Flächenheizung und –kühlung · 2019. 4. 1. · DIN EN ISO 11855-1: 2015-11 . Heizbetrieb 35°C/30°C/20°C 67 W/m² . Kühlbetrieb 16 °C/20°C/26°C 50 W/m² Strahlheizungs-

Flächenheizung und –kühlung vor dem Hintergrund neuer Verordnungen und Normen Prof. Dr. Michael Günther (Uponor GmbH) Bundesverband der Deutschen Heizungsindustrie e. V.

Flächenheizung und –kühlung „nach Norm“

Hypokaustenheizung

Wandheizung im Wohnungsbau

Deckenheizung/-kühlung im Wohnungsbau PreFab – Uponor Contec als thermisch aktive Elementdecke aus Beton

Wandheizung im Wohnungsbau PreFab – Uponor Contec als thermisch aktive Elementdecke aus Beton

Energiewende und Klimaschutz EnEV 2014 (2016-2020) und GEG 2017

EnEV 2014

EnEV 2016

EnEV 2019*

Energiewende und Klimaschutz Technik- und Technologiewende (?)

Energiewende und Klimaschutz EnEV – quo vadis…

Energiewende und Klimaschutz EnEV – quo vadis…

Vorschlag für Achim Nierbeck

Flächenheizung und –kühlung Nichtwohnungsbau

2h-1 160 W/m² 400 kWh/(m².a) 0,1h-1 40 W/m² 100 kWh/(m².a)

Flächenheizung und –kühlung Nichtwohnungsbau (Hallen)

Fußbodenheizung in Industriehallen

Energieeffiziente Nichtwohngebäude GAEEH-Studie (ITG Dresden/Universität Kassel)

Gasstrahler Fußbodenheizung Fußbodenoberflächentemperatur


Endenergie HS LH mit WLR DSP FBH

große Halle (H=16m) ohne technologische Wärme • Referenz LH mit 1,65

• Simulation WÜ Raum 1,00 1,05 1,07 1,08* • DIN V 18599 neu (BW) 1,00 1,12 1,16 1,10*

große Halle (H=16m) mit technologischer Wärme

• Referenz LH mit 1,34 • Simulation WÜ Raum 1,00 0,98 1,03 1,12 • DIN V 18599 neu (BW) 1,00 1,11 1,10 1,13

kleine Halle (H=7m) mit technologischer Wärme

• Referenz LH mit 1,31 • Simulation WÜ Raum 1,00 0,97 0,99 1,19 • DIN V 18599 neu (BW) 1,00 1,05 1,05 1,13

Abkürzungen: HS Hellstrahler LH Lufterhitzer LH mit WLR Lufterhitzer Warmluftrückführung DSP Deckenstrahlplatte FBH Fußbodenheizung BW Brennwerttechnik FBH thermisch entkoppelt; sonst Wärmedämmung (Streifen) mit U = 0,35 W/(m².K)


Endenergie


Energieeffiziente Logistik-Hallen „Hirschberg-Studie“

Hallen – Energiekosten GAEEH-Studie (ITG Dresden/Universität Kassel)

Hallen – Vollkostenvergleich (2014) TGA und Gebäudehülle

EnEV 2014 2016: Verschärfung

Auf Gebäudezonen mit mehr als 4 m Raumhöhe, die durch dezentrale Gebläse- oder Strahlungsheizungen beheizt werden, ist Zeile 1.0 der Tabelle 1 nicht anzu-wenden.

EnEV – quo vadis…

2012 Eine Absenkung des zulässigen Primärenergiebedarfs für Hallen-gebäude erscheint daher nicht zweckmäßig, da die Anforderungen dann mit dezentralen Hallenheizungssystemen kaum noch zu er-füllen wären.

Der Übergang auf zentrale Heizungssysteme würde Möglichkeiten für die Nutzung erneuerbarer Energien eröffnen, ist jedoch wirtschaftlich nicht darstellbar. Die diskutierte Thematik wird durch die geplante weitere Neufassung des EEWärmeG verschärft. Eine Anrechenbarkeit biogener Brennstoffe für dezentrale Hallenheizsysteme erscheint nach dem gegenwärtigen Diskussionsstand auch zukünftig nicht sehr wahrscheinlich.

EnEV – quo vadis…

• Zusammenführung von EnEV und EEWärmeG

• Technologieoffenheit und Gleichbehandlung der Systeme

• Primärenergiefaktor Strom fP = 1,8 (unverändert)

• CO2-Bilanzierung anstelle primärenergetischer Bewertung

Gebäudeenergiegesetz GEG i.V.

