Band 1_U1

eBook

2019 | 2020 79. Auflage

RECKNAGEL SPRENGER ALBERS

Taschenbuch für

HEIZUNG + KLIMATECHNIK

neues

Grundlagen-

kapitel

Aktorik

Inhaltsverzeichnis I

1 GRUNDLAGEN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

1.1 Meteorologische Grundlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

1.1.1 Luft . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51.1.1-1 Reine Luft . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51.1.1-2 Verunreinigungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61.1.1-2.1 Gase und Dämpfe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61.1.1-2.2 Staub . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91.1.1-2.3 Keime . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131.1.1-2.4 Kondensationskerne . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 141.1.1-3 Vermeidung von Verunreinigungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 151.1.2 Lufttemperatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 151.1.2-1 Mittelwerte der Temperatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 151.1.2-2 Extremwerte der Temperatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 191.1.2-3 Heizgradtage (Gradtagzahl Gt) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 201.1.2-4 Lüftungsgradstunden GL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 231.1.2-5 Kühlgradstunden GK . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 251.1.3 Luftfeuchte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 261.1.3-1 Bezeichnungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 261.1.3-2 Mittlere Feuchte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 261.1.3-3 Entfeuchtungs- und Befeuchtungsgrammstunden . . . . . . . . . . . . . . . . 271.1.3-4 Extremwerte der Feuchte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 291.1.3-5 Temperatur und Feuchte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 291.1.3-6 Feuchte-Gleichgewicht . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 461.1.4 Sonnenstrahlung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 471.1.4-1 Solarkonstante . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 481.1.4-2 Linke’scher Trübungsfaktor TL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 491.1.4-3 Direkte Sonnenstrahlung auf beliebige Flächen . . . . . . . . . . . . . . . . . . 521.1.4-4 Diffuse Strahlung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 531.1.4-5 Atmosphärische Wärmestrahlung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 541.1.4-6 Gesamtstrahlung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 571.1.4-7 Sonnenstrahlung und Fenster . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 601.1.4-8 Besonnung im Jahresablauf . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 611.1.4-9 Besonnung bei unterschiedlichen geographischen Breiten . . . . . . . . . 621.1.5 Wind . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64

1.2 Raumklimatische Grundlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68

1.2.1 Raumklimadefinition . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 681.2.2 Thermisches Raumklima . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 691.2.2-1 Thermisches Empfinden . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 691.2.2-2 Arbeitsstättenregel Raumtemperatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 741.2.2-3 Thermische Gesamtbehaglichkeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 751.2.2-3.1 Gebäude ohne maschinelle Kühlung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 751.2.2-3.2 Maschinell geheizte oder gekühlte Gebäude . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 771.2.2-3.3 Erhöhte Luftgeschwindigkeit im Sommer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 791.2.2-4 Lokale thermische Behaglichkeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79

Inhaltsverzeichnis

Abkürzungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1

II Inhaltsverzeichnis

1.2.2-4.1 Zugluft . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 801.2.2-4.2 Vertikaler Temperaturgradient . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 831.2.2-4.3 Strahlungstemperaturasymmetrie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 841.2.2-4.4 Kalte und warme Oberflächen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 851.2.2-5 Messung des thermischen Raumklimas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 851.2.3 Innenraumluftqualität . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 861.2.3-1 Innenraum . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 861.2.3-2 Innenraumluftqualität . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 871.2.3-3 Kohlendioxid (CO2) als Bewertungsindikator . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 881.2.3-4 Flüchtige organische Verbindungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 891.2.3-5 Adaptation und Einfluss von Temperatur und Feuchte . . . . . . . . . . . 911.2.3-6 Arbeitsstättenregel Lüftung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 921.2.3-7 Erforderliche Luftvolumenströme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 931.2.3-8 Prüfung und Bewertung von VOC-Emissionen aus Bauprodukten . 951.2.3-9 Messung und Beurteilung von VOC-Konzentrationen in

Innenräumen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 971.2.3-10 Natürliche Radioaktivität . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1011.2.3-11 Feinstaub . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1031.2.4 Akustik, Lärm . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1041.2.5 Licht und Blendung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1041.2.6 Einflussnahme durch den Nutzer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1051.2.7 Sick Building Syndrome (SBS) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1061.2.7-1 Einleitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1061.2.7-2 Begriffsbestimmung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1061.2.7-3 Beschwerdebild . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1071.2.7-4 Risikofaktoren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1081.2.7-5 Zusammenspiel von Risikofaktoren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1101.2.7-6 Meidung/Beseitigung/Minderung von Risikofaktoren . . . . . . . . . . . . 111

1.3 Wärmetechnische Grundlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 118

1.3.1 System und Zustand . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1181.3.1-1 Einheiten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1181.3.1-2 Masse und Stoffmenge . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1191.3.1-3 Thermische Zustandsgrößen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1201.3.1-3.1 Temperatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1201.3.1-3.2 Druck . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1211.3.1-3.3 Spezifisches Volumen und Dichte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1211.3.1-3.3.1 Dichte von Feststoffen und Flüssigkeiten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1211.3.1-3.3.2 Dichte und spezifisches Volumen von Gasen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1251.3.1-4 Energetische Zustandsgrößen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1291.3.1-4.1 Energetische Zustandsgrößen für Feststoffe und inkompressible

Flüssigkeiten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1291.3.1-4.2 Energetische Zustandsgrößen von idealen Gasen und Gasgemischen 1331.3.1-4.3 Energetische Zustandsgrößen von realen Gasen bzw. Dämpfen . . . . 1341.3.2 Prozesse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1411.3.2-1 Energiestrombilanzen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1411.3.2-2 Der 2. Hauptsatz der Thermodynamik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1431.3.2-3 Einfache thermodynamische Prozesse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1431.3.2-4 Thermodynamische Kreisprozesse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1451.3.3 Ausdehnung durch Temperaturerhöhung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1451.3.3-1 Längenausdehnung von festen Körpern . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1451.3.3-2 Raumausdehnung von Flüssigkeiten und Gasen . . . . . . . . . . . . . . . . . 1461.3.4 Feuchte Gase insbesondere feuchte Luft . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 147

