) und der Heizkörper-leistung kann der simulierte Temperatur-verlauf an den gemessenen Verlaufangepaßt werden. Das Diagramm 1zeigt den gemessenen Raumluft-temperaturverlauf eines Klassenzim-mers sowie den entsprechenden simu-lierten Raumlufttemperaturverlauf vorund nach der Kalibrierung.

    AusblickIm weiteren Verlauf des Forschungs-projekts werden alle Simulations-teilmodelle für Gebäude und Anlagemit dem Simulationsmodell derHeizzentrale gekoppelt. Das entste-hende Gesamtmodell wird wie be-schrieben kalibriert und die Kalibrie-rung zusätzlich mit Meßdaten aus an-deren Betriebszeiträumen validiert.Darauf aufbauend kann die Anlagen-betriebsweise weiter optimiert werden.Ziel ist, den Heizkennwert der letztenHeizperiode von 65 kWh/m2a nochweiter zu senken.

    Literatur

    /1/ Landeshauptstadt Stuttgart,Amt für Umweltschutz (Hrsg.):”Energiesparendes Bauen - Anforderungenan den baulichen Wärmeschutz städtischerGebäude, Merkblatt für Bauherren. Stuttgart(1993), Anhang A5, S. 119/122.

    /2/ Bach, H.; Bauer, M.:Heizflächen richtig auslegen. SBZ Nr. 10(1995), Seite 76/ 82.

    /3/ TRNSYS: A Transient SystemSimulation Program, Version 14.2.Solar Energy Laboratory,Universität Wisconsin, USA, 1996.

    PERSONALIA

    Seit Mitte 1997 gab es folgendepersonelle VeränderungenDipl.-Ing. René Schlageterverließ uns nach einjährigerMitarbeit, um eine attraktive Stellein der Industrie anzutreten.

    Bei den Wissenschaftlern gab eseine Reihe von Zugängen:Dipl.-Ing. Marc Birk arbeitetim Bereich Systemsimulation/Regelungstechnik;Dipl.-Ing. Fred Kolarikverstärkt das Team im BereichArbeitsplatzluftreinhaltung;Dipl.-Ing. Heiko Krispinist im Prüfbereich Regler tätig;Dipl.-Ing. Armin Ruppert istQualitätsmanagement-Beauftrag-ter und war für die Vorbereitungder Akkreditierung verantwortlich;Dipl.-Ing. (FH)Martin Weßbecher betreut dieMesstechnik der Prüfstände,vor allem des Walter Dittes-Strömungs-Labors.Als Stipendiaten arbeitenFrau J. Ding, M. Sc. imBereich Strömungssimulation undHerr Dipl.-Ing.Markus Treiber im BereichSystemsimulation.Schließlich verstärktAntonio Latronico unserentechnischen Bereich.

    Diagramm 1:Raumlufttemperatur vonKlassenzimmer 23(Südostrichtung).

    20.01.1998 01.02.1998

  • 18

    Prüfstand

    DDCEingänge

    Analog Digital Analog Digital

    Ausgänge

    LabVIEW

    Messwerterfassungsgerät

    Datenaustausch

    Testsignalgenerator

    MessdatenGebäude

    RTL-Anlage

    Wetterdaten

    Teile der Regelung

    Testdaten

    Etc.