Industriehallen-Komplex Energiekonzept (HILTI Thüringen Austria)

Abwärme Thermischer Speicher Wärmepumpe Grundwasser für die Kühlung Industrieflächen- heizung und -kühlung

Energieeffizienz DIN 4108-2/DIN V 4701-10 bzw. DIN V 18599

Heizungsanlagen und wasserbasierte Kühlanlagen in Ge-bäuden - Verfahren zur Berechnung der Energieanforderungen und Nut-zungsgrade der Anlagen - Teil 4-1: Wärmeerzeugung für die Raumheizung und Trinkwarmwas-ser, Verbrennungssysteme (Hei-zungskessel, Biomasse)

Energieeffizienz prEN 15316

Erläuterungen zum Entwurf

Der vorliegende Entwurf einer Euro-päschen Norm EN 15316-1 wurde den CEN-Mitgliedern zur Abstimmung vorge-legt. Im Falle eines positiven Abstim-mungsergebnisses im Sinne der CEN/-CENELEC-Regeln wird dieser Entwurf zu einer EN führen.

Wie alle Mitgliedsorganisationen des CEN ist Austrian Standards Institute grundsätzlich verpflichtet, Europäische Normen in das nationale Normenwerk zu übernehmen und entgegenstehende Nor-men zurückzuziehen.

Heizungsanlagen und wasserbasierte Kühlanlagen in Gebäuden ― Verfahren zur Berechnung der Energieanforderungen und Nutzungsgrade der Anlagen Teil 1: Allgemeines und Darstellung der Energieeffizienz



mit

prEN 15316-2-1: 2006 (E)

2014 (E)

Energieeffizienz prEN 15316 und DIN V 18599

Energieeffizienz prEN 15316 und DIN V 18599

Energieeffizienz prEN 15316/ DIN V 18599: Dünnschichtsysteme

• Präziseres Beschreiben der (thermischen) Behaglichkeits-bedingungen

• Aufnahme akustischer (schall-schutztechnischer) Aspekte der Heizsysteme

• Abbilden verschiedener Met-hoden für das Bestimmen der Heiz- und Kühlleistungen

• Vertiefendes Abhandeln von TABS (Thermisch aktive Bauteilsysteme)

Strahlheizungs- und -kühlsysteme DIN EN ISO 11855-1: 2015-11

Heizbetrieb 35°C/30°C/20°C 67 W/m²

Kühlbetrieb 16°C/20°C/26°C 50 W/m²

Strahlheizungs- und -kühlsysteme DIN EN ISO 11855: 2015-11 (Deckenheizung)

Deckenheizung

5.2.2 Grenzkurven

Für geometrische Bedingungen gewöhn-licher flacher Räume ist aufgrund der Asymmetrie der Oberflächentemperatur zwischen der Deckenoberfläche und den anderen Oberflächen ein Höchst-wert für die mittlere Temperatur der Oberfläche von Deckenheizungen fest-zulegen (siehe ISO 11855-1) und es gilt beispielsweise θF,m = 33°C, wenn die Differenz der Temperatur zwischen der Heizfläche und dem Raum 13 K beträgt


Deckenheizung

5.2.2 Grenzkurven

Beruhend auf ISO 11855-2 ist die Grenz-kurve im Kennlinienfeld folglich eine hori-zontale Gerade und qG beträgt 85 (W/m2), wenn h = 6,5 (W/m2⋅K). Wenn Werte θF,m > 33 °C verwendet wer-den, muss die Übereinstimmung mit den physiologischen Begrenzungen nach-gewiesen werden.


Strahlheizungs- und -kühlsysteme „Verachtet mir die Meister nicht!“ (www.berndglueck.de)

Strahlheizungs- und -kühlsysteme DIN EN ISO 11855: 2015-11 und DGNB-Zertifizierung

Meeting-Raum − Nutzungsprofil „Lastsprung“ − Kompensation der Wärmebelastung durch die Fassade

Ziel − horizontal weitegehend einheitliche operative Temperatur

Strahlheizungs- und -kühlsysteme DIN EN ISO 11855: 2015-11 (Deckenkühlung)

Systemlösung − Contec On (HL) − alternativ: Kühlsegel mit Contec TS

Strahlheizungs- und -kühlsysteme DIN EN ISO 11855: 2015-11 (Deckenkühlung)

