Sammlung von interessanten technischen Lösungen, Fachbeiträgen & Tipps

Bitte diese Seite > aktualisieren

 Neu! Optimierte Heizungs-Hydraulik durch Mehrwege-Mischverteiler rendeMIX

Beispiel für größere thermische Solaranlagen, Groß-Pufferspeicher, Kesselrücklaufanhebung für Festbrennstoffkessel und Mehrkreisanlage mit Rücklaufnutzung

Ausgangssituation

Wohnhaus (Altbau) F = 220 m² beheizte Wohnfläche mit

1 geregelten Heizkreis FBH für 300 m² Stall-Flächenheizung und Hackschnitzeltrocknung 40/30 °C,

2 nachgeschalteten Heizkreisen Heizkörper 70/50 °C und 1 Heizkreis WW-Speicher,

75 kW Hackschnitzel-Anlage VL 80 °C, RL 60 °C (RL-Anhebung)

Ziel

Max. mögliche Reduzierung (40 bis 50 %) des Hackschnitzelverbrauches durch eine heizungsunterstützende Solaranlage

Lösung

1. Thermische Solaranlage

88 m² Flachkollektoren,

20.000 l Pufferspeicher mit 2 x 7 m² Rohrwendel-WT

2. Hydraulik zwischen Wärmeerzeuger und Puffer

Eingesetzt für die folgenden Aufgaben wird ein Mehrwege-Mischverteiler rendeMIX 2 x 3 RR 5 FR von Baunach.

2-Zonen-Beladung des Puffers:

Das Heizwasser vom Kessel (80 °C) wird in die obere Pufferzone und das kältere Heizwasser von der Solaranlage in die mittlere  Pufferzone eingespeist.

Der untere Bereich mit dem Solar-WT bleibt somit stets kalt.

RL-Anhebung für den Festbrennstoffkessel:

Mischung des Rücklaufes mit Heizwasser aus dem oberen Drittel oder Mitte des Puffers und bedarfsweise aus dem Vorlauf über einen Festwertregler.

3. Hydraulik zwischen Puffer und 4 Heizkreisen

Eingesetzt für die folgenden Aufgaben wird ein Mehrwege-Mischverteiler rendeMIX 3 x 4 R 5 von Baunach.

2-Zonen-Entladung des Puffers mit Rücklaufnutzung:

Mischen der VL-Temperatur für Radiatorenheizkreise und Trinkwassererwärmung aus der oberen und mittleren Pufferzone.

Mischen der VL-Temperatur für die FBH mit RL-Nutzung.

Reicht die RL-Temperatur aus den Radiatorenheizkreisen noch aus, um damit den VL der FBH zu versorgen, stellt der Mehrwege-Mischverteiler auf Rücklaufnutzung um.

Steht dieses Wärmeangebot nicht zur Verfügung, holt der Mehrwege-Mischverteiler die benötigte Wärme aus der mittleren Pufferzone und mischt bei Bedarf Heizwasser aus der oberen Pufferzone dazu.

Rücklauf zum Puffer:

Der RL der Radiatorenheizkreise erfolgt über den Mischverteiler in die mittlere Pufferzone (wenn er nicht zur Rücklaufnutzung für die FBH verwendet wird) und der RL der FBH in die untere Pufferzone.

Ergebnisse

Das 2-Zonen-Prinzip bewirkt eine um ca. 35 % bessere Ausnutzung des Puffers und in Verbindung mit der Rücklaufnutzung und der Solar-Großanlage somit eine Reduzierung des Brennstoffeinsatzes um fast 50%.

Quelle: IKZ HAUSTECHNIK 14/2010; www.baunach.net

Beheizung von Kirchen - Energiesparpotentiale

Energiekennwerte von Kirchen und kirchlichen Einrichtungen

"Einige Informationen zum Beheizen von Kirchen wurden von der > EnergieAgentur.NRW zur Verfügung gestellt.

Wir danken für die freundliche Genehmigung, diese auf unserer Website veröffentlichen zu dürfen."

