Im Rahmen dieser Arbeit sollen Varianten der Beheizung und Klimatisierung einer Vertriebsniederlassung, bestehend aus Lagerhalle und Büroräumen, gegenübergestellt werden. Besonderes Augenmerk soll auf die fehlende Klimatisierung der Büroräume und Beheizung der Halle sowie auf den Einsatz regenerativer Energien gelegt werden.
Der erste Teil der Diplomarbeit beeinhaltet die Ermittlung der Grundlagen für die anschließende Projektierung der Anlagen sowie die Berechnung des Energieverbrauchs. Im wesentlichen zählen hierzu die Normheizlast- und Kühllastberechnung und die Berechnung des Jahresheizwärme- und Jahreskältebedarfs.
Im zweiten Teil werden Varianten der Wärme- und Kälteerzeugung aus technischer Sicht vorgestellt. Aufgrund steigender Energiepreise und von Umweltaspekten soll hierbei verstärkt der Einsatz regenerativer Energien berücksichtigt werden.
Im dritten Teil erfolgt die konkrete Projektierung ausgewählter Varianten der Wärmeerzeugung, Wärmeübertragungssysteme der Lagerhalle sowie der Kühlung des Bürogebäudes.
Abschließend werden für die ausgewählten Varianten der Energieverbrauch sowie die Investitions- und Betriebskosten ermittelt und verglichen.
Inhaltsverzeichnis
1. Vorwort
2. Ermittlung der Gebäudekennwerte
2.1. Berechnung der Norm-Heizlast
2.2. Jahres-Heizwärmeverbrauch
2.3. Kühllastberechnung nach VDI 2078
2.4. Berechnung des Jahreskältebedarfs
3. Systeme zur Wärmeerzeugung
3.1. Auswahl des Energieträgers
3.2. Heizwert- / Brennwertkessel
3.3. Wärmepumpe
3.3.1. Wärmequelle Grundwasser
3.3.2. Wärmequelle Erdreich
3.3.3. Wärmequelle Luft
3.4. Pellet-Kessel
3.5. Blockheizkraftwerke (BHKW)
4. Systeme der Kälteerzeugung
4.1. Kompressionskälteanlagen
4.2. Absorptionskälteanlagen
4.3. Sorptionsgestützte Kühlung
4.4. Passive Kühlung von Gebäuden
5. Vergleich Systeme der Wärme- und Kälteübertragung
5.1. Wärmeübertragung Bürogebäude
5.2. Vergleich Wärmeübertragungssysteme der Lagerhalle
5.2.1. Lufterhitzer
5.2.2. Deckenstrahlplatten
5.2.3. Torluftschleieranlagen
5.3. Verteiler
5.4. Kälteübertragung
6. Projektierung Wärmeerzeugungsanlagen
6.1. Wärmepumpe
6.1.1. Erdkollektoren
6.1.2. Erdsonden
6.1.3. Sole-Umwälzpumpe
6.1.4. Pufferspeicher
6.2. Pelletkessel
6.2.1. Kessel
6.2.2. Sicherheitstechnische Ausrüstung
6.2.3. Pufferspeicher
6.2.4. Pelletlagerraum
6.2.5. Abgasanlage
6.3. Kessel zur Beheizung der Lagerhalle
6.4. BHKW
7. Projektierung der Wärmeübertragungssysteme für die Lagerhalle
7.1. Lufterhitzer
7.2. Deckenstrahlplatten
7.3. Torluftschleieranlagen
8. Projektierung Kühlung des Bürogebäudes
8.1. Kälteübertragung
8.2. Passive Kühlung mittels Wärmepumpe
8.3. Kompressionskälteanlage
8.4. Absorptionskälteanlage
9. Energie- und Wirtschaftlichkeitsbetrachtungen
9.1. Beheizung des Bürogebäudes
9.1.1. Pelletkessel und Brennwertkessel
9.1.2. Wärmepumpe und Brennwertkessel
9.1.3. Brennwertkessel
9.2. Beheizung der Lagerhalle
9.3. Kühlung des Bürogebäudes
9.3.1. Kompressionskälteanlage
9.3.2. Absorptionskälteanlage
9.3.3. Passive Kühlung mit Wärmepumpe
10. Fazit
10.1. Beheizung des Bürogebäudes
10.2. Beheizung der Lagerhalle
10.3. Kühlung des Bürogebäude
11. Anhang Teil 1