Energieeffizienz Nichtwohnungsbau – Thermisch Aktive BauteilSysteme

6 Berechnungsmethoden (TABS) 6.1 Allgemeines 6.2 Ungefähre Größenbestimmungsmethode 6.3 Vereinfachte Größenbestimmung mittels Diagrammen 6.4 Vereinfachtes Modell beruhend auf der Finite- Differenzen-Methode (FDM) 6.4.1 Kühlsystem 6.4.2 Hydraulikkreis und Platte 6.4.3 Raum 6.4.4 Anwendungsgrenzen der Methode 6.5 Dynamisches Gebäudesimulationsprogramm 7 Eingangsdaten für Computersimulationen der energetischen Leistung Anhang A (informativ) Vereinfachte Diagramme Anhang B (normativ) Berechnungsmethode Anhang C (informativ) Anleitung zur Bewertung des Modells Anhang D (informativ) Computerprogramm

Strahlheizungs- und -kühlsysteme DIN EN ISO 11855: 2015-11 (TABS)

Strahlheizungs- und -kühlsysteme DIN EN ISO 11855: 2015-11 (TABS)

• „Raumtemperatur-Band“ 21°C … 26 °C

• Betriebszeit • 8h … 12h … 24h … 36h

• Heiz- bzw. Kühlarbeit (kWh) 240 kWh/(m².a) … 360 kWh/(m².a)

TABS und Kühldecken in Bürogebäuden

Kühllast VDI 2078: 1993

Kühllast VDI 2078: 1993 vs. 2015

Kühllast VDI 2078: 2015 (Operative Temperatur)

Einfluss der Regelung nach Raumlufttemperatur/ operati-ver Temperatur sowie der Art der Kälteabgabe der TGA: konvektiv/strahlend (Kühllast-zone 2; 12h- Betrieb (Rouvel)

Kühllast VDI 2078: Raummodell und Kühlsystem (Konvektion/Strahlung)

Vergleichsparameter Die Regelung der Raumsolltemperatur erfolgt nach der Lufttemperatur. Die Berechnung für eine Regelung nach der empfundenen (operativen) Temperatur ist grundsätzlich möglich, jedoch wäre dazu eine iterative Vor-gehensweise bei der Berechnung der Raumbilanz erforderlich, was nicht in allen Fällen möglich ist.

Kühllast VDI 2078: 2015-06 (Operative Temperatur)

Kühllast VDI 2078: 2015-06 (TGA-Einfluss)

Kühllast VDI 2078: 2015-06

Methodik

• Berücksichtigen konkreter baukonst-ruktiver Randbedingungen (keine Bauschwere-Klassen (Typräume))

• Behandeln von Speichervorgängen

• Präzisiertes Raummodell mit diffe-renzierten Wärmetransportvor-gängen (Konvektion und Strahlung)

• Berücksichtigen unterschiedlicher Regelungsstrategien

• Erfassen der Rückwirkung der Kühl-leistung auf die Raumtemperatur



„Cooling Design Period“ – „Cooling Design Day“

Ergebnisse • Kühllastberechnung unter Kontrolle

der operativen Temperatur

• Kühllast = f(Gebäude, Anlage) Klima & Baukonstruktion Konvektive vs. Strahlungskühl-

systeme (Hybrid?) Aktive vs. passive Flächen Betriebsführung (GA)


Ergebnisse

• Höhere Kühllast bei Kühldecken ge-genüber konvektiver Raumkühlung

• Bei Kühldeckenbetrieb operative Tem- peratur niedriger als die Raumlufttem-peratur

• …


schwer leicht


Dr.-Ing. Eckehard Fiedler Caverion Deutschland GmbH

Kühllast und Kühlstrategie Empfinden der Raumtemperatur

Akzeptanz von Personen bei verschiedenen Klimasystemen und verschiedenen Raumtemperaturen. (Untersuchung von P. O. Fanger und D. Wyon)

Kühllast und Kühlstrategie Thermische und olfaktorische Behaglichkeit

Wärmeabgabe des Menschen

• Strahlungswärmeabgabe durch Körper- oberfläche

• Relative Zunahme der Strahlungswärme- abgabe mit höherer Temperatur

• Verdunstung(-skühlung) bei sehr hohen Temperaturen notwendig

020406080

100120140160

10 14 18 22 26 30 34

Strahlung Konvektion Verdunstung

W

°C

Kühllast und Kühlstrategie Systemkonfiguration

Wärmepumpen-Heizungsanlagen VDI 4645: 2016-10 (E)