Inhaltsverzeichnis III

1.3.4-1 Einführung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1471.3.4-2 Absolute Feuchte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1481.3.4-3 Relative Feuchte und Taupunkt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1481.3.4-4 Spezifisches Volumen bzw. Dichte feuchter Gase . . . . . . . . . . . . . . . . . 1491.3.4-5 Spezifische Enthalpie feuchter Gase . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1501.3.4-6 h,x-Diagramm von Mollier . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1511.3.4-7 Zustandsänderungen feuchter Luft . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1521.3.4-7.1 Mischung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1521.3.4-7.2 Erwärmung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1521.3.4-7.3 Kühlung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1521.3.4-7.4 Befeuchtung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1531.3.4-7.5 Adiabate Befeuchtung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1541.3.4-7.6 Entfeuchtung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1551.3.5 Wärmeübertragung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1551.3.5-1 Wärmeleitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1561.3.5-1.1 Ebene Wand . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1561.3.5-1.2 Zylinderwand . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1571.3.5-1.3 Wärmeleitfähigkeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1581.3.5-1.4 Kontakttemperatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1681.3.5-2 Konvektion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1691.3.5-2.1 Erzwungene Flüssigkeits- oder Gasströmung im Rohr oder Kanal . . 1711.3.5-2.1.1 Laminare Strömung im geraden Rohr oder Kanal (Re < 2320) . . . . . 1711.3.5-2.1.2 Turbulente Strömung im geraden Rohr oder Kanal (Re > 2320) . . . . 1711.3.5-2.1.3 Turbulente Strömung von Flüssigkeiten und Gasen in Rohrwendeln 1751.3.5-2.2 Erzwungene Flüssigkeits- oder Gasströmung um Platten und Rohre 1761.3.5-2.2.1 Längsüberströmte Platten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1761.3.5-2.2.2 Längsüberströmte Rohre . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1771.3.5-2.2.3 Querüberströmte Rohre und Rohrbündel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1771.3.5-2.3 Wasser in Behältern und Kesseln . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1801.3.5-2.4 Freie Strömung an Platten und Rohren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1801.3.5-2.4.1 Senkrechte Platten (Wände) und Rohre . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1801.3.5-2.4.2 Waagerechte Platten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1821.3.5-2.4.3 Waagerechte Rohre . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1821.3.5-2.5 Überlagerung freier und erzwungener Konvektion . . . . . . . . . . . . . . . 1831.3.5-2.6 Verdampfung von Wasser in Behältern und Kesseln . . . . . . . . . . . . . . 1841.3.5-2.7 Kondensation von Wasserdampf . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1851.3.5-2.8 Verdunstung und Stoffübergang von Wasser . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1861.3.5-3 Wärmestrahlung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1871.3.5-3.1 Stefan-Boltzmann’sches Gesetz, Emissionsgrad . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1871.3.5-3.2 Kirchhoff’sches Gesetz, Absorptionsgrad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1881.3.5-3.3 Lambert’sches Kosinusgesetz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1891.3.5-3.4 Strahlungsaustausch . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1891.3.5-3.4.1 Körper mit Umhüllung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1891.3.5-3.4.2 Zwei Flächen in beliebiger Lage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1901.3.5-3.5 Gasstrahlung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1901.3.5-3.6 Einstrahlzahl . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1901.3.5-3.7 Strahlungsaustausch zwischen den Oberflächen geschlossener Räume

(Bruttomethode) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1951.3.5-3.8 Wärmeübergangskoeffizient beim Strahlungswärmeaustausch . . . . . 1961.3.5-3.9 Strahlungstemperatur der Umgebung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1971.3.5-4 Gesamtwärmeübergangskoeffizienten (Basiskennlinien)

für thermisch aktive Raumumfassungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1981.3.5-5 Wärmedurchgang . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1991.3.5-5.1 Grundgleichungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1991.3.5-5.2 Wärmedurchgangskoeffizient . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2001.3.5-5.3 Mittlere Temperaturdifferenz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 202

IV Inhaltsverzeichnis

1.3.5-5.4 Wärmeübertrager . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2031.3.5-5.5 Wärmeabgabe von Rohren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2051.3.5-6 Wasserdampfdiffusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2091.3.6 Wärmespeicherung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2141.3.6-1 Einführung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2141.3.6-1.1 Wärmespeicherung als sensible Wärme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2141.3.6-1.2 Wärmespeicherung als latente Wärme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2151.3.6-1.3 Thermochemische Speicherung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2151.3.6-2 PCM-Materialien . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2161.3.6-2.1 PCM-Verarbeitungs-, bzw. Einsatzformen in der TGA . . . . . . . . . . . 2171.3.6-2.2 Begriffe und Definitionen nach VDI 2164, bzw. RAL-GZ 896 . . . . . 2171.3.6-2.2.1 Latentwärmespeichermaterialien/Phasenwechselmaterialien (PCM) 2171.3.6-2.2.2 Schmelztemperatur/Kristallisationstemperatur, Phasenübergangs-

temperatur/Phasenübergangstemperaturbereich . . . . . . . . . . . . . . . . 2171.3.6-2.2.3 Phasenübergangswärme/Schmelzenthalpie/latente Wärme . . . . . . . 2181.3.6-2.2.4 Zyklen/Zyklenstabilität/Reproduzierbarkeit des Phasenübergangs 2181.3.6-2.2.5 Passive und aktive Systeme (mit/ohne Hilfsenergie) . . . . . . . . . . . . . . 2181.3.6-2.2.6 Einsatztemperaturbereich . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2191.3.6-2.2.7 Stillstandsverlust . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2191.3.6-2.2.8 Be- und Entladeleistung/-zeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2191.3.6-2.2.9 Unterkühlung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2191.3.7 Brennstoffe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2191.3.7-1 Feste Brennstoffe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2191.3.7-2 Flüssige Brennstoffe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2231.3.7-2.1 Einteilung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2231.3.7-2.1.1 Mineralöle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2231.3.7-2.1.2 Teeröle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2241.3.7-2.1.3 Synthetische Öle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2241.3.7-2.1.4 Sonstige flüssige Brennstoffe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2241.3.7-2.2 Heizöle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2241.3.7-2.2.1 Heizwert . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2241.3.7-2.2.2 Dichte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2241.3.7-2.2.3 Viskosität . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2241.3.7-2.2.4 Verkokungsgrad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2271.3.7-2.2.5 Flammpunkt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2271.3.7-2.2.6 Brennpunkt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2271.3.7-2.2.7 Stockpunkt, Pourpoint . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2271.3.7-2.2.8 Schwefel und Asche . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2271.3.7-2.2.9 Wasser und Sedimente . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2271.3.7-3 Gasförmige Brennstoffe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2281.3.7-3.1 Allgemeines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2281.3.7-3.2 Entgasung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2311.3.7-3.3 Vergasung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2311.3.7-3.4 Raffineriegase (Reichgase, Flüssiggase) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2321.3.7-3.5 Erdgase . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2331.3.7-3.6 Spaltgase . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2341.3.7-4 Regenerative Brennstoffe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2341.3.7-4.1 Holz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2341.3.7-4.2 Pflanzenöle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2371.3.7-4.3 Biogas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2371.3.8 Verbrennung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2381.3.8-1 Allgemeines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2381.3.8-2 Heizwert und Brennwert . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2381.3.8-3 Verbrennungsluftmenge und Abgase . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2431.3.8-3.1 Feste und flüssige Brennstoffe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2431.3.8-3.2 Gasförmige Brennstoffe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 244