Durchschnittlicher Energiebedarf (Beispiele)

Z. B. Kirche 390 m² mit 270 Sitzplätzen:

Wärmebedarf ca. 86.000 kWh/a, Strombedarf 3.900 kWh/a

Z. B. Kindergarten 460 m², 3 Gruppen:

Wärmebedarf ca. 83.000 kWh/a, Strombedarf 11.000 kWh/a

Z. B. Gemeindezentrum 930 m²:

Wärmebedarf ca. 190.000 kWh/a, Strombedarf 15.000 kWh/a

Z. B. Pfarrhaus 200 m²:

Wärmebedarf ca. 46.000 kWh/a, Strombedarf 5.000 kWh/a

Spezifischer Wärme- und Strombedarf (Beispiele)

Kirchen

Wärme 150-290 kWh/m²a, Mittel (EKD) 160 kWh/m²a

Strom 6-14 kWh/m²a, Mittel (EKD) 23 kWh/m²a

Gemeindezentren

Wärme 150-250 kWh/m²a, Mittel (EKD) 160 kWh/m²a

Strom 13-19 kWh/m²a, Mittel (EKD) 17 kWh/m²a

Kindergärten/Kindertagesstätten

Wärme 150-210 kWh/m²a, Mittel (EKD) 290 kWh/m²a

Strom 21-27 kWh/m²a, Mittel (EKD) 24 kWh/m²a

Pfarrhäuser

Wärme 200-270 kWh/m²a, Mittel (EKD) 200 kWh/m²a

Strom 20-30 kWh/m²a, Mittel (EKD) 23 kWh/m²a

Quellen: IKZ FACHPLANER 5/2007; Ch. Dahm, EnergieAgentur NRW

Gebäudetechnische Einzelmaßnahmen zur Energieeinsparung bei Kirchen (Beispiele)

Dachdämmung

Durch die Dachbodendämmung oberhalb der Gewölbe steigt die Temperatur im Kirchenraum ca. um 1 °C -> Energieverbrauch sinkt um ca. 10 %.

Wärmedämmende Beläge bei Steinfußböden

In d. R. wird immer versucht, die Lufttemperatur durch die Heizung zu erhöhen.

Durch Einsatz von wärmedämmenden Belägen kann die Raumlufttemperatur reduziert werden.

-> pro Grad Absenkung der Durchschnittstemperatur ca. 6 % Energieeinsparung.

Fenstererneuerung/Optimierung Wärmeschutz

- Vorsatzfenster

Denkbar ist ein Thermoglasfenster als Vorsatz vor das Originalfenster.

Auch ein Einfachfenster als Vorsatzfenster (Prinzip Kastenfenster) kann in d. R. ausreichend sein und ist wesentlich billiger. Dabei bleibt der Charakter der schönen alten Kirchenfenster besser erhalten.

- Austausch

Einsatz von Wärmeschutzfenstern (auch farbig möglich), aber sehr hohe Investkosten, nur bei Neubau interessant).

- Beheizte Fenster-Zargen

Die u. U. vielleicht beste und interessanteste Lösung sind links und rechts vom Fenster beheizte Zargen, die als Strahlungsheizung wirken.

Das vorhandene Fenster kann somit original erhalten werden, da die Zargen unsichtbar in der Leibung  versteckt sind.

Gestaltung der Eingangsbereiche

Durch die Abtrennung z. B. der Eingangsbereiche mit Glaswänden kann eine thermische Entkopplung des Kirchenraumes erreicht werden.

Zugerscheinungen, Wärmeverluste und Lärm werden beim Öffnen der Türen deutlich reduziert.

Thermische Trennung von Gebäudeteilen

Trennung von unterschiedlich genutzten Räumen mit separaten hydraulischen Verteilern und einer speziell angepassten Regelung (je nach Benutzung, Frostschutz oder bedarfsgerechte Beheizung).

Z. B. Trennung von Kirchenschiff und Kirchturm etc.

PV-Anlage (Solarstromanlage)

Bei entsprechenden optimalen Voraussetzungen (Lage etc.) ist eine PV-Anlage zur Stromerzeugung z. B. auf den großen Kirchendächern zusätzlich zu den anderen Maßnahmen auf jeden Fall eine empfehlenswerte und durch Fördermittel auch wirtschaftliche Lösung.

 !  Jede Kirche muss als Einzelstück betrachtet werden.

    Pauschale Lösungsansätze sind somit nicht möglich.

Wirtschaftlichkeit, Amortisation

In der Summe aller Maßnahmen können beträchtliche Energiekosten eingespart werden.

Da besonders bei Kirchen die Investkosten in d. R. auch immer eine große Rolle spielen, ist eine Betrachtung der Wirtschaftlichkeit von neutraler Seite für die Auswahl der Maßnahmen zur Entscheidung eine unbedingte Voraussetzung.

