Table Of ContentII
Baukonstruktionen
Band 15
Herausgegeben von
Anton Pech
III
Anton Pech
Klaus Jens
Heizung und Kühlung
unter Mitarbeit von
Johann Harm
IV
Dipl.-Ing. Dr. techn. Anton Pech
Dipl.-Ing. Dr. Klaus Jens
Wien, Österreich
unter Mitarbeit von
Dipl.-Ing. Johann Harm
St. Pölten, Österreich
Der Abdruck der zitierten ÖNORMen erfolgt mit Genehmigung des Österreichischen
Normungsinstitutes, Heinestraße 38, 1020 Wien.
Benutzungshinweis: ON Österreichisches Normungsinstitut, Heinestraße 38, 1020 Wien,
Tel.++43-1-21300-805, Fax ++43-1-21300-818, E-mail: [email protected].
Das Werk ist urheberrechtlich geschützt.
Die dadurch begründeten Rechte, insbesondere die der Übersetzung, des Nachdruckes, der
Entnahme von Abbildungen, der Funksendung, der Wiedergabe auf photomechanischem oder
ähnlichem Wege und der Speicherung in Datenverarbeitungsanlagen, bleiben, auch bei nur
auszugsweiser Verwertung, vorbehalten.
© 2005 Springer-Verlag/Wien
Printed in Austria
Die Wiedergabe von Gebrauchsnamen, Handelsnamen, Warenbezeichnungen usw. in diesem
Buch berechtigt auch ohne besondere Kennzeichnung nicht zu der Annahme, dass solche
Namen im Sinne der Warenzeichen- und Markenschutz-Gesetzgebung als frei zu betrachten
wären und daher von jedermann benutzt werden dürften. Produkthaftung: Sämtliche Angaben in
diesem Fachbuch/wissenschaftlichen Werk erfolgen trotz sorgfältiger Bearbeitung und Kontrolle
ohne Gewähr. Insbesondere Angaben über Dosierungsanweisungen und Applikationsformen
müssen vom jeweiligen Anwender im Einzelfall anhand anderer Literaturstellen auf ihre
Richtigkeit überprüft werden. Eine Haftung der Herausgeber, der Autoren oder des Verlages aus
dem Inhalt dieses Werkes ist ausgeschlossen.
Textkonvertierung und Umbruch: Grafik Rödl, 2486 Pottendorf, Österreich
Druck und Bindearbeiten: Druckerei Theiss GmbH, 9431 St. Stefan, Österreich
Gedruckt auf säurefreiem, chlorfrei gebleichtem Papier – TCF
SPIN: 10999912
Mit zahlreichen (teilweise farbigen) Abbildungen
Bibliografische Information Der Deutschen Bibliothek
Die Deutsche Bibliothek verzeichnet diese Publikation in der Deutschen Nationalbibliografie,
detaillierte bibliografische Daten sind im Internet über <http://dnb.ddb.de> abrufbar.
ISSN 1614-1288
ISBN 3-211-21501-8 SpringerWienNewYork
V
VORWORT ZUR 1. AUFLAGE
Die Fachbuchreihe Baukonstruktionen mit ihren 17 Basisbänden stellt eine
Zusammenfassung des derzeitigen technischen Wissens bei der Errichtung von
Bauwerken des Hochbaues dar. Es wird versucht, mit einfachen Zusammenhängen
oft komplexe Bereiche des Bauwesens zu erläutern und mit zahlreichen Plänen,
Skizzen und Bildern zu veranschaulichen. Der vorliegende Band „Heizung und
Kühlung“ aus dem Fachbereich der technischen Gebäudeausrüstung soll zur ange-
messenen und zeitgerechten Berücksichtigung von Heizungs- und Kühlungsanlagen
bei der Gebäudeplanung beitragen. Beschreibungen von Anlagenkomponenten und
deren Funktionsweisen erleichtern das Verständnis für die Vielfalt von Kombinations-
möglichkeiten. Für die angemessene Berücksichtigung baulicher Vorkehrungen in
Vorentwürfen sind Erfahrungsrichtwerte und Auszüge aus EN-Normen angegeben.
Unter dem Thema „Nachhaltigkeit“ wird auf Auswirkungen von Wärmeversorgungssy-
stemen auf die Umweltbelastung hingewiesen und es werden Möglichkeiten natur-
schonender Energienutzungsmethoden aufgezeigt.