Inhaltsverzeichnis V

1.3.8-3.3 Näherungswerte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2451.3.8-3.4 Dichte der Abgase . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2491.3.8-3.5 Spezifische Wärmekapazität der Abgase . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2491.3.8-3.6 Wasserdampfgehalt und Taupunkt der Abgase . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2501.3.8-4 Verbrennungstemperatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2501.3.8-5 Abgasprüfung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2521.3.8-5.1 Vollkommene Verbrennung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2531.3.8-5.2 Unvollkommene Verbrennung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2541.3.8-5.3 Verbrennungsdreiecke . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2541.3.8-6 Zündtemperatur und Zündgrenzen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2561.3.8-7 Katalytische Verbrennung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 259

1.4 Strömungstechnische Grundlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 262

1.4.1 Einleitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2621.4.2 Eigenschaften der Fluide . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2621.4.2-1 Verformungsgesetze . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2631.4.2-2 Druckausbreitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2641.4.2-3 Kompressibilität . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2641.4.2-4 Haften an festen Wänden . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2651.4.3 Statik der Fluide . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2661.4.3-1 Druck in ruhenden Flüssigkeiten (Hydrostatik) . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2661.4.3-2 Druck in ruhenden Gasen (Aerostatik) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2661.4.3-2.1 Isotherme Schichtung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2661.4.3-2.2 Isentrope Schichtung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2661.4.4 Grundgleichungen bewegter Fluide . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2671.4.4-1 Begriffe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2671.4.4-2 Kontinuitätsgleichung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2681.4.4-2.1 Stationäre Strömung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2681.4.4-2.2 Instationäre kompressible Strömung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2691.4.4-3 Eulergleichung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2701.4.4-4 Bernoulligleichung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2701.4.4-4.1 Stationäres Ausflussproblem . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2701.4.4-4.2 Instationäres Ausflussproblem . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2711.4.4-4.3 Bernoulligleichung mit Verlustglied . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2721.4.4-4.4 Bernoulligleichung mit Verlust und Energiezufuhr . . . . . . . . . . . . . . . 2731.4.5 Stationäre Rohrströmung mit Reibung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2741.4.5-1 Ausgebildete Strömung in geraden Rohren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2741.4.5-1.1 Strömungsformen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2741.4.5-1.2 Laminare Strömung in kreiszylindrischen Rohren . . . . . . . . . . . . . . . . 2741.4.5-1.3 Turbulente Strömung in kreiszylindrischen Rohren . . . . . . . . . . . . . . 2751.4.5-1.4 Druckverlust, Rohrreibungsdiagramm . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2761.4.5-1.5 Rohrleitungen mit beliebigen Querschnittsformen . . . . . . . . . . . . . . . 2781.4.5-2 Durchströmteile . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2781.4.5-2.1 Rohreinlaufströmung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2791.4.5-2.2 Krümmer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2791.4.5-2.3 Verzweigungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2801.4.5-2.4 Drosselorgane . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2811.4.5-2.5 Düsen und Einläufe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2821.4.5-2.6 Diffusoren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2821.4.5-3 Rohrsysteme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2861.4.6 Strömungstechnische Messungen in inkompressiblen Fluiden . . . . . 2871.4.6-1 Messprinzip . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2871.4.6-2 Gesamtdruckmessung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2881.4.6-2.1 Stauscheibe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 289

VI Inhaltsverzeichnis

1.4.6-2.2 Pitotrohr . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2891.4.6-3 Messung des statischen Druckes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2901.4.6-4 Staudruckmessung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2911.4.6-5 Durchflussmengenmessung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2931.4.6-6 Hitzdrahtmessung, Lasermessung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2941.4.7 Impulssatz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2961.4.8 Körperumströmung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2981.4.8-1 Widerstandskraft . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2981.4.8-2 Dynamischer Auftrieb . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3001.4.8-3 Nachlauferscheinungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3011.4.9 Turbomaschinen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3011.4.10 Netzkennlinien einfacher Anlagen mit Turbomaschinen . . . . . . . . . 3021.4.10-1 Pumpenanlage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3031.4.10-2 Ventilatoranlage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3041.4.10-3 Turbinenanlage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3041.4.11 Aufbau und Wirkungsweise von Turbomaschinen . . . . . . . . . . . . . . . 3061.4.11-1 Einfache axiale Turbomaschine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3061.4.11-2 Einfache radiale Turbomaschine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3071.4.12 Strömungsmechanische Grundgleichungen der Turbomaschinen . 3081.4.12-1 Kontinuitätsgleichung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3081.4.12-2 Eulersche Gleichung der Turbomaschinen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3091.4.13 Kennzahlen für Turbomaschinen und ihre Anwendung . . . . . . . . . . 3101.4.13-1 Ähnlichkeitsbedingungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3101.4.13-2 Die für Turbomaschinen charakteristischen Kennzahlen . . . . . . . . . . . 3111.4.13-3 Anwendung der Ähnlichkeitskennzahlen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3111.4.13-3.1 Modellberechnung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3111.4.13-3.2 Rationalisierung der Versuchsarbeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3131.4.13-3.3 Klassifizierung der Bauarten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3141.4.13-3.4 Allgemeingültige Darstellung von Erfahrungswerten . . . . . . . . . . . . . 3151.4.14 Betriebsverhalten von Turbomaschinen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3181.4.14-1 Grundlegende Begriffe, Regeln und Hilfsmittel . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3181.4.14-2 Typische Kennfelder einiger Turbomaschinen . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3191.4.14-2.1 Kennfeld einer Kreiselpumpe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3191.4.14-2.2 Kennfeld einer Wasserturbine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3201.4.14-2.3 Kennfeld eines Ventilators . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3211.4.14-3 Instabile Betriebszustände . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3221.4.14-4 Kavitation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3251.4.14-5 Kennlinien bei Reihen- und Parallelschaltung von Turbomaschinen 327

1.5 Schalltechnische Grundlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 330

1.5.1 Allgemeine Bezeichnungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3301.5.2 Schallfeldgrößen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3301.5.3 Schallpegel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3321.5.4 Tonspektrum und Klangfarbe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3331.5.5 Geräuschbewertung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3341.5.5-1 Frequenzspektren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3341.5.5-2 A-bewerteter Schallpegel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3351.5.5-3 Grenzkurven . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3371.5.6 Schallausbreitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3381.5.7 Luftschalldämmung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 340

