W ärmeerzeuger - Unics.uni-hannover.de

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Vorlesung

Wärmeerzeuger

Wärmeerzeuger

Warmwasserpumpenheizung und Wärmeerzeuger

Wärmebilanz

Wärmeträger

Heizkesselkonstruktionen und Einsatzbereich

Anforderungen an Wärmeerzeuger

Prof. Dr.-Ing. Dirk Bohne

IEK/Abt. technische Gebäudeausrüstung

Fakultät Architektur und Landschaft


Wärmeerzeuger


Wärmeerzeugung einzeln, zentral,

Brennstoff?

Luft

Wärmeerzeuger

Luft

Wärmeerzeugung mittels Primärenergie

Erdgas / Heizöl / Propan-Gas / Kohle / Koks/Holz ...

......oder regenerativ?


VORLAUF

RÜCKLAUF

Prinzip einer geschlossenen Warmwasserpumpenheizung

B

Wärmeerzeuger

A

C

D

XI/11


Wärmebilanz

Die zur Wärmeversorgung erforderliche Wärme eines

Gebäudes erforderliche Wärmeleistung wird aus einer

Wärmebilanz ermittelt.

Die Wärmebilanz setzt sich zusammen aus folgenden

einzelnen Anteilen:

Wärmeerzeuger

Transmissionsverluste (Gebäudehülle)

+ Verluste durch freie Lüftung

+ Zuschläge für Anheizvorgänge

+ Leistung für Raumlufttechnische Anlagen (RLT)

- Wärmerückgewinnung aus RLT-Anlagen

+ Zuschläge für Warmwasserbereitung (nur in Ausnahmen)

+ Zuschläge für Prozeßtechnik u.a.


Methoden der Wärmeerzeugung

Kraft-Wärme-

Kopplung

Wärmepumpe und

Umweltenergie

Verbrennung

in Heizkesseln

Wärmeerzeuger

Holzverbrennung

Solare Langzeitspeicher


Prinzipschema und Bilanzgrenze der Wärmepumpe

Wärmeerzeuger

Quelle: Heizung, Lüftung, Elektrizität

Bau und Energie – Schmid et. al

Band 5/ 2000


Quelle: WWW.ochsner.at

Wärmeerzeuger


Wärmeerzeuger

Aufbau einer Absorptionswärmepumpe


Solaranlage

Wärmeerzeuger

Sonnenkollektor

Solarkreis

Solarstation

mit

Regelung

Warmwasser

Kaltwasser

Bivalenter

Speicher-

Wassererwärmer

Heizkessel

mit

Regelung

Funktionen

Solarkollektor:

Umwandlung der

Sonnenenergie in Wärme

Solarkreis mit

Solarstation:

Wärmetransport vom

Kollektor zum Speicher-

Wassererwärmer

Speicher-

Wassererwärmer:

Ausgleich zwischen

solarem Energieangebot

und Verbrauch

02-002-007-020


Anlagentechnik üblich: Geschlossene

WWPH bestehend aus Heizkessel

und Wärmeverteilung

(WWPH : Warm-Wasser-Pumpenheizung):

t VA

t RA

Wärmeerzeuger

F K

t VK

t RK

NT-Kessel

Schematische Darstellung


Wärmeerzeuger

Beispiel:Heizkesselkonstruktion

für Erdgas mit Gebläsebrenner


Scheitholzkessel

Wärmeerzeuger

Merkmale:

• Nennwärmeleistung

je nach (Werks-)

Einstellung

33, 37, 42, 47 oder 52 kW

• Nachverbrennung

• Scheitholzlänge bis 50 cm

• Abbranddauer bis 6,0 h

• Pufferspeicher gefordert


Wärmeerzeuger

Kraft-Wärme-Kopplung

Blockheizkraftwerk


Freizeitbad Aqualip, Detmold BHKW Modul

Wärmeerzeuger

Quelle: ASUE

BHKW - Beispiele


Wärmeerzeuger

Das Prinzip der Brennstoffzelle


Wärmeerzeuger

Verschiedene Typen von Brennstoffzellen


Kombination mit Wärmepumpenanlagen

(Monovalent/Bivalent/parallel)

Wärmeerzeuger

Beispiel:

Wasser-Wasserwärmepumpe im Heizungskeller mit 400

Liter WW-Speicher und 300 Liter Puffer, Wärmeleistungen

von 7,2 bis 78 kW

Quelle: WWW.autarc.de


Anordnungsvarianten von vertikal verlegten Erdwärmetausc

Wärmeerzeuger

Quelle: Kaltschmitt/Wiese

Erneuerbare Energien

Springer Verlag 2.Auflage 1997


Doppel-U-Sonden

Wärmeerzeuger


Verlegemuster horizontaler Wärmetauscher

Wärmeerzeuger

Quelle: Kaltschmitt/Wiese

Erneuerbare Energien

Springer Verlag 2.Auflage 1997


Wärmeerzeuger

BV:Deutsche Flugsicherung Langen; Doppel-U-So

Quelle: lemmon Consult, Zürich


Wärmeerzeuger


Wärmeerzeuger

BV:Deutsche Flugsicherung Langen; Doppel-U-Sonden

Quelle: lemmon Consult, Zürich


Wärmeerzeuger

BV:Deutsche Flugsicherung Langen; Doppel-U-Sonden

Quelle: lemmon Consult, Zürich


0

MAI

NOVEMBER

5

FEBRUAR

AUGUST

Wärmeerzeuger

TIEFE IN [ m ]

10

15

20

25

TIEFE IN [

m]

0

5

10

15

20

25

FEBRUAR

MAI

NOVEMBER

AUGUST

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18

Bodentemperaturen im oberflächennahen

Erdreich (nach Brehm, D.R. et al :

Ergebnisse von Temperaturmessungen

im oberflächennahen Erdreich;

Zeitschrift für angew Geowissenschaften (1989) )


Beispiel: Fernwärmeübergabestation; indirekt

Wärmeerzeuger

Quelle: www.e-werk.mittelbaden.de


Wärmeerzeuger

Übersicht der verschiedenen Heizkessel-Konstruktionen

- Heizkessel

- Gusskessel

- Stahlkessel

- Spezialkessel

- Umstellbrandkessel

- Doppelbrandkessel

- Flammrohr- Rauchrohrkessel

- Niedertemperaturkessel

- Brennwertkessel

- Tieftemperaturkessel

- Units

- Gasspezialheizheizkessel,

- Gasumluftwasserheizer

Fernwärmesysteme

- Fernwärmeübergabestation

- Direkte Systeme

- Indirekte Systeme


Zur Leistungsaufteilung von Wärmeerzeugern

Leistungsaufteilung

- Basis: Wärmebilanz

- Aufteilung auf 1 oder mehrere

Wärmeerzeuger

nach Leistung

nach Nutzungsbereichen

Wärmeerzeuger

nach leistungsabhängigen Wirrkungsgraden


Beispiel Heizkessel

Niedertemperatur-Öl-Heizkessel mit integriertem

Speicher-Wassererwärmer

Wärmeerzeuger

Niedertemperatur-Öl-Heizkessel mit

integriertem Edelstahl-Speicher-Wassererwärmer,

für gleitend abgesenkte

Kesselwassertemperatur, Nenn-Wärmeleistung:

15 bis 27 kW

Quelle: www.viessmann.de


Beispiel Heizkessel

Gas-Brennwertkessel mit modulierendem

MatriX-Strahlungsbrenner, Nenn-Wärmeleistung: 8,4 bis 65 kW

Wärmeerzeuger

Schnitt durch den Vitola 111

Quelle: www.viessmann.de


Beispiel Heizkessel

Wärmeerzeuger

Schnitt durch den

Vitocrossal 300

Quelle: www.viessmann.de


Erläuterung zur Brennwerttechnik

Wärmeerzeuger

Die Brennwerttechnik nutzt nicht nur die Wärme, die als meßbare

Temperatur der Heizgase bei der Verbrennung entsteht (Heizwert), sondern

auch zusätzlich deren Wasserdampfgehalt (Brennwert). Das heißt: Sie nutzt

Energie, die sonst (als Abgasverlust) im wahrsten Sinne des Wortes durch

den Schornstein geht. In Brennwertkesseln werden die Heizgase bereits

soweit abgekühlt, daß sie kondensieren u. die freiwerdende Wärme an das

Kesselwasser abgeben. Die Abgastemperatur liegt dann nur noch

geringfügig über der Rücklauftemperatur des Kesselwassers. Die

eingesetzte Energie wird fast vollständig genutzt.