Wärmepumpen-Heizungsanlagen VDI 4645: 2016-10 (E)

Relevante Merkmale

• Hydraulische Schaltungen

• Trinkwassererwärmung einschl. Durchfluss-Prinzip WP-TWE-Leitfaden über

www.bwp.de

• Wärmepumpenspeicher

• Betriebssicherheit

• Planungs- und Genehmigungsablauf

http://www.bwp.de/

Relevante Neuheiten

• Standortbezogene Planung der Erd-wärmeanlage

• Präzisierte Auslegungshilfen für geo-thermische Anlagen bis 30kW

• Entzugsleistungen in Abhängigkeit der minimalen Wärmepumpen-Aus-trittstemperatur für die Lastfälle ‚Dauerbetrieb‘, ‚Maximalleistung Hei-zen‘ und ‚Maximalleistung Kühlen‘

• Umfangreiche(re) Empfehlungen für die freie Kühlung

Thermische Nutzung des Untergrunds VDI 4640-2: 2015-05 (E)

Die Auslegungstabellen sind auf folgende Grenzen der Zieltemperatur berechnet:

• minimale Temperatur bei Dauerbetrieb – Heizen: TWP-Austritt ≥ 0°C

• minimale Temperaturen bei Maximal-leistung –

Heizen, drei Szenarien: TWP-Austritt ≥ 0°C TWP-Austritt ≥ –3°C TWP-Austritt ≥ –5°C

• maximale Temperatur im Kühlbetrieb (direkte Kühlung) – TWP-Eintritt ≤ 20°C

Thermische Nutzung des Untergrunds VDI 4640-2: 2015-05 (E) (Qualitätssicherung)

Quelle: M.Wagnitz, Heizen 2020

Thermische Nutzung des Untergrunds VDI 4640-4: 2004-09 (E) (Freie Kühlung)

Thermische Nutzung des Untergrunds VDI 4640-4: 2004-09 (E) (Freie Kühlung)

Flächenkühlung Airport Bangkok

Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit

Referent (Titel Vorname Nachname) Bundesindustrieverband Deutschland Haus,- Energie- und Umwelttechnik e. V. BDH www.bdh-koeln.de

Der letzte Rohrheizkörper… vvv.pinterest.com

Flächenheizung und –kühlung vor dem Hintergrund neuer Verordnungen und NormenFlächenheizung und –kühlung „nach Norm“Foliennummer 3Foliennummer 4Foliennummer 5Foliennummer 6Foliennummer 7Foliennummer 8Foliennummer 9Foliennummer 10Foliennummer 11Foliennummer 12Foliennummer 13Foliennummer 14Foliennummer 15Foliennummer 16Foliennummer 17Foliennummer 18Foliennummer 19Energieeffiziente Logistik-Hallen „Hirschberg-Studie“ Foliennummer 21Hallen – Vollkostenvergleich (2014)�TGA und GebäudehülleEnEV 2014�2016: VerschärfungEnEV – quo vadis…EnEV – quo vadis…Foliennummer 26Industriehallen-Komplex �Energiekonzept (HILTI Thüringen Austria)Energieeffizienz DIN 4108-2/DIN V 4701-10 bzw. DIN V 18599Energieeffizienz�prEN 15316 Energieeffizienz�prEN 15316 Energieeffizienz�prEN 15316 Energieeffizienz�prEN 15316 Energieeffizienz�prEN 15316 und DIN V 18599Energieeffizienz�prEN 15316 und DIN V 18599Energieeffizienz�prEN 15316/ DIN V 18599: DünnschichtsystemeFoliennummer 36Foliennummer 37Foliennummer 38Foliennummer 39Foliennummer 40Foliennummer 41Foliennummer 42Foliennummer 43Foliennummer 44Energieeffizienz�Nichtwohnungsbau – Thermisch Aktive BauteilSystemeFoliennummer 46Foliennummer 47Foliennummer 48Foliennummer 49Foliennummer 50Foliennummer 51Foliennummer 52Foliennummer 53Foliennummer 54Foliennummer 55Foliennummer 56Foliennummer 57Foliennummer 58Foliennummer 59Foliennummer 60Foliennummer 61Foliennummer 62Foliennummer 63Foliennummer 64Foliennummer 65Foliennummer 66Foliennummer 67Foliennummer 68Foliennummer 69Foliennummer 70Foliennummer 71Foliennummer 72Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit�

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