Inhaltsverzeichnis VII

1.5.7-1 Definition . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3401.5.7-2 Schalldämm-Maß . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3401.5.7-3 Bewertetes Schalldämm-Maß . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3411.5.7-4 Einschalige Wände und Decken . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3411.5.7-5 Mehrschalige Wände und Decken . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3421.5.7-6 Fenster und Türen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3441.5.7-7 Zusammengesetzte Bauteile . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3441.5.8 Körperschalldämmung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3451.5.9 Schallabsorption . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3451.5.10 Akustik großer Räume . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 347

1.6 Messtechnische Grundlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 348

1.6.1 Allgemeines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3481.6.2 Druckmessung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3481.6.2-1 Allgemeines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3481.6.2-2 U-Rohr-Manometer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3491.6.2-3 Federmanometer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3501.6.2-4 Elektrische Manometer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3511.6.3 Temperaturmessung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3511.6.3-1 Allgemeines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3511.6.3-2 Ausdehnungs-Thermometer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3521.6.3-3 Elektrische Widerstandsthermometer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3541.6.3-4 Thermoelemente . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3551.6.3-5 Strahlungsthermometer (Infrarotthermometer, Pyrometer) . . . . . . . 3561.6.3-6 Infrarot-Thermographie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3571.6.3-7 Globethermometer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3581.6.3-8 Halbleiter-Temperatursensoren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3581.6.4 Geschwindigkeitsmessung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3581.6.4-1 Staugeräte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3581.6.4-2 Thermische Anemometer, Hitzdraht-Anemometer . . . . . . . . . . . . . . . 3591.6.4-3 Flügelradanemometer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3601.6.4-4 Optische Messverfahren zur Bestimmung der Luftgeschwindigkeit . 3601.6.4-5 Messung der Raumluftgeschwindigkeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3611.6.5 Mengen- und Durchflussmessung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3621.6.5-1 Wägung und Ausmessung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3621.6.5-2 Gaszähler . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3631.6.5-3 Verdrängungszähler . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3631.6.5-4 Flügelradzähler . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3641.6.5-5 Schwebekörper-Durchflussmesser . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3651.6.5-6 Drosselgeräte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3651.6.5-7 Ultraschallverfahren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3661.6.5-8 Induktionsverfahren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3661.6.5-9 Volumenstrommessung in Kanälen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3671.6.5-9.1 Netzmessung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3671.6.5-9.2 Einlaufdüse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3681.6.5-9.3 Blenden und Düsen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3681.6.5-9.4 Staukörper . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3681.6.5-10 Volumenstrommessung an Luftdurchlässen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3681.6.5-10.1 Netzmessung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3681.6.5-10.2 Messtrichter-Verfahren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3681.6.5-10.3 Druckmessmethode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3691.6.5-10.4 Nullmethode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3691.6.6 Wärmemengenmessung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 369

VIII Inhaltsverzeichnis

1.6.6-1 Heizkostenverordnung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3701.6.6-2 Wärmemengenmessung in Wassersystemen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3701.6.6-2.1 Direkte Messung – Wärmezähler . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3701.6.6-2.1.1 Grundlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3701.6.6-2.1.2 Fehlergrenzen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3731.6.6-2.1.3 Gesetzliches Messwesen und Eichpflicht . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3741.6.6-2.1.4 Einbau und Betrieb . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3741.6.6-2.2 Indirekte Messung – Heizkostenverteiler . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3761.6.6-2.2.1 Heizkostenverteiler nach dem Verdunstungsprinzip . . . . . . . . . . . . . 3771.6.6-2.2.2 Heizkostenverteiler mit elektrischer Hilfsenergie . . . . . . . . . . . . . . . . 3781.6.6-2.3 Indirekte Messung – Energiebewertende Mengenmessung . . . . . . . . 3801.6.6-3 Wärmemengenmessung in Luftsystemen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3811.6.6-3.1 Messmethode des Luftenergiezählers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3811.6.6-3.2 Anwendungen der Luftenergiezähler . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3831.6.6-3.2.1 Verbrauchsgerechte Lüftungskostenabrechnung . . . . . . . . . . . . . . . . 3831.6.6-3.2.2 Monitoring der Luftlieferung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3861.6.6-3.2.3 Energiemonitoring / energetische Analysen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3861.6.6-3.2.4 Effizienzsteigerung RLT-Zentraleinheit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3861.6.6-3.2.5 Luft-Contracting . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3871.6.7 Füllstandsmessung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3881.6.7-1 Schauglasmethode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3881.6.7-2 Peilstabmethode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3881.6.7-3 Schwimmermethode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3881.6.7-4 Verdrängermethode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3881.6.7-5 Einperlrohrmethode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3891.6.7-6 Hydrostatische Druckmethode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3891.6.7-7 Wägemethode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3891.6.7-8 Leitfähigkeitsmessmethode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3901.6.7-9 Kapazitive Messmethode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3901.6.7-10 Strahlungsdämpfungsmethode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3901.6.7-11 Reflexionsmessmethode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3911.6.8 Abgasprüfung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3911.6.9 Feuchtemessung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3941.6.9-1 Absorptionsverfahren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3941.6.9-2 Taupunktmethode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3941.6.9-3 Haarhygrometer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3941.6.9-4 Psychrometer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3951.6.9-5 Lithiumchlorid-Feuchtemesser . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3971.6.9-6 Leitfilm-Hygrometer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3971.6.9-7 Kapazitäts-Hygrometer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3971.6.9-8 Enthalpie-Fühler . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3981.6.10 Sonstige Messgeräte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3981.6.10-1 Kalorimeter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3981.6.10-2 pH-Wert-Messung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3981.6.10-3 Rußmessung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3991.6.10-4 Schallpegelmesser . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3991.6.10-5 Staubmessung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4001.6.10-5.1 Klassifikation von Staubpartikeln . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4011.6.10-5.2 Überwachung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4011.6.10-5.3 Immissionsgrenzwerte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4021.6.10-5.4 Emissionsgrenzwerte für genehmigungsbedürftige Anlagen . . . . . . . 4031.6.10-5.5 Emissionsgrenzwerte für nicht genehmigungsbedürftige Anlagen . . 4031.6.10-5.6 Zulassungsverfahren für Staubmessgeräte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4051.6.10-5.7 Staubmessung mit dem Standardreferenzverfahren nach VDI 2066 4051.6.10-5.8 Mobile Online-Staubmessverfahren für die novellierte 1. BImSchV 408