Quelle: www.viessmann.de


Erläuterung zur Brennwerttechnik

Wärmeerzeuger

Quelle: www.viessmann.de


Beispiel Heizkessel

Gas-Brennwert-Wandkessel mit vormischendem

Strahlungsflächenbrenner, Nenn-Wärmeleistung: 8 bis 24 kW

Wärmeerzeuger

Schnitt durch den Vitodens 100

Quelle: www.viessmann.de


Beispiel Heizkessel

Niedertemperatur-Öl-/Gas-Heizkessel,

Nenn-Wärmeleistung: 80 bis 1750 kW

Wärmeerzeuger

Quelle: www.viessmann.de


Beispiel Heizkessel

Dreizugkessel

Wärmeerzeuger

Das Konstruktionsprinzip des

Dreizugkessels kommt bei Klein-,

Mittel- und Großkesseln zum

Einsatz und trägt zur Reduzierung

der Schadstoffemissionen bei. Die

Heizgase strömen zunächst durch

die Brennkammer, dann durch eine

Rückströmzone wieder nach vorne

und treten dann in einen dritten Zug.

So wird die Verweilzeit der

Verbrennungsgase in der heißesten

Zone reduziert und die

Stickoxid-Bildung (NOx) gesenkt.

Quelle: www.viessmann.de


Beispiel Heizkessel

Öl-/Gas-Hochdruck-Heißwassererzeuger

für zulässige Vorlauftemperaturen über

120°C zulässiger Betriebsüberdruck: 6,5 /

8 / 10 / 13 bzw. 16 bar, Nenn-Wärmeleistung:

375 bis 14000 kW

Wärmeerzeuger

Turbomat-RN-HW

Quelle: www.viessmann.de


Beispiel Heizkessel

Wärmeerzeuger

Schnitt durch den Turbomat-RN Turbomat-RN-HW, 2600 bis 14000

kW, bis 6500 kW mit ausfahrbarem

Brennerwagen

Quelle: www.viessmann.de


Wärmeerzeuger

Holz-Hackgutheizung mit automatischer Beschickung


BBaum

kWh/


kWh/

kg

Ahorn 1.900 4,1

Birke 1.900 4,3

Buche 2.100 4,0

Eiche 2.100 4,2

Erle 1.500 4,1

Wärmeerzeuger

Esche 2.100 4,2

Fichte 1.700 4,4

Lerche 1.700 4,4

Pappel 1.200 4,1

Robine 2.100 4,1

Tanne 1.400 4,5

Weide 1.400 4,1


Wärmeerzeuger

Pellets-Holzheizkessel mit Bevorratung in einem Erd-Stahltank.

Der Tank kann einwandig ausgebildet werden


Wärmeerzeuger

Pellets-Hozheizkessel mit Bevorratung in einem Kellerraum. Da

benötigte Volumen entspricht dem von Heizöl, wenn die

Gesamtraumgrößen verglichen werden


Wärmeerzeuger

Hydraulisches Schema einer Wärmeerzeugungsanlage mit Holzkessel,

thermischer Solaranlage und gemeinsamen Pufferspeicher. Der Heizkessel

wärmt das

Heizwasser nach, wenn die Leistung der Solaranlage nicht ausreicht


Wohnungslüftungs-System

Wärmeerzeuger

Quelle: www.viessmann.de


Beispiel: Fernwärmeübergabestation; indirekt

Wärmeerzeuger

Q

Quelle: www.keller.heizung.de


Beispiel: Fernwärmeübergabestation; indirekt

Wärmeerzeuger

Quelle: www.e-werk-mittelbaden.de


Zusammenfassung:

Bemessung von Wärmeerzeugern nach der Wärmebilan

bzw. Heizlast zzgl. Anderer Wärmeleistungen

Wärmeerzeuger

Mit der Auswahl der Wärmeerzeugers werden Bedingun

an die Wärmeverteilung gestellt (Heizmitteltemperaturen

Abgasführung)

Ziel ist es, anstelle von fossilen Brennstoffen regenerativ

Energiequellen, Umweltenergie oder Abwärme zu

Nutzen! (Ökonomie+Ökologie beachten)

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