Labor für Heizungstechnik

Vorlesung

In den Modulen Anlagenhydraulik, Heiz- und Kühlsysteme 1 (HuK1) sowie Heiz- und Kühlsysteme 2 (HuK2) wird auf die Anforderungen der Wärme-/Kälteerzeugung und Verteilung eingegangen. Um die gewünschte Nähe zur Praxis zu gewährleisten, werden bestimmte Themen in Kooperation mit aktiven Fachexperten präsentiert, die ihren großen Erfahrungsschatz aus der Praxis mit einbringen. Hierzu geht ein besonderer Dank

im Modul Anlagenhydraulik an

• Christian Küken (Mitsubishi Electric Europe B.V., Ratingen)

• Torsten Manns (Siemens AG - Sales)

im Modul Heiz- und Kühlsysteme 2

• Karl-Heinz Backhaus (Vaillant, Remscheid)
• Uwe Flohren (Schwank AG, Köln)

Labore

Das Labor Heizungstechnik kennzeichnet sich durch den gezielten Kompetenzaufbau durch praktisches Erfahrenlernen anstelle von kurzfristigem, unverstandenen Auswendiglernen. Ziel ist den Studierenden das Verständnis für den Aufbau einer Heizungsanlage, die Notwendigkeit von Sicherheitseinrichtungen und die Begründung für die Positionierung der einzelnen Heizungskomponenten, auch aus Korrosionssicht, zu vermitteln.

Derzeit sind die einzelnen Versuchsstände im Aufbau. Dies erfolgt im Rahmen von studentischen Abschlussarbeiten, damit auch von deren Seite Ideen für die Ausgestaltung der Versuchsstände und -abläufe eingebracht werden.

Sofern Sie Ideen für die Erstellung weiterer Versuchsstände im Rahmen Ihrer Abschlussarbeit oder eines Masterprojektes haben, melden Sie sich gerne.

Labor: Anlagenhydraulik, hydraulischer Abgleich und Umwälzpumpenvergleich (Module HuK1, Anlagenhydraulik)

In heutigen Heizungsanlagen nimmt die Anlagenhydraulik einen immer größeren Stellenwert ein. Die Anlagen werden im Aufbau komplexer und der benötigte Energiebedarf soll möglichst ohne Verluste abgedeckt werden. Dies erfordert geringere Systemtemperaturen und niedrigere Umwälzpumpenleistungen bei raumgenauer und zeitgerechter Bereitgestellung der benötigten Wärme. Hierzu ist die richtige Auslegung des hydraulischen Konzepts unter Berücksichtigung des Wärmeerzeugers und des Anwendungsfalles nötig. Im Labor wird ein hydraulischer Abgleich am Beispiel von drei Heizkörpern mit variabel einstellbaren Widerständen im jeweiligen Heizkreis zur Simulation von Rohrleitungen und Einbauten durchgeführt. Zudem wird der Unterschied im Leistungsbedarf einer alten dreistufigen Umwälzpumpe im Vergleich zu einer Hocheffizienzpumpe sowie das Einsparpotenzial an Energie aufgezeigt. Ziel ist u. a. das Verständnis des hydraulischen Abgleichs, die Bedeutung der Ventilautorität und des Durchflusskoeffizienten sowie die Notwendigkeit der richtigen Auslegung einer Umwälzpumpe.

Für die Unterstützung bei der Erstellung des Versuchsstandes wird der WILO SE in Dortmund gedankt.

Labor: Raumheizkörper (Modul HuK1)

Sofern trotz richtiger Auswahl des Heizkörpers in der Planung die benötigte Wärme nicht in den zu beheizenden Raum eingebracht werden kann, kann dies an den nicht beachteten Installationsvorgaben zur Aufstellung der Raumheizkörper liegen. Durch eine nicht richtige Positionierung eines Raumheizkörpers, z. B. in einer Nische, kann in Abhängigkeit des Heizkörpertyps eine Minderung der Wärmefreisetzung von über 50 % vorliegen. Dies resultiert aus den einbaubedingt verminderten Wärmefreisetzungsmechanismen Strahlung und Konvektion sowie bei Raumheizkörpern mit mehreren Heizplatten aus deren Durchströmung (Reihe oder parallel) mit dem Heizwasser. Das Labor ermöglicht es den Studierenden unterschiedliche Leistungsminderungsfaktoren, z. B. durch falsche Aufstellung der Raumheizkörper, zu erfühlen und vertieft zu untersuchen. Hierunter fallen insbesondere nicht ausreichende Abstände zur Rückwand, zum Boden und zur Nischenunterkante, vertauschte Vorlauf-/Rücklauf-Anschlüsse des Heizkörpers, einen Vorhang oder vorgestellte Möbel. 