Inhaltsverzeichnis IX

1.6.10-6 Gasanalysengeräte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4171.6.10-7 Messung der Radioaktivität der Luft . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4181.6.10-8 Messung der Leitfähigkeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4191.6.10-9 Messung des Außenluftwechsels und der

Lüftungseffektivität . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4191.6.10-10 Kombinierte Messgeräte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 421

1.7 Regelungstechnische Grundlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 422

1.7.1 Grundbegriffe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4221.7.1-1 Steuerung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4221.7.1-2 Regelung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4231.7.2 Regelstrecken . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4251.7.2-1 Statisches Verhalten von Regelstrecken (Kennlinien) . . . . . . . . . . . . . 4251.7.2-2 Dynamisches Verhalten von Regelstrecken (Übergangsverhalten) . . 4261.7.2-2.1 Regelstrecken mit Ausgleich . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4271.7.2-2.1.1 Verzögerungsglied nullter Ordnung (P-Regelstrecke) . . . . . . . . . . . . . 4271.7.2-2.1.2 Verzögerungsglied erster Ordnung (PT1-Regelstrecke) . . . . . . . . . . . 4281.7.2-2.1.3 Verzögerungsglied zweiter und höherer Ordnung

(PT2- oder PTn-Regelstrecken) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4301.7.2-2.1.4 Kennwertermittlung von Regelstrecken . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4301.7.2-2.1.5 Schwierigkeitsgrad und Regelbarkeit von Regelstrecken . . . . . . . . . . . 4321.7.2-2.2 Regelstrecken ohne Ausgleich . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4331.7.3 Regeleinrichtungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4331.7.3-1 Klassifikation von Regelgeräten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4341.7.3-1.1 Regler ohne Hilfsenergie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4341.7.3-1.2 Regler mit Hilfsenergie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4351.7.3-2 Regelgüte von Regelkreisen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4351.7.3-3 Analoge Regelsysteme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4361.7.3-3.1 Unstetige Regler . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4371.7.3-3.1.1 Zweipunktregler . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4371.7.3-3.1.2 Dreipunktregler . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4391.7.3-3.2 Stetige Regler . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4401.7.3-3.2.1 Proportionale Regler (P-Regler) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4411.7.3-3.2.2 Integrierende Regler (I- und PI-Regler) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4451.7.3-3.2.3 Differenzierende Regler (D-Regler) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4461.7.3-3.2.4 PID-Regler . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4461.7.3-3.3 Quasi-stetige Regler . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4471.7.4 Digitale Regelsysteme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4481.7.4-1 Aufbau einer digitalen Regelung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4491.7.4-2 Digitale Regler . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4521.7.4-3 Zusatzfunktionen digitaler Regler . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4521.7.4-4 Praktische Umsetzung des PID-Regelalgorithmus . . . . . . . . . . . . . . . . 4531.7.5 Reglerauswahl . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4551.7.6 Reglereinstellung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4551.7.6-1 Reglereinstellung durch Probieren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4551.7.6-2 Reglereinstellung nach Einstellregeln . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4561.7.6-2.1 Einstellregeln nach Ziegler und Nichols . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4561.7.6-2.1.1 Einstellung nach der Schwingungsmethode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4561.7.6-2.1.2 Einstellung nach der Sprungantwort . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4571.7.6-2.2 Einstellregeln nach Chien, Hrones und Reswick . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4571.7.6-3 Parameteroptimierung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4581.7.7 Adaptive Regelung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4581.7.8 Fuzzy-Regelung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 459

X Inhaltsverzeichnis

1.8 Aktorik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 462

1.8.1 Grundlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4621.8.2 Begriffe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4621.8.3 Stellantriebe und Stellglieder . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4631.8.4 Auslegung von Stellventilen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4641.8.5 Auslegung von Stellklappen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4731.8.6 Stelleinrichtungen mit Hilfsenergie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4751.8.6-1 Elektrische Stelleinrichtungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4751.8.6-2 Elektromagnetische Stelleinrichtungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4761.8.6-3 Elektrothermische Stelleinrichtungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4771.8.6-4 Pneumatische Stelleinrichtungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4771.8.6-5 Intelligente Stelleinrichtungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4801.8.7 Stelleinrichtungen mit integriertem Regler ohne Hilfsenergie . . . . . 4801.8.7-1 Thermische Regler (Ausdehnungsregler) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4801.8.7-1.1 Regelventile an Umformern . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4801.8.7-1.2 Rücklauftemperaturregler . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4821.8.7-2 Hydraulische Regler . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4831.8.7-2.1 Wirkungsweise . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4831.8.7-2.2 Druckregler . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4841.8.7-2.3 Überströmventile . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4851.8.7-2.4 Druckminderventile . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4851.8.7-2.5 Differenzdruckregler . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4851.8.8 Stelleinrichtungen mit integriertem Regler mit Hilfsenergie . . . . . . . 486

1.9 Energiewirtschaftliche Grundlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . 487

1.9.1 Definitionen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4871.9.2 Primärenergieträger . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4881.9.2-1 Endliche Energieträger . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4881.9.2-1.1 Kohle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4881.9.2-1.2 Rohöl . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4881.9.2-1.3 Erdgas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4881.9.2-1.4 Uran . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4891.9.2-2 Erneuerbare Energien . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4891.9.2-2.1 Solarenergie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4891.9.2-2.2 Wasserkraft . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4901.9.2-2.3 Windkraft . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4901.9.2-2.4 Erdwärme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4901.9.2-2.5 Biomasse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4901.9.3 Energieumwandlung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4911.9.3-1 Kraftwerk . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4911.9.3-2 Heizwerk . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4911.9.3-3 Heizkraftwerk . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4921.9.3-4 Kernkraftwerk . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4921.9.3-5 Photovoltaikanlage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4921.9.3-6 Konzentrierende Solarkraftwerke . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4921.9.3-7 Wasserkraftwerk . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4921.9.3-8 Windkraftanlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4931.9.3-9 Geothermische Kraftwerke . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4941.9.3-10 Biomassekraftwerke . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4941.9.4 Energieverbrauch . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4951.9.5 Contracting . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 496

Inhaltsverzeichnis XI

1.10 Grundlagen des Umweltschutzes, insbesondere der Luftreinhaltung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 498

1.10.1 Definition und Überblick . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4981.10.2 Emissionen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4981.10.3 Einwirkung von Emissionen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4991.10.4 Maßnahmen zur Begrenzung von Schadstoffemissionen im