Bei Kirchenneubauten sind Warmluft- und Konvektionsheizsysteme im Zusammenhang mit teuren fossilen Brennstoffen (Öl, Gas) nach Möglichkeit nicht mehr einzusetzen.

Bei Sanierungen sind evtl. durch eine Systemoptimierung in Grenzen durchaus Einsparpotentiale zu erreichen.

Warmluftheizungen

Durch das große Gebäudevolumen und des Warmluftaufstieges sind große Energiemengen erforderlich, um am Boden noch ausreichende Temperaturen zu erreichen.

Weil die Wände im Winter erheblich kälter als die Raumluft sind, wird trotzdem keine Behaglichkeit erreicht.

Der häufige Einsatz ist vor allem durch die relativ geringen Investkosten begründet. Hohe Energiekosten bei Öl/Gas machen aber diesen Vorteil u. U. auf Dauer wieder zunichte.

Der Vorteil liegt bei einer schnellen Aufheizzeit, nur bei Bedarf. Außerdem werden keine wasserführenden Rohrleitungen benötigt.

Warmlufterhitzer

Besonders ungünstig ist es, wenn der Warmluftstrom des Warmlufterhitzers mit angeflanschten Öl- oder Gasbrenner an einer einzigen Stelle geballt zugeführt wird (üblicherweise anzutreffen).

Besser wäre die Zuführung über ein Kanalsystem mit kleinen Luftgeschwindigkeiten (max. 2 m/s) an den Austritten und kleiner Temperaturdifferenz zur Raumlufttemperatur (selten anzutreffen).

Allerdings dürfte ein Kanalsystem bei Kirchen auf weinig Akzeptanz stoßen.

Konvektionsheizungen

Konvektoren

werden in Verbindung mit einer Warmwasser-Zentralheizung eingesetzt. Kirchen im Bestand sind aber eher selten mit einer WW-Heizung ausgerüstet.

Die Konvektoren können an den Wänden und/oder auch direkt unter die Sitzbänken montiert werden.

Aktive oder passive Unterflurkonvektoren eignen sich in d. R. nur für Neubauten. Sie sind mit formschönen Gitterrosten abgedeckt und werden unauffällig im Fußboden eingebaut.

Mehr Infos unter Grundlagen Heiztechnik > Wärmeabgabesysteme

Optimale Raumtemperaturen und Luftfeuchte in Kirchen

Grundtemperierung

als Auskühlschutz ca. 8 °C, aber auch nur 3 bis 5 °C praktikabel.

Max. Aufheiztemperatur

zu den Gottesdiensten ca. 14 bis 15 °C

(bei FBH -> VL-Temperatur ca. 42 °C).

Optimale relative Luftfeuchte: ca. 50 bis 70 %.

Bei beheizten Kirchen kann der Einbau einer zusätzlichen Luftbefeuchtungseinrichtung teure Schäden an Orgel, Altar, Bildern, Skulpturen etc. verhindern.

Strahlungsheizsysteme sind energetisch schlechthin das optimale System, mit dem gegenüber Warmluft- und Konvektionsheizsysteme wesentlich größere Energie- und Energiekosteneinsparungen zu erreichen sind.

Bei wasserführenden Systemen ist der Frostschutz zu beachten.

Probleme mit der Luftfeuchtigkeit sind bei Strahlungsheizungen nicht so gravierend wie bei den Warmluft- und Konvektionsheizsysteme.

Ob und wie schnell sich evtl. höhere Investkosten amortisieren, sollte in einer Wirtschaftlichkeitsberechnung nachgewiesen werden.

WW-Fußbodenheizungen

Bei Neubauten können als Kernstück z. B. WW-Fußbodenheizungen vorgesehen werden.

Die Standorte und speziellen Anforderungen von den sehr empfindlichen Orgeln, Holzaltären etc. sind dabei unbedingt zu berücksichtigen.

Die Trägheit wassergeführter Flächenheizsysteme (Aufheizzeit über mehrere Stunden) wirkt sich positiv z. B. auf die empfindliche Kirchenorgel aus.

Besonders bei Sanierungen nicht nur von denkmalgeschützten Gebäuden sind die in Deutschland weniger bekannten Heizleisten "Der Geheimtipp".

Gundvoraussetzung ist natürlich eine Warmwasser-Zentralheizung.