11.1. Selbständigkeitserklärung
11.2. Literaturverzeichnis
12. Anhang Teil 2
12.1. Berechnung der Norm-Heizlast
12.1.1. Vereinfachte Berechnungsmethode
12.1.2. Meteorologische Daten
12.1.3. Innentemperaturen, Luftwechselrate und Zusatzheizleistung
12.1.4. Norm-Transmissionswärmeverluste
12.1.4.1. U-Werte
12.1.4.2. Wärmeverluste an das Erdreich
12.1.5. Norm-Lüftungswärmeverluste
12.1.6. Formblätter
12.1.7. Norm-Heizlastberechnung für hohe Räume und große Bauten
12.1.8. Heizlastbestimmung nach DVGW Arbeitsblatt 638/II
12.1.9. Ergebnisse der Heizlastberechnung
12.1.10. Berechnung der U-Werte
12.1.11. Heizlastberechnung
12.2. Jahres-Heizwärmeverbrauch
12.2.1. Bürogebäude
12.2.2. Lagerhalle
12.3. Kühllastberechnung nach VDI 2078
12.3.1. Innere Kühllast
12.3.2. Äußere Kühllast
12.3.3. Kühllastberechnung des Bürogebäudes
12.3.3.1. Gebäudedaten, Vorgabewerte
12.3.3.2. Berechnung
12.4. Berechnung des Jahreskältebedarfs
12.5. BHKW Wirtschaftlichkeitsberechnung
12.6. Dimensionierung Abgasanlage
12.7. Berechnung Raumluftzustand
12.8. Globalstrahlung in Deutschland
12.9. Zeichnungen
Zielsetzung & Themen
Diese Arbeit zielt darauf ab, ein effizientes und wirtschaftliches Energiekonzept für eine Vertriebsniederlassung, bestehend aus einer Lagerhalle und einem Bürogebäude, zu entwickeln und dabei den Einsatz regenerativer Energien zu prüfen.
- Analyse und Berechnung von Heiz- und Kühllast sowie Jahresenergiebedarf.
- Technischer und wirtschaftlicher Vergleich verschiedener Wärme- und Kälteerzeugungssysteme.
- Projektierung der optimierten Anlagen für die Beheizung der Lagerhalle und die Kühlung des Bürogebäudes.
- Untersuchung von Investitions- und Betriebskosten zur Amortisationsanalyse.
Auszug aus dem Buch
3.3.1 Wärmequelle Grundwasser
Mit der Nutzung des Grundwassers als Wärmequelle aus einer vertretbaren Tiefe erreicht man die höchsten Jahresarbeitszahlen!
Grundwasser ist ganzjährig verfügbar. Die Temperatur beträgt 7 bis 12 °C. Zur Erschließung werden ein Förderbrunnen für die Entnahme des Grundwassers und ein Schluckbrunnen, über den das von der Wärmepumpe abgekühlte Wasser wieder zugeführt wird, benötigt. Allgemein ergibt sich eine Fördermenge von 0,3 m³/h je kW Verdampferleistung bei einer Temperaturänderung von 3 K.
Der Schluckbrunnen muss 10 – 15 m in Fließrichtung hinter dem Förderbrunnen gebohrt werden, um einen Strömungskurzschluss zu vermeiden.
Die Nutzung des Grundwassers ist nicht immer möglich. Es ist ein Genehmigungsverfahren durch die untere Wasserbehörde erforderlich. Mit einer Wasseranalyse muss die Verträglichkeit des Grundwassers für den Verdampfer bzw. Wärmeübertrager geprüft werden. Außerdem ist eine Grundwasserentnahme aus größeren Tiefen von ca. 15 m bei Wärmepumpen bis 30 kW nicht wirtschaftlich [19].
Zusammenfassung der Kapitel
2. Ermittlung der Gebäudekennwerte: Ermittlung der Grundlagen durch Normheizlast- und Kühllastberechnungen sowie Ermittlung des Jahresheizwärme- und Kältebedarfs.
3. Systeme zur Wärmeerzeugung: Analyse verschiedener Energieträger und Erzeugungssysteme wie Kessel, Wärmepumpen und BHKW unter Berücksichtigung regenerativer Ansätze.