Energiesektor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5011.10.4-1 Brennstoffseitige Maßnahmen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5031.10.4-2 Feuerungstechnische Maßnahmen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5031.10.4-3 Abgasbehandlung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5051.10.4-4 Einsatz von regenerativen Energien . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5071.10.5 Rechtsgrundlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5081.10.5-1 Bundes-Immissionsschutzgesetz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5081.10.5-2 Verordnung über kleine und mittlere Feuerungsanlagen . . . . . . . . . . 5081.10.5-3 Verordnung über genehmigungsbedürftige Anlagen . . . . . . . . . . . . . . 5091.10.5-4 Verordnung über die Verbrennung und die

Mitverbrennung von Abfällen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5101.10.5-5 Technische Anleitung zur Reinhaltung der Luft – TA Luft –

(Erste Allgemeine Verwaltungsvorschrift zum Bundes-Immissionsschutzgesetz) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 510

1.10.5-6 Verordnung über Großfeuerungs-, Gasturbinen- und Verbrennungsmotorenanlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 512

1.10.5-7 Verordnung über Anlagen zur Feuerbestattung . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5151.10.5-8 Smog-Verordnung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5151.10.5-9 Gesetze zur Nutzung Erneuerbarer Energien . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5151.10.5-10 Gesetz für die Erhaltung, die Modernisierung und den Ausbau

der Kraft-Wärme-Kopplung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 515

1.11 Grundlagen des Korrosions- und des Steinschutzes . 516

1.11.1 Grundlagen der Korrosion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5161.11.1-1 Begriffe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5161.11.1-2 Elektrochemische Grundlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5171.11.1-3 Wasserbeschaffenheit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5191.11.2 Korrosion in Warmwasserheizungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5201.11.2-1 Wanddurchbruch bei Eisenwerkstoffen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5201.11.2-2 Gasbildung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5231.11.2-3 Schlammbildung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5251.11.2-4 Eisenoxid-Beläge . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5261.11.2-5 Korrosion von Kupfer-Werkstoffen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5261.11.2-6 Korrosion von Aluminium-Werkstoffen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5271.11.2-7 Korrosion von feuerverzinktem Stahl . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5281.11.2-8 Korrosion von nichtrostenden Stählen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5281.11.2-9 Bimetallkorrosion, Mischinstallation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5281.11.2-10 Korrosionsschutz bei Planung und Inbetriebnahme . . . . . . . . . . . . . . 5291.11.2-11 Korrosionsschutz durch Vermeidung von Unterdruck . . . . . . . . . . . . 5311.11.2-12 Korrosionsschutz durch Wasserbehandlung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5331.11.2-13 Frostschutzmittel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5341.11.3 Korrosion in Niederdruck-Dampfanlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5351.11.3-1 Korrosionsschäden . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5351.11.3-2 Korrosionsschutz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5361.11.3-3 Anforderungen an die Beschaffenheit des Speisewassers . . . . . . . . . . 5371.11.3-4 Betriebsweise . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 539

XII Inhaltsverzeichnis

1.11.4 Korrosion in Wassererwärmern . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5401.11.4-1 Wassererwärmer aus emailliertem Stahl . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5401.11.4-2 Wassererwärmer aus kunststoffbeschichtetem Stahl . . . . . . . . . . . . . 5411.11.4-3 Wassererwärmer aus nichtrostendem Stahl . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5421.11.4-4 Kathodischer Schutz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5431.11.5 Abgasseitige Korrosion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5431.11.5-1 Korrosionsursachen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5431.11.5-2 Korrosionsschäden . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5441.11.5-3 Korrosionsschutz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5451.11.6 Steinbildung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5471.11.6-1 Steinbildung in Wassererwärmungsanlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5481.11.6-2 Steinbildung in Warmwasserheizungsanlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5491.11.6-3 Maßnahmen gegen Steinbildung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 549

1.12 Planerische Grundlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 553

1.12.1 Grundlagen der Kosten- und Wirtschaftlichkeitsrechnung . . . . . . . . 5531.12.2 Planungsablauf . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5541.12.2-1 Allgemeines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5541.12.2-2 Varianten des Planungsablaufes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5571.12.2-2.1 Hierarchische Planung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5591.12.2-2.2 Integrale Planung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5611.12.2-2.3 BIM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5611.12.2-3 Honorarordnung (HOAI) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5621.12.2-4 Kosten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5641.12.2-4.1 DIN 276 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5641.12.2-4.2 Investitionskosten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5641.12.2-4.2.1 Allgemeines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5641.12.2-4.2.2 Heizung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5651.12.2-4.2.3 RLT- und Kälteanlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5661.12.2-5 Monitoring . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5681.12.2-5.1 Allgemeines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5681.12.2-5.2 Verfahrensbetrachtungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5691.12.2-5.3 Schlussfolgerungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5721.12.3 Technisches Gebäudemanagement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5731.12.3-1 Allgemeines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5731.12.3-2 Relevante Vorschriften, Normen und Richtlinien . . . . . . . . . . . . . . . . 5741.12.3-3 Definitionen Instandhaltung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5751.12.4 Simulation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5761.12.4-1 Simulation als planerisches Hilfsmittel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5761.12.4-2 Systemtheoretische Grundlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5761.12.4-3 Modellierung physikalischer Prozesse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5781.12.4-4 Analogien zur Modellerstellung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5781.12.4-5 Merkmale von Simulationsprogrammen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5791.12.4-6 Belastbarkeit und Validation von Simulation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5801.12.4-7 Simulation im Planungsablauf . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5821.12.4-8 Simulation zur Betriebsoptimierung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5831.12.4-9 Vorgehensweise zur Betriebsoptimierung mit Simulation . . . . . . . . . 5831.12.4-10 Betriebsoptimierung mit Wettervorhersage-Steuerung (WVS) . . . . 5841.12.4-11 Hemmnisse zum Einsatz von Simulation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5861.12.5 Hygiene-Anforderungen in der TGA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5871.12.5-1 Raumluftqualität und Hygieneanforderungen an Raumlufttechnische

Anlagen und Geräte nach VDI 6022 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 588

Wirtschaftliches GebäudemanagementGebäude nachhaltig automatisierenDas IoT-basierte Gebäudemanagementsystem Emalytics vereint Management- und Bedieneinrichtung sowie Energie-Monitoring in einer intelligenten Plattform. So sind bedarfsgerechte Steuerung, Auswertung und Nutzung der Daten zur Optimierung von Versorgungsprozessen in Gebäuden möglich.