Sie werden ähnlich wie klassische Konvektoren unauffällig direkt über den Fußboden an die Wände montiert.

Durch eine ansprechende Holzverkleidung passen sie sich architektonisch auch an die besonderen Anforderungen in Kirchen ideal und unauffällig an.

Durch den Coanda-Effekt steigt ein definierter Warmluftstrom an den Wänden hoch und erwärmt diese.

Die Wände geben die empfangene Energie als langwellige Strahlung in den Raum und auf die auftreffenden Körper ab und erwärmen diese sehr angenehm.

Auch bei den besonders hohen Kirchenräumen funktioniert das wirkungsvoll und energetisch sehr effektiv, was Beispiele aus der Praxis schon beweisen.

In diesem Zusammenhang können zusätzlich auch für die großen originalen alten Kirchenfenster beheizte Zargen und unter den Kirchenbänken spezielle Heizrohre eingesetzt werden.

Die Standorte und speziellen Anforderungen von den sehr empfindlichen Orgeln, Holzaltären etc. sind dabei auch hier zu berücksichtigen.

Trotz des relativ hohen Energiesparpotentials ist die Wirtschaftlichkeit von Fall zu Fall zu betrachten und nachzuweisen.

2.3.1. Infrarot-Strahler mit Erdgasbrenner

Als denkbare Lösung bei Sanierungen sind  z. B. Infrarot-Hell- und Dunkelstrahler mit eingebauten Erdgasbrenner und Abgassystem anzusehen.

- Infrarot-Hellstrahler für Raumhöhen ab 5 m

- Infrarot-Dunkelstrahler für Raumhöhen ab 3,5 m

Das Hauptproblem besteht aber hier grundsätzlich noch in der Akzeptanz durch die Kirchenbesucher.

Trotz des relativ hohen Energiesparpotentials ist die Wirtschaftlichkeit von Fall zu Fall zu betrachten und nachzuweisen.

2.3.2. Elektro-Heizstrahler

Elekro-Heizungen (Wärmeerzeugung durch einen elektrischen Widerstand) gehören z. Z. nicht gerade zu den empfohlen und von EnEV u. a. umworbenen Heizsystemen (den EVUs würde es allerdings sehr passen!).

Technisch betrachtet ist ein im Infrarotbereich arbeitender Heizstrahler, der bei Bedarf sofort angenehme Strahlungswärme (Behaglichkeit) erzeugt und außerdem noch

- die geringsten Investkosten überhaupt verursacht,

- einfach über Elektrokabel fast an jeder Stelle auch

   nachträglich zu installieren ist,

eigentlich nahezu die Ideallösung zur Nachrüstung in Kirchen.

Der einzige Nachteil, er wird mit teurem Strom betrieben. Bei klassischer Erzeugung im Kohle-Kraftwerk ist Strom unbestritten die teuerste Energie.

Die Anwendung unter den besonderen Bedingungen in Kirchen (z. B. nur geringe Betriebsstunden) ist jedoch durchaus immer noch diskutabel.

Also ist es in der Praxis für die meisten Kirchen, die wenig Investmittel zur Verfügung haben, eine praktikable, bezahlbare und schnell umsetzbare Maßnahme.

Besonders wenn die Strahler speziell nur unter die Kirchenbänke montiert werden, ergibt das auch heute noch u. U. eine ganz passable Lösung, trotz des teuren Stroms.

Die Heizstrahler zusätzlich noch an den Wänden zu installieren, ist nur in Ausnahmefällen zu empfehlen.

Die Wirtschaftlichkeit kann durch die sehr geringen Investkosten u. U. besser sein als bei vielen anderen Systemen und sollte vorher grundsätzlich berechnet werden.

Mehr Infos unter Grundlagen Heiztechnik > Wärmeabgabesysteme

Richtige Auswahl und korrekter Einbau von Schwerkraftumlaufsperren und Rückflussverhinderern

In vielen hydraulischen Anwendungsbereichen verhindern diese Armaturen ungewollte Rückströmungen oder durch Dichteunterschiede ausgelöste Zirkulationen.