    D/A

    +D/D

    A/D

    +D/D

    Echtzeit-Simulation

    oder

    Emulation als Werkzeugfür die Abnahmevon DDC-Geräten

    Bild 1: Konzept einer Abnahmeumgebung für DDC-Geräte

    Ausgangspunkt der Arbeiten an neuenAbnahme- und Inbetriebnahme-prozeduren bildet der im Forschungs-vorhaben VITE-BEMS /1/ aufgebauteEmulatorprüfstand, auf dem reale DDC-Geräte in Verbindung mit einem virtu-ellen Gebäude- und Anlagenmodellgetestet werden können. Die für diesenPrüfstand entwickelte Schnittstelle fürdie Verbindung zwischen realer undvirtueller Welt – d.h. zwischen DDC-Gerät und Gebäude- und Anlagensi-mulation – ist so aufgebaut, daß dieSteuerung der Datenerfassung und-übertragung vom und zum DDC-Gerätstarr in die Simulation eingebundenund somit unflexibel ist. Eine der Haupt-voraussetzungen für den Einsatz derEmulation bei der Ab- und Inbetrieb-nahme von DDC-Geräten ist jedoch,daß die Datenerfassung und -über-tragung flexibel gestaltet werden kann.Deshalb wird im Rahmen des Vorha-bens ETA-BEMS die Schnittstellen-technik des Emulatorprüfstands über-arbeitet und erweitert. Im Unterschiedzur bisherigen Schnittstelle ist die Da-tenerfassung und -übertragung bei derneuen Schnittstellentechnik komplett ausder Simulation ausgekoppelt. Sie er-folgt jetzt durch das eigenständige

    Meßwerterfassungs- und verarbeitungs-system (MEVS) LabVIEW /2/.

    Die Kommunikation zwischen DDC-Gerät und Echtzeit-Simulation erfolgtnicht mehr direkt, sondern über soge-nannte Schnittstellendateien. Dabeiwerden die am DDC-Gerät gemesse-nen Signale vom MEVS in eine Ein-gabedatei für die Echtzeitsimulationgeschrieben. Diese Datei wird von derSimulation zu Beginn eines jeden Zeit-schritts neu eingelesen. Die von derSimulation berechneten Ausgabe-größen des Gebäude- und Anlagen-modells (z.B. Temperatur, Feuchte,Druck) werden in eine Ausgabedateigeschrieben, die wiederum vom MEVSständig neu eingelesen wird. Die Da-ten aus der Ausgabedatei werdenschließlich vom MEVS in Signale um-gesetzt, die für das DDC-Gerät ver-ständlich sind. Bei der neuentwickeltenSchnittstelle können sowohl die Ein- alsauch die Ausgabedaten ständig aufeiner graphischen Benutzeroberflächebeobachtet werden. Ein entscheiden-der Vorteil der neuen Schnittstelle er-

    Für die Regelung von heiz- und raumlufttechnischen Anlagen in größerenGebäuden werden heute meist programmierbare digitale Regelsysteme(DDC-Geräte) eingesetzt. Mit diesen Systemen ergeben sich vielfältigeMöglichkeiten, die Betriebsweise von heiz- und raumlufttechnischen Anla-gen hinsichtlich ihres Energieverbrauchs aber auch in bezug auf dieZufriedenheit der Benutzer zu optimieren. Während sich die DDC-Technikin den letzten Jahren ständig „rasant“ weiterentwickelt hat, sind diebegleitenden Regelwerke und Richtlinien für die Abnahme bzw. Inbetrieb-nahme solcher Geräte wie die HOAI (Honorarordnung für Architekten undIngenieure) und die VOB (Verdingungsordnung für Bauleistungen) Teil Ckaum verändert worden. Im Rahmen des Forschungsvorhabens „ETA-BEMS – Entwicklung von Testprozeduren zur Abnahme von Building-Energy-Management-Systemen“ werden Werkzeuge sowie Verfahrenentwickelt, mit denen die Abnahme und die Inbetriebnahme von DDC-Geräten verbessert und an heutige Anforderungen angepaßt werdenkönnen. Ein Werkzeug, das hierbei verwendet wird, ist die Emulation.

    Robert F. Grob, Kai Zou

    gibt sich aus derTatsache, daß derEmulatorprüfstandüber die Benutzer-oberfläche auf„ H a n d b e t r i e b “umgestellt werdenkann. Dies bedeutet,daß die Gebäude-und Anlagendaten,die sich im Emu-lationsbetrieb ausdem Zusammenspielvon DDC-Gerät unddem Simulations-modell („Closed-Loop“) ergeben,ebenso von Handbzw. mit Hilfe einerDatei eingegebenwerden können. ImGegensatz zumEmulationsbetriebwerden die Anla-gendaten beimHandbetrieb nichtvom DDC-Gerät be-einfluß t („Open-Loop“).