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Adv_A5_IMA_Emalytics_de.indd 1 26.09.2018 13:44:56

Inhaltsverzeichnis XV

1.12.5-2 Hygiene in Trinkwasser-Installation nach VDI/DVGW 6023 Blatt 1 (04-2013) und diesbezügliche Gefährdungsanalyse nach VDI/BTGA/ZVSHK 6023 Blatt 2 (01-2018) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 590

1.12.5-3 Sicherstellung des hygienegerechten Betriebs von Verdunstungskühl-anlagen nach VDI 2047 Blatt 2 (01-2015) und Blatt 3 (04-2018) . . . . 590

1.13 Bauphysikalische Grundlagen zum baulichen Wärmeschutz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 592

1.13.1 Winterlicher Wärmeschutz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5921.13.1-1 Allgemeines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5921.13.1-2 Wärmetransport / Wärmetechnische Kenngrößen für Bauteile . . . . . 5921.13.1-2.1 Wärmeübergangswiderstand . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5921.13.1-2.2 Wärmedurchlasswiderstand . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5931.13.1-2.2.1 Wärmedurchlasswiderstand für homogene Bauteilschichten . . . . . . . 5931.13.1-2.2.2 Wärmedurchlasswiderstand für Luftschichten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5931.13.1-2.3 Wärmedurchgangswiderstand . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5941.13.1-2.4 Wärmedurchgangskoeffizient . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5941.13.1-3 Wärmeschutztechnische Vorschriften – DIN 4108 . . . . . . . . . . . . . . . 5951.13.1-4 Wärmebrücken . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5971.13.1-4.1 Begriffsbestimmung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5971.13.1-4.2 Raumseitige Oberflächentemperaturen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5971.13.1-4.3 Wärmeverluste . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5981.13.1-5 Wärmespeicherung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5981.13.1-6 Lüftung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5991.13.1-6.1 Infiltration/Luftdichtheit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5991.13.1-6.2 Fensterlüftung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5991.13.1-6.2.1 Einseitige Fensterlüftung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6001.13.1-6.2.2 Querlüftung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6011.13.2 Sommerlicher Wärmeschutz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6021.13.2-1 Beurteilungsgrößen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6021.13.2-2 Einflussparameter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6021.13.2-3 Planungsgröße . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 603

1.14 Energieeinsparverordnung EnEV 2014 . . . . . . . . . . . . . . . . 604

1.14.1 Die EnEV für Wohngebäude . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6061.14.1-1 Neuerungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6061.14.1-2 Begriffe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6061.14.1-2.1 Heizwärmebedarf (auch: Nutzenergiebedarf für Heizen) . . . . . . . . . . 6061.14.1-2.2 Heizenergiebedarf (auch: Endenergiebedarf für das Heizsystem) . . . 6061.14.1-2.3 Endenergiebedarf . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6071.14.1-2.4 Primärenergiebedarf . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6071.14.1-3 Haupt-Anforderungsgröße Primärenergiebedarf . . . . . . . . . . . . . . . . . 6071.14.1-4 Übersicht über Anforderungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6071.14.1-4.1 Neu zu errichtende Wohngebäude . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6071.14.1-4.2 Wohngebäude- und Anlagenbestand . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6081.14.1-4.3 Anlagentechnik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6081.14.1-5 Gegenüberstellung der Berechnungsverfahren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6081.14.1-6 Erneuerbare-Energien-Wärmegesetz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6091.14.2 Anforderungen für Wohngebäude . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6111.14.2-1 Jahres-Primärenergiebedarf und spezifischer

Transmissionswärmeverlust . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6111.14.2-2 Sommerlicher Wärmeschutz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6121.14.2-3 Gebäudebestand . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6121.14.2-4 Heizungstechnische Anlagen, Warmwasseranlagen und Wärmever-

teilung, Anrechnung von Strom aus erneuerbaren Energien . . . . . . . 614

XVI Inhaltsverzeichnis

1.14.2-5 Raumluftkühlung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6141.14.2-6 Energieausweise . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6151.14.2-7 Umsetzung der EnEV . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6151.14.3 Berechnung des Jahres-Heizwärmebedarfs für Wohngebäude

gemäß DIN V 4108-6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6161.14.3-1 Monatsbilanz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6161.14.3-2 Wärmebrücken und Luftdichtheit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6161.14.3-2.1 Transmissionswärmeverluste . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6171.14.3-2.2 Lüftungswärmeverluste . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6181.14.3-3 Wärmespeicherfähigkeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6191.14.3-3.1 Ausnutzungsgrad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6191.14.3-3.2 Nachtabschaltung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6201.14.3-4 Maßbezüge . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6201.14.4 Berechnung des Jahres-Primärenergiebedarfs für Wohngebäude

gemäß DIN V 4701-10 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6211.14.5 Variationen baulicher und anlagentechnischer Ausführungen . . . . . 6251.14.5-1 Bauliche Randbedingungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6251.14.5-2 Anlagentechnische Randbedingungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6261.14.5-3 Ergebnisse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6271.14.6 Planungs- und Ausführungsempfehlungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6301.14.6-1 Einbeziehung baulicher und anlagentechnischer Randbedingungen

im früheren Planungsstadium . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6301.14.6-2 Wärmebrücken . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6301.14.6-3 Luftdichtheit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6311.14.6-4 Anlagentechnik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6311.14.6-5 Nachweisverfahren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6311.14.7 Einflussgrößen auf den Primärenergiebedarf von Wohngebäuden . 6321.14.7-1 Bauliche Einflüsse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6321.14.7-2 Anlagentechnische Einflüsse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6331.14.7-3 Nutzungsbedingte Einflüsse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6341.14.8 Die EnEV für Nichtwohngebäude . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6341.14.8-1 Anforderungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6341.14.8-2 Berechnungsverfahren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6351.14.8-3 Beispiele . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6361.14.8-4 Vereinfachtes Nachweisverfahren für Nichtwohngebäude . . . . . . . . 637

1.15 Elektrische Energietechnik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 639

1.15.1 Einführung in die Drehstromtechnik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6401.15.1-1 Begriffsdefinitionen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6411.15.1-2 Aufbau des Niederspannungsnetzes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6421.15.1-3 Leistungsberechnung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6431.15.2 Elektrosicherheit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6461.15.2-1 Wirkung von Körperströmen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6461.15.2-2 Personenschutz gegen gefährliche Körperströme . . . . . . . . . . . . . . . . 6481.15.2-2.1 Schutz gegen elektrischen Schlag unter normalen Bedingungen

(Basisschutz) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6481.15.2-2.2 Schutz gegen elektrischen Schlag unter Fehlerbedingungen

(Schutz bei indirektem Berühren oder Fehlerschutz) . . . . . . . . . . . . . 6481.15.2-2.2.1 TN-System . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6491.15.2-2.2.2 TT-System . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6521.15.2-2.2.3 IT-System . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6531.15.2-2.2.4 Zulässige Schutzeinrichtungen für den Schutz gegen elektrischen