4. Systeme der Kälteerzeugung: Vorstellung technischer Ansätze zur Kälteerzeugung, inklusive Kompressions- und Absorptionsanlagen sowie passiver Kühlmöglichkeiten.
5. Vergleich Systeme der Wärme- und Kälteübertragung: Gegenüberstellung verschiedener Übertragungssysteme wie Lufterhitzer, Deckenstrahlplatten und Torluftschleieranlagen hinsichtlich Effizienz und Behaglichkeit.
6. Projektierung Wärmeerzeugungsanlagen: Detaillierte Planung der ausgewählten Erzeugungsanlagen für das Bürogebäude und die Lagerhalle.
7. Projektierung der Wärmeübertragungssysteme für die Lagerhalle: Konkrete Auslegung der Beheizung der Halle unter Berücksichtigung von Lufterhitzern und Deckenstrahlplatten.
8. Projektierung Kühlung des Bürogebäudes: Planung der Kälteverteilung für das Bürogebäude unter Nutzung vorhandener Ventilatorkonvektoren oder neuer Kassettengeräte.
9. Energie- und Wirtschaftlichkeitsbetrachtungen: Ermittlung und Vergleich von Energieverbrauch sowie Investitions- und Betriebskosten der untersuchten Varianten.
10. Fazit: Zusammenfassende Bewertung der Ergebnisse zur Beheizung und Kühlung der Niederlassung.
Schlüsselwörter
Heizlastberechnung, Kühllast, Wärmepumpe, Brennwertkessel, Pelletkessel, BHKW, Deckenstrahlplatten, Absorptionskälteanlage, passive Kühlung, Energieeinsparung, Wirtschaftlichkeit, Amortisation, Primärenergiebedarf, Anlagentechnik, Gebäudeautomation.
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Diplomarbeit grundsätzlich?
Die Arbeit befasst sich mit der Konzeption und Optimierung der Beheizung und Klimatisierung einer bestehenden Vertriebsniederlassung, bestehend aus einer Lagerhalle und einem Bürogebäude.
Welche zentralen Themenfelder stehen im Fokus?
Die Untersuchung konzentriert sich auf die energetische Optimierung durch den Einsatz regenerativer Energien, die Senkung des Energieverbrauchs und die Steigerung des thermischen Komforts.
Was ist das primäre Ziel der Arbeit?
Das primäre Ziel ist es, unter verschiedenen technisch umsetzbaren Systemvarianten die wirtschaftlichste Lösung für Heizung und Kühlung der Niederlassung zu identifizieren.
Welche wissenschaftlichen Methoden werden angewendet?
Es werden anerkannte Berechnungsverfahren nach DIN EN 12831 (Heizlast), VDI 2078 (Kühllast) und VDI 2067 (Wirtschaftlichkeit und Energieverbrauch) angewendet.
Was wird im Hauptteil der Arbeit behandelt?
Im Hauptteil werden verschiedene Systeme zur Wärme- und Kälteerzeugung sowie Übertragung technisch und wirtschaftlich verglichen und für das konkrete Objekt detailliert projektiert.
Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Arbeit?
Die zentralen Begriffe sind Heizlastberechnung, Wärmepumpe, Brennwerttechnik, Pelletheizung, Deckenstrahlplatten, Absorptionskühlung und Wirtschaftlichkeitsbetrachtung.
Warum ist eine Dämmung des Sockels der Lagerhalle laut Autor sinnvoll?
Aufgrund der hohen Energieeinsparpotenziale und der zu erwartenden steigenden Energiepreise ist die Sockeldämmung trotz der anfänglichen Investitionskosten aus wirtschaftlicher Sicht langfristig empfehlenswert.
Warum wird der Einsatz eines BHKW in der Niederlassung kritisch bewertet?
Ein wirtschaftlicher Betrieb ist bei dem gegebenen Strom- und Wärmebedarf sowie den aktuellen Energiepreisen nicht gegeben, da die Amortisationszeiten die Lebensdauer der Anlage überschreiten würden.
- Quote paper
- Dipl.- Ing. Stefan Jähn (Author), 2006, Beheizung und Kühlung einer Vertriebsniederlassung. Projektierung, Varianten und Konzept., Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/60123