  • 19

    Mit der so aufgebauten Emulations-umgebung als Werkzeug ergibt sichdas in Bild 1 dargestellte Konzepteiner Abnahmeumgebung für DDC-Geräte, wie es im Projekt ETA-BEMSverwirklicht werden soll. Das zu unter-suchende DDC-Gerät wird auf demPrüfstand nach einer vorgeschriebe-nen Weise angeschlossen und mit demMeßwerterfassungs- und -verarbei-tungssystem verbunden. In einer erstenPhase werden mit einem „Testsignal-generator“ Einzelfunktionen des DDC-Gerätes (z.B. integrierte PI- oder PID-Regler) durch einfache Abfolgen vonvorher festgelegten Testsignalen über-prüft. Dieser Signalgenerator wird alsModul in das Meßwerterfassungs- undverarbeitungssystem integriert. In ei-nem zweiten Testabschnitt, der wie dererste im „Open-Loop“ durchgeführtwird, wird das DDC-Gerät mit Daten,die vom MEVS aus einer Datei gelesenwerden, einem allgemeinen Test unter-zogen. Die dabei verwendeten Datenkönnen beispielsweise Meßdaten auseiner realen Anlage oder vorab gene-rierte Testdaten sein. Die abschließen-de dritte Phase erfolgt schließlich imeigentlichen Emulationsbetrieb(„Closed-Loop“). Hier wird das DDC-Gerät in der virtuellen Testumgebungmit Hilfe eines Simulationsmodells ge-testet. In dem Modell sind das Gebäu-de und die Anlage, in der das DDC-System eingesetzt wird, abgebildet.Bei komplexeren Regelungssystemenkönnen zusätzlich noch Teile der An-lagenregelung in die Simulation inte-griert werden. In diesem Testabschnittwerden die Energiemanagement-funktionen des DDC-Systems unter na-hezu realen Randbedingungen über-prüft. Dabei werden verschiedene kri-tische Betriebsbedingungen (z.B. durchextreme Witterung oder Innenlasten)nachgebildet.

    Literatur

    /1/ VITE-BEMS - Virtuelle Testumgebungfür Building Energy Management Systeme,AiF-Forschungsvorhaben Nr. 9568,HLKBRIEF Nr. 6, Juni 1994.

    /2/ LabVIEW, Virtual Instrument I/ODocumentation, National InstrumentsCorporation, 1994.

    Wir waren eigentlich immersicher, dass wir unserenStudenten, der Fachweltund unseren AuftraggebernQualität liefern.Wir haben dann aber gelernt, hierfür auch einenformalen Nachweis durchein QM-System zu führen.Dieser Nachweis wurde bestätigt:

    Die Prüfstelle HLK besitzt nun aufdem Gebiet der Heiz- und Raumluft-technik, als erste Prüfstelle inDeutschland die höchste Akkredi-tierungsstufe,die flexible Akkreditierung.

    Die flexible Akkreditierung umfaßtnicht nur die Auswahl der Prüfver-fahren, sondern vor allem die Mo-difizierung sowie die Weiter- undNeuentwicklung von Prüfmodellenund Prüfverfahren des definiertenPrüfgebiets.

    Dadurch kann die Prüfstelle inner-halb ihres Kompetenzbereichs ohneQualitätsverlust auf• aktuelle Entwicklungen

    in der Normung undtechnischen Regelsetzung,

    • Veränderungen des Standesvon Wissen und Technik,

    • veränderte oderbesondere Kundenwünsche

    reagieren.

    Prüfstelle HLKakkreditiert !

    Des weiteren besitzt die PrüfstelleHLK geeignete Kalibriernormale fürdas akkreditierte Prüfgebiet.

    Das Prüfgebiet umfaßt:

    • Untersuchung von wärme-,strömungs- und MSR-technischen Eigenschaftenan Komponenten, Anlagenund Systemen der Heiz- undRaumlufttechnik im Laborund in situ, ohne diePrüfung firmenneutralerDatenprotokolle und dieOlfaktometrie.