Labor: Sicherheitseinrichtungen (Modul HuK1)

In einem Heizungssystem ist eine Reihe von Sicherheitseinrichtungen integriert, die im unwahrscheinlich eintretenden Fall die Heizung und deren Bauteile vor Beschädigung schützen. Wenn das Heizwasser durch den Wärmeerzeuger aufgeheizt wird, dehnt es sich in Abhängigkeit der Zusammensetzung aus. Sofern keine Sicherheitseinrichtungen vorhanden wären, würde bei Erreichen eines kritischen Druckes das schwächste Bauteil im Heizkreis zerstört werden und das Heizwasser würde ungehindert austreten. Die Heizung wäre damit unbrauchbar. Die Funktion und damit Notwendigkeit der unterschiedlichen Sicherheitseinrichtungen wird vorgestellt, deren Abhängigkeit untereinander diskutiert und deren technisch sinnvolle Positionierung im Heizungssystem aus thermodynamischer und strömungstechnischer Sicht hergeleitet.

In diesem Rahmen wird auf das Labor für Gasinstallation verwiesen, in dem die Funktion von aktiven und passiven Sicherheitseinrichtungen in der Gasinstallation behandelt wird.

Labor: Korrosion in Heizungsanlagen (Modul HuK1)

Ein unterschätztes aber häufig auftretendes Problem ist Korrosion infolge unsachgemäßer Nutzung und technisch falscher Auslegung einer Heizungsanlage. Durch Korrosion kann ein eingeschränkter Betrieb der Anlage bis hin zu deren vollständigen Ausfall verursacht werden. Das Labor zeigt die typischen Auslegungsfehler in Heizanlagen auf und wie diese in der Planung schon vermieden bzw. im Betrieb bei einer Inspektion (Geruch, visuell) z. T. sehr leicht identifiziert werden können.

Labor: Brennwert vs. Heizwert (Modul HuK2)

Heutzutage ist die Brennwerttechnik das eingesetzte Verfahren, wenn Energieträger zur Wärmeerzeugung verbrannt werden. Im Vergleich zur Heizwerttechnik, die nur die sensible (fühlbare) Energie nutzbar macht, wird bei der Brennwerttechnik auch die latente (verborgene) Energie durch die Kondensation des Dampfes (Phasenwechselwärme) im Abgas gewonnen. Die Brennwerttechnik wird bei allen fossilen Energieträgern als auch Pelletkesseln eingesetzt.

In der Praxis zeigt sich häufig, dass insbesondere bei Altbauten und/oder bei ungünstig eingestellter Heizkennlinie einer Heizung der Brennwerteffekt entweder gar nicht oder nur teilweise genutzt wird. Dies resultiert aus den – u. U. notwendigerweise – zu hoch eingestellten Systemtemperaturn der Heizung. Im Labor werden die Zusammenhänge U-Wert, Heizlast, Heizkörper-/Heizflächengröße, Vorlauf- und Rücklauftemperatur, Heizwassermassenstrom, Wärmeübertrager und dessen Grädigkeit im Wärmeerzeuger sowie Menge Kondensatanfall diskutiert und im Versuch im Detail untersucht.

Labor: BHKW / Festbrennstoffheizung / Solarthermie (Modul HuK2)

Die Durchführung von Versuchen an ausgewählten Wärmeerzeugern erfolgt durch einen erfahrenen Meister an der Sanitär Heizung Klima Innung Köln. Hierbei wird auf die entsprechenden Anforderungen der Wärmeerzeuger eingegangen und potenzielle Auslegungsfehler aufgezeigt.

In diesem Rahmen sei der SHK Innung Köln für die Möglichkeit zur Nutzung deren Anlagen gedankt.