Bedarfsorientierte Raumwärmeversorgung durch dynamische Elektroflächenheizsysteme

Wriske, Jochen; Lucas, Klaus

doi:26864

Bedarfsorientierte Raumwärmeversorgung durch dynamische Elektroflächenheizsysteme = Room heat supply based on the momentary need

Wriske, Jochen (Author)

2005

Verantwortlichkeitsangabevorgelegt von Jochen Wriske

ImpressumAachen : Publikationsserver der RWTH Aachen University 2005

UmfangII, 154 S. : Ill., graph. Darst.

Aachen, Techn. Hochsch., Diss., 2005

Genehmigende Fakultät
Fak04

Hauptberichter/Gutachter
Lucas, Klaus (Thesis advisor)

Tag der mündlichen Prüfung/Habilitation
2005-08-08

Online
URN: urn:nbn:de:hbz:82-opus-12672
URL: https://publications.rwth-aachen.de/record/52080/files/Wriske_Jochen.pdf

Einrichtungen

Fakultät für Maschinenwesen (400000)

Inhaltliche Beschreibung (Schlagwörter)
Raumwärme (Genormte SW) ; Wärmebedarf (Genormte SW) ; Strahlungsheizung (Genormte SW) ; Behaglichkeit (Genormte SW) ; Numerische Strömungssimulation (Genormte SW) ; Ingenieurwissenschaften (frei) ; Thermische Gebäudesimulation (frei) ; Wandheizung (frei) ; TRNSYS, Überheizeffekte (frei) ; thermal simulation (frei) ; room heating systems (frei) ; dynamic heating (frei)

Thematische Einordnung (Klassifikation)
DDC: 620

Kurzfassung
Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Bewertung von Heizsystemen vor dem Hintergrund einer nutzungs- und bedarfsorientierten Wärmebereitstellung im Gebäude. Wegen der damit verbundenen zeitlichen und örtlichen Schwankungen der Raumtemperaturen ergeben sich unvermeidbare Überheizeffekte, deren Art und Größe jedoch entscheidend von dem verwendeten Heizsystem abhängt. Auf der Basis von Kriterien zur Bewertung dieser Überheizeffekte (Strahlungsverteilung, Dynamik in der Wärmebereitstellung) wurde ein für die bedarfsorientierte Beheizung optimiertes dynamisches Elektroflächenheizsystem konzeptionell entwickelt. Die Hauptmerkmale dieses Systems sind die, bezogen auf die Raumumschließungsflächen, großen Heizflächenanteile, die niedrigen Heizflächenübertemperaturen und der nahezu speichermassefreie Aufbau des Systems.Die Untersuchung des Strahlungstemperaturfelds im Raum bezüglich der Auswirkungen auf den Nutzer wurde unter Verwendung von CFD-Simulationen vorgenommen, um Aussagen über die mittlere Strahlungstemperatur der Umschließungsflächen, die Strahlungstemperaturasymmetrie, und den empfundenen thermischen Komfort ableiten zu können. Weiterhin wurde die Größe der Verluste des dynamischen Flächenheizsystems auf Grund zeitlicher Überheizeffekte mittels eines Verfahrens der thermischen Gebäudesimulation am Einzelraum und innerhalb einer Wohneinheit mit mehreren unterschiedlich genutzten Räumen bestimmt und im Vergleich zu etablierten Heizsystemen bewertet. Dabei wurden verschiedene Szenarien der Raumbeheizung und -lüftung berücksichtigt. Es konnte gezeigt werden, dass das Lüftungsverhalten des Nutzers einen erheblichen Einfluss auf den Jahresheizenergiebedarf hat und insbesondere die Kombination von bedarfsorientierter Beheizung und Lüftung bei dynamischen Flächenheizsystemen zu signifikanten Einsparungen führen, die aus der exakten Anpassung der Beheizung an das Nutzerverhalten resultieren.

This thesis deals with the valuation of heating systems with respect to providing heat in rooms based on the momentary need. Due to the temporal and local changes in the room temperature there are unavoidable effects of overheating, whose kind and size significantly depend on the current heating system. Based on criteria for evaluating these effects of overheating (radiative distribution, dynamics in the heat supply) an optimized dynamic electrical area-heating system was developed as a concept. The main characteristics of this system are the relatively large heating areas in comparison with the room interior surface area, their low overtemperatures and a composition of the heating elements that is nearly free of storage mass.The investigation of the radiative temperature field within the room with regard to the effect on the user was carried out by using CFD simulations to derive information on the mean radiative temperature of the interior surface area, the radiative temperature asymmetry, and the thermal comfort experienced. In addition, the amount of losses for the dynamic area-heating system caused by temporal overheating effects was ascertained by carrying out thermal building simulations for a single room and for a living unit with several rooms used differently. These results were evaluated in comparison to standard heating systems. Different scenarios of heating and ventilation were taken into account. It was shown that the user’s type of ventilation has a great influence on the amount of heat required annually and that especially a combination of heating and ventilating based on momentary needs leads to significant economies that result from the exact adaptation of heating to the user’s behavior.

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