    Um den hohen Stand zu halten,wird das QM-System in regelmä-ßig stattfindenden Seminaren er-gänzt und erweitert. Die Mitarbei-ter sind zur aktiven Mitarbeit aufge-fordert. Ihre Kompetenz wird durchgeregelte Weiter- und Fortbildunggewährleistet.

  • 20

    Seit dem Oktober 1998 hat der LHRsein Prüflabor um eine weitere Prüfein-richtung ergänzt (s. Bild 1) und somitseine Prüftätigkeiten um ein Gebieterweitert.

    Mit der neuen Prüfeinrichtung werdendie Zulassungsprüfungen nach derBauregelliste für Wohnungslüftungs-geräte mit und ohne Wärmerück-gewinnung durchgeführt.

    Die Prüfungen dienen der energeti-schen Beurteilung von Wohnungs-lüftungsgeräten mit und ohne Wärme-rückgewinnung nach der Wärme-schutzverordnung. Das den Prüfungenzugrundeliegende Prüf- und Rechen-verfahren hat das Deutsche Institut fürBautechnik veröffentlicht.

    Innerhalb dieses Verfahrens wird dieexterne und die interne Dichtheit desLüftungsgeräts überprüft. Die Luftstrom-kennlinien einzelner Drehzahlstufen,der Wärmebereitstellungsgrad η´w unddas elektrische Wirkungsverhältnis εel

    des Wohnungslüftungsgeräts werdenbestimmt. Aus diesen Kennwerten wirdein ∆p,V-Diagramm erstellt, in demBereiche gleicher Abminderungs-faktoren für den Lüftungswärmebedarfeines Gebäudes (Bonuswerte) darge-stellt sind.

    Darüber hinaus können am LHR auchschalltechnische Untersuchungen anWohnungslüftungsgeräten durchge-führt werden.

    Die Prüfeinrichtung kann bei Unter-suchungen im Entwicklungsstadium ein-gesetzt werden, aber auch Messungenan anderen Gerätearten oder -anord-nung die ein bzw. zwei konditionierteLuftströme benötigen sind mit der Kon-zeption der Prüfeinrichtung vereinbar.Dabei kann ein Luftstrom bis 500m3/hbei Außenluftbedingungen von ca.– 5°C hergestellt werden.

    Selbstverständlich ist auch dieser Prüf-stand in die flexible Akkreditierungeingeschlossen.

    Prüfstand fürWohnungslüftungsgerätein Betrieb genommen

    IMPRESSUM

    Autoren:Prof. Dr.- Ing. Heinz BachDipl.- Ing. Christoph BacherDipl.- Ing. Michael BauerDipl.- Ing. Bernhard BiegertDipl.- Ing. Jörg DipperDipl.- Ing. Robert F. Grob, M.Sc.Dipl.- Ing. Raphael HallerDipl.- Ing. Christian HauptDipl.- Ing. Fred KoralikDipl.- Ing. Erik ReichertDipl.- Ing. Markus TritschlerKai Zou, M.Sc.IKE/LHR

    Dipl.- Ing. Chr. KochendörferDipl.- Ing. K. StergiaropoulosFGHLK

    Herausgeber:Verein der Förderer der

    Forschung im BereichHeizung-Lüftung-Klimatechnik

    Stuttgart e.V.Pfaffenwaldring 6a70550 Stuttgart - VaihingenTel. 0711 / 685 - 2090Fax 0711 / 687 - 6056

    Redaktion:Gunther ClausSabina Fischer-Hampel

    Grafik u. DTP:CommunikationVisuellRolf Wernecke, Stuttgart

    Druck und Reproduktion:Druckerei Jauch, Stuttgart

    Die Verantwortung für den Inhaltder Beiträge liegt bei den Autoren.Veröffentlichung, auch auszugsweise,nur mit Genehmigung des Herausgebers.

    Konstantinos Stergiaropoulos

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