Bauteile

Die relativ einfache Messing-Armatur (Temperaturbereich bis 130 °C) besteht nur aus wenigen Teilen:

- Gehäuse

- Abschlusskörper

- Federkappe und Feder

Aufgaben

- Rückflusssperre

- Schwerkraftumlaufsperre

- Druckentlastungs- oder Überdruckventil

- Belüftungsventil bzw. als Vakuumbrecher

- Kurzschlusssperre

- Ansaugfußventil

- Überströmventil

Dimensionierung

In d. R. werden Rückflussverhinderer nach vorhandenen Rohrleitungsnennweiten dimensioniert und den Abmessungen des Pumpendruckstutzens etc. angepasst.

Oft wird jedoch nicht überprüft, ob der Rückflussverhinderer dann auch in Vollöffnung gelangt oder nicht.

Da aber der Öffnungsgrad eines Rückflussverhinderers volumenstromabhängig ist, können bei Nichtbeachtung in der Praxis Probleme auftreten:

Überdimensionierung (zu geringer Volumenstrom)  ->

Klappergeräusche oder auch summende Töne hoher Frequenz und evtl. erhöhter Verschleiß.

Erforderliche Angaben für Auswahl

- Anschlussart (Gewinde oder Flanschnorm)

- Druckstufe

- geplante DN

- Werkstoff

- Einbauort

- Einbaulage/Strömungsrichtung (bei senkrechten Leitungen)

- Dichtheit am Abschluss

- evtl. Abnahmen oder zusätzliche Prüfungen

- Betriebsdaten (Medium, Dichte, Betriebsdruck und -temperatur,

  Volumenstrom)

Nach den Betriebsdaten wird die Nennweite bestimmt. Mit einer Nennweite kann nur ein bestimmter Bereich abgedeckt werden.

Dabei gilt es zwischen einen noch vertretbaren Druckverlust und dem Öffnungsgrad des Ventilkörpers abzuwägen.

Bei Einsatz als Schwerkraftumlaufsperre muss ein Öffnungsdruck von ca. 5-10 mbar durch Federkraft gehalten werden.

Quelle: M. Hobbensiefken, IKZ-HAUSTECHNIK 8/2008, www.gestra.de

Freier Auslauf bei thermischer Ablaufsicherung

Füllwasserqualität für Heizungsanlagen

Nach DIN EN 1717 muss ein freier Auslauf über einen Entwässerungsgegenstand (z. B. Trichter) durch vollkommene Trennung (> 20 mm freier, ungehinderter Abstand zwischen der Unterkante der Entleerung eines Apparates oder Installation und der Oberkante des Entwässerungsgegenstandes) oder Belüftungsöffnungen erfolgen.

Der in der Praxis häufig gemachte Fehler, dass das Rohrende in den Trichter hineinragt, ist somit nicht zulässig.

Quelle: IKZ 5/2008

Bestimmung der Wasserhärte

Bei der Befüllung der Heizungsanlage sollte die Wasserhärte des örtlichen Trinkwassers mit einem Leitfähigkeitsmessgerät überprüft werden.

Generell steigt mit der Wasserhärte (°dH) der Neutralsalzgehalt (Sulfat und Clorid) im Wasser an, der die Leitfähigkeit (µs/cm) maßgeblich beeinflusst.

Eine Härtebestimmung für die Gesamthärte über die Leitfähigkeit kann nur empirisch ermittelt werden (gilt nur für normales Trinkwasser):

Trägt man in einem Diagramm die Leitfähigkeit verschiedenen Wässer gegen deren Gesamthärte auf, und legt eine Regressionsgerade durch, so erhält man eine Ursprungsgerade mit einer Steigung von 30 bis 35.

Die Gesamthärte ist direkt nicht messbar und muss ermittelt werden:

Faustformel: Härte (°dH) = Leitfähigkeit (µs/cm) : 30

Quelle: IKZ 5/2008

Für wesentlich mehr Informationen stehen wir Ihnen mit einer persönlichen Fachberatung jederzeit gerne zur Verfügung.

Themen im > Archiv:

· Hydraulische Weiche

· Systemtrennung

· Kombiniertes Verteilersystem für Warmwasser und Zirkulation

· Einzelraumthermostat zum Nachrüsten in Fußbodenheizungen

· Absenkung der Rücklauftemperatur bei Brennwertkesseln

· Optimaler Einsatz von Brennwerttechnik, selbst im Altbau

  und bei Zweikreisanlagen

· Verwendung alter vorhandener Festbrennstoffkessel zum Beiheizen

  mit Holz in Kombination mit einem Öl-/Gaskessel

Weiter/zurück zu Grundlagen

*) nicht mehr aktuell