Schlag unter Fehlerbedingungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 653

Inhaltsverzeichnis XVII

1.15.2-3 Sachwertschutz gegen Überströme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6531.15.2-3.1 Schutz gegen Überströme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6531.15.2-4 Schutzeinrichtungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6551.15.3 Anschluss von Erzeugeranlagen an das Niederspannungsnetz . . . . . . 6581.15.3-1 Funktionsweise von Wechselrichtern . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6581.15.3-2 Wirkleistungsabgabe bei Überfrequenz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6591.15.3-3 Statische Netzstützung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6601.15.3-4 Dynamische Netzstützung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6621.15.3-5 Entkupplungsschutz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 663

2 HEIZUNG . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 665

2.1 Allgemeines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 665

2.1.1 Anforderungen an Heizsysteme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6652.1.2 Systematisierung von Heizungssystemen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6662.1.2-1 Zentrale Systeme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6662.1.2-2 Dezentrale Systeme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6672.1.2-3 Wärmenetze . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6672.1.2-3.1 Fernheizungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6672.1.2-3.1.1 Vorteile der Fernwärme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6672.1.2-3.1.2 Allgemeines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6682.1.2-3.1.3 Wärmebezugskosten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6692.1.2-3.1.4 Auswahl der Parameter der Versorgung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6702.1.2-3.1.5 Rohrleitungen – Systeme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6702.1.2-3.2 Heizkraftwirtschaft . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6702.1.2-3.2.1 Allgemeines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6702.1.2-3.2.2 Standort . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6722.1.2-3.2.3 Dampfturbinen-Heizkraftwerke . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6722.1.2-3.2.4 Stromkennzahl . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6752.1.2-3.2.5 Gasturbinen-Heizkraftwerke . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6772.1.2-3.2.6 KWK und Blockheizkraftwerke . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6782.1.2-3.2.7 Geothermalkraftwerke . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6902.1.2-3.2.8 Belastungslinien . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6902.1.2-3.2.9 Wärmepreise allgemein . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6912.1.2-3.3 Fernwärmenetze . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6932.1.2-3.3.1 Einteilung der Fernwärmeanlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6932.1.2-3.3.2 Heißwasser-Fernwärme mit tυ ≤ 110 °C . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6942.1.2-3.3.3 Heißwasser-Fernwärme mit tυ > 110 °C . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6992.1.2-3.3.4 Fernwärmeleitungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7032.1.2-3.4 Übergabe und Kundenanlage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7122.1.2-3.4.1 Allgemeines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7122.1.2-3.4.2 Direkter Anschluss . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7122.1.2-3.4.3 Indirekter Anschluss . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7122.1.2-3.4.4 Trinkwassererwärmungssysteme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7152.1.2-3.4.5 Anforderungen an die Kundenanlage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7152.1.2-4 Mobile Heizzentralen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7152.1.2-4.1 Einsatzgebiete und Entwicklung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7162.1.2-4.2 Heizzentralen nach Betriebsstoff . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7162.1.2-4.2.1 Elektroheizzentralen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7162.1.2-4.2.2 Öl- und Gasheizzentralen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7172.1.3 Kennfarben und Sinnbilder der Heizungs- und Wärmetechnik . . . . 719

XVIII Inhaltsverzeichnis

2.2 Zentrale Heizungssysteme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 725

2.2.1 Systembeschreibung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7252.2.1-1 Zentrale Systeme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7252.2.1-1.1 Warmwasserheizungen (WWH) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7252.2.1-1.1.1 Schwerkraft-Warmwasserheizungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7252.2.1-1.1.2 Pumpen-Warmwasserheizungen (PWWH) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7262.2.1-1.1.3 Sicherheitstechnische Einrichtungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7432.2.1-1.2 Dampfheizungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7492.2.1-1.2.1 Offene Niederdruckdampfheizungen (NDH) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7492.2.1-1.2.2 Geschlossene Niederdruckdampfheizungen (Vaporheizungen) . . . . 7542.2.1-1.2.3 Hochdruckdampfheizungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7542.2.1-1.2.4 Vakuumdampfheizungen (VDH) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7572.2.1-1.3 Luftheizungen (Luftheizungsanlagen) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7582.2.1-1.3.1 Schwerkraft-Luftheizungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7592.2.1-1.3.2 Ventilator-Luftheizungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7592.2.1-1.3.3 Großraum-Luftheizungsanlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7602.2.1-1.3.4 Wohnraum-Luftheizungsanlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7602.2.1-1.4 Heißluft-Strahlungsheizung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7652.2.2 Wärmeübergabe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7662.2.2-1 Allgemeines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7662.2.2-1.1 Konvektion und Strahlung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7662.2.2-1.2 Auswahl und Auslegungsgrundsätze . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7672.2.2-1.3 Bauformen und Leistungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7672.2.2-1.4 Leistungsminderung bei Heizkörpern . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7682.2.2-1.5 Umrechnung der Heizkörpernormleistung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7682.2.2-1.6 Anschlussarten von Heizkörpern . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7682.2.2-2 Freie Heizflächen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7692.2.2-2.1 Flach- oder Plattenheizkörper . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7692.2.2-2.2 Guss- und Stahlradiatoren (Gliederheizkörper) . . . . . . . . . . . . . . . . . 7742.2.2-2.3 Rohrradiatoren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7762.2.2-2.3.1 Stahlrohrradiatoren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7762.2.2-2.3.2 Fensterbankradiatoren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7782.2.2-2.3.3 Handtuchradiatoren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7802.2.2-2.3.4 Hochdruckradiatoren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7812.2.2-2.4 Rohr- und Rippenrohrheizkörper . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7822.2.2-2.5 Konvektoren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7832.2.2-2.6 Weitere freie Heizflächen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7872.2.2-2.6.1 Sockelheizkörper (Heizleisten) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7872.2.2-2.6.2 Fassadenheizung (Fensterrahmenheizelement) . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7882.2.2-3 Bauteilintegrierte Heizflächen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7882.2.2-3.1 Deckenheizung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7882.2.2-3.1.1 Rohrdeckenheizung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7892.2.2-3.1.2 Lamellendeckenheizung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7892.2.2-3.1.3 Deckenstrahlplatten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7902.2.2-3.1.4 Hohlraumdeckenheizung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7922.2.2-3.1.5 Direkt beheizte Hell- und Dunkelstrahler . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7922.2.2-3.2 Fußbodenheizungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7922.2.2-3.3 Wandheizungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7962.2.3 Verteilung . . . . . . . . . .