TU Berlin

Hermann-Rietschel-InstitutInstationärer Betrieb von Flächenheizungen

HRILogo

Inhalt

zur Navigation

Instationärer Betrieb von Flächenheizungen

Aufnahme des Fassadenprüfstandes in der Versuchshalle des HRI
Lupe
Modell des Fassadenprüfstandes in Dymola
Lupe

Entwicklung einer Regelung für Flächenheizsysteme zur Minderung der Pumpenergie, zur bedarfsgerechteren Beheizung und zur einfacheren Systemintegration verschiedener Heizflächen

Projektdetails
Projektlaufzeit
Juli 2013 bis Dezember 2015
Förderkennzeichen
BBSR-Nr: SW-10.08.18.7-13.25

In Anbetracht steigenden Hilfsenergiebedarfes zur Wärmeverteilung in Gebäuden wurde am Hermann-Rietschel-Institut der Technischen Universität Berlin das Projekt mit dem Kurztitel „Instationärer Betrieb von Flächenheizsystemen“ initiiert.

Mit steigender Vorlauftemperatur des Heizsystems und zunehmender Temperaturspreizung über die Flächenheizung kann der Heizwassermassenstrom und damit die Leistungsaufnahme der Zirkulationspumpe reduziert werden. Das Projekt beruhte auf der Idee, einem Raum Wärme nicht kontinuierlich sondern intermittierend zuzuführen. Dazu sollten geeignete Vorlauftemperaturen und Massenströme identifiziert und der Einfluss konstruktiver Randbedingungen untersucht werden. Ferner sollten allgemeine Auslegungsempfehlungen aus den Projektergebnissen abgeleitet werden.

Am thermischen Prüfstand des Institutes wurde ein dünnschichtiges auf Kapillarrohrmatten basierendes und ein konventionelles auf Heizspiralen basierendes System aufgebaut und untersucht. Zur Gewährleistung realistischer Randbedingungen wurden im Prüfraum innere Wärmequellen installiert und mittels einer an den Prüfraum angrenzenden Klimakammer Transmissions- und Lüftungswärmeverluste erzeugt.

Beide Systeme wurden in der objektorientierten Programmiersprache Modelica modelliert und in einer dynamischen, thermischen Simualtion untersucht. Die Modelle wurden mit experimentellen Daten validiert und für die Variation konstruktiver Parameter genutzt.

Eine Reduktion des spezifischen Energiebedarfes ist bei beiden untersuchten Systemen erreichbar. Bei Erhöhung der Vorlauftemperatur von 35 auf 50 °C und einer Senkung des Massenstrom um den Faktor 0,7 ist eine Reduktion des spezifischen Energiebedarfes von knapp 88 % beim dünnschichtigen und von ca. 86 % beim konventionellen System erreichbar.

Die Reaktionszeit des dünnschichtigen Systems ist erwartungsgemäß kürzer. Bei einer Erhöhung der Vorlauftemperatur von 35 auf 55 °C kann die Aufheizzeit des Prüfraumes von 18 auf 22 °C beim dünnschichtigen System um den Faktor 4,6 und beim konventionellen System um den Faktor 2,6 reduziert werden.

Die zeitweise Überschreitung der nach DIN EN 1264 maximal zulässigen Oberflächentemperatur von 29 °C beim instationären Betrieb des dünnschichtigen Systems führte nach ersten Probandenversuchen zur Erkenntnis, dass die veränderliche Fußbodentemperatur subjektiv nicht wahrgenommen wird und keine negativen Auswirkungen auf das thermische Empfinden auftreten.

Eine Erhöhung der Vorlauftemperaturen in bestehenden und zu errichtenden Flächenheizungen ist grundsätzlich empfehlenswert, um den Energiebedarf der Zirkulationspumpe zu reduzieren. Besonders empfohlen wird die Anwendung der instationären Regelung zum Ersatz von Vorlauftemperaturregelungen, die auf einer Rücklaufbeimischung basieren.

Veröffentlichungen

  • Saeb Gilani, B.: Instationäre Flächenheizsysteme. In: Tagungsband, Hermann-Rietschel-Colloquium 2014, DIV Deutscher Industrieverlag GmbH, S. 83-85
  • Saeb Gilani, B.; Kriegel M.: Einfluss unterschiedlicher Konstruktionen der Flächen-heizsysteme auf das Regelverhalten des Systems beim instationären Betrieb. In: BauSIM 2014, 22.-24. September, 2014, RWTH Aachen University, Germany
  • Klemke, M.; Kriegel, M.: Einsparung elektrischer Antriebsenergie durch instationären Betrieb der Wärmezufuhr einer Flächenheizung - Ergebnisse experimenteller Untersuchungen. In: GI - Gebäudetechnik und Innenraumklima (2015), Nr. 4, S. 218-228.
  • Klemke, M.; Saeb Gilani, B.; Kriegel, M.: Dynamic simulation and experimental val-idation of unsteady state operation of floor heating systems. In: Conference Pro-ceedings, 12th REHVA World Congress CLIMA 2016, Aalborg, Denmark
  • Klemke, M.; Saeb Gilani, B.; Kriegel, M.: Influence of control strategy and layer composition on the performance of floor heating systems in unsteady state opera-tion. In: BauSIM2016, 14.-16. September, 2016, Technical University Dresden, Germany

Förderung

Lupe
Lupe

Navigation

Direktzugang

Schnellnavigation zur Seite über Nummerneingabe