VII
N
Fachbuchreihe BAUKONSTRUKTIO EN
Band 1: Bauphysik
Band 2: Tragwerke
Band 3: Gründungen
Band 4: Wände
Band 5: Decken
Band 6: Keller
Band 7: Dachstühle
Band 8: Steildach
Band 9: Flachdach
Band 10: Treppen/Stiegen
Band 11: Fenster
Band 12: Türen und Tore
Band 13: Fassaden
Band 14: Fußböden
Band 15: Heizung und Kühlung
(cid:1) Grundlagen
(cid:1) Wärmeversorgungsanlagen
(cid:1) Abgasanlagen
(cid:1) Kälteversorgungsanlagen
(cid:1) Wärme- und Kälteverteilung
(cid:1) Planung Heizungs-, Kühlungsanlagen
(cid:1) Nachhaltigkeit
Band 16: Lüftung und Sanitär
Band 17: Elektro- und Regeltechnik
IX
INHALTSVERZEICHNIS
150.1 Grundlagen ............................................... 1
150.1.1 Thermische Behaglichkeit ............................ 1
150.1.2 Energieumwandlung ................................ 3
150.1.2.1 Wärmestrahlung ........................... 7
150.1.2.2 Wärmeübergang ........................... 8
150.1.2.3 Wärmeleitung ............................. 8
150.1.2.4 Wärmedurchgang .......................... 9
150.1.2.5 Wärmespeicherung ......................... 9
150.1.2.6 Wärmekonvektion .......................... 10
150.1.2.7 Wasserverdunstung ........................ 10
150.1.3 Temperaturempfindung .............................. 11
150.1.4 Strömungstechnik .................................. 13
150.2 Wärmeversorgungsanlagen ................................... 15
150.2.1 Energieträger und Energienutzung ..................... 15
150.2.2 Feuerungsanlagen .................................. 16
150.2.2.1 Verfeuerung von Biomasse ................... 16
150.2.2.2 Pellets ................................... 17
150.2.2.3 Verfeuerung von Heizöl ..................... 18
150.2.2.4 Verfeuerung von Erdgas ..................... 19
150.2.2.5 Verfeuerung von Flüssiggas .................. 19
150.2.3 Heizkesselanlagen .................................. 20
150.2.4 Fernwärme ........................................ 21
150.2.5 Elektroheizung ..................................... 22
150.2.6 Wärmepumpe ..................................... 23
150.2.7 Aktive Solarenergienutzung ........................... 24
150.2.8 Passive Sonnenenergienutzung ....................... 25
150.3 Abgasanlagen ............................................. 31
150.3.1 Klassifizierung und Kennzeichnung ..................... 32
150.3.2 Allgemeine Anforderungen ........................... 33
150.3.2.1 Standsicherheit und Brandschutz .............. 34
150.3.2.2 Fangquerschnitte .......................... 36
150.3.2.3 Fangsohle ................................ 37
150.3.2.4 Fangmündung ............................. 37
150.3.2.5 Fangaufsätze ............................. 40
150.3.2.6 Reinigungsöffnungen ....................... 41
150.3.2.7 Notrauchfänge ............................ 42
150.3.3 Dimensionierung ................................... 43
150.3.3.1 Berechnungsverfahren ...................... 43
150.3.3.2 Wärmedurchlasswiderstand .................. 45
150.3.4 Ausführungsarten Abgasanlagen ....................... 46
150.3.4.1 Einschalige Fangsysteme .................... ¤6
150.3.4.2 Mehrschalige Fangsysteme .................. 47
150.3.4.3 Feuchtigkeitsunempfindliche Fangsysteme ...... 48
150.3.4.4 Metallfänge ............................... 49
150.3.4.5 Abgasleitungen ............................ 52
150.3.4.6 Luft-Abgas-Systeme ........................ 54
150.3.4.7 Sonderformen der Abgasabführung ............ 55
150.3.5 Konformitäts- und Übereinstimmungsnachweise .......... 57
X Inhaltsverzeichnis
150.3.6 Freistehende Schornsteine ........................... 59
150.3.6.1 Anforderungen an die Berechnung und Bemessung 61
150.3.6.2 Ausführungsarten .......................... 63
150.4 Kälteversorgungsanlagen .................................... 65
150.4.1 Kälteerzeugung .................................... 65
150.4.2 Kältemittel ........................................ 66
150.4.3 Kompressions-Kälteanlagen .......................... 66
150.4.4 Absorptions-Kälteanlagen ............................ 68
150.4.5 Peltier-Kälteanlagen ................................ 70
150.4.6 Wärmepumpen .................................... 71
150.4.7 Fensterklimageräte ................................. 72
150.4.8 Split-Geräte ....................................... 73
150.4.9 Glykol-Rückkühler .................................. 75
150.4.10 Frostschutzmittel ................................... 76
150.4.11 Verdunstungsrückkühler ............................. 76
150.4.12 Kühltürme ........................................ 78
150.5 Wärme- und Kälteverteilung .................................. 87
150.5.1 Rohrleitungen ..................................... 87
150.5.1.1 Heizwasser ............................... 87
150.5.1.2 Kaltwasser ............................... 87
150.5.1.3 Kühlwasser ............................... 88
150.5.1.4 Einrohrsysteme ............................ 88
150.5.1.5 Zweirohrsysteme .......................... 89
150.5.1.6 Leitungen ................................ 89
150.5.1.7 Leitungszubehör ........................... 90
150.5.2 Pumpen .......................................... 95
150.5.3 Ausdehnungsanlagen ............................... 96
150.5.4 Heizkörper ........................................ 97
150.5.5 Kühlgeräte ........................................ 101
150.5.5.1 Ventilatorkonvektoren ....................... 101
150.5.5.2 Kühldecke ................................ 101
150.5.5.3 Kühlbalken ............................... 102
150.5.5.4 Bauteilkühlung ............................ 102
150.6 Planung von Heizungs- und Kühlungssystemen ................... 105
150.6.1 Hydraulische Systeme ............................... 105
150.6.2 Technikräume ..................................... 107
150.6.2.1 Brennstofflagerräume ....................... 108
150.6.2.2 Heizkesselräume .......................... 108
150.6.2.3 Fernwärme-Umformerräume ................. 109
150.6.2.4 Kältemaschinenräume ...................... 110
150.6.2.5 Raumbedarf für Rückkühlanlagen ............. 110
150.6.3 Installationsschächte und -trassen ..................... 111
150.6.4 Ermittlung von Heizlast und Kühllast .................... 111
150.6.5 Heizlastermittlung .................................. 112
150.6.6 Kühllastermittlung .................................. 117
150.6.7 Druckverlustermittlung ............................... 125
150.7 Nachhaltigkeit ............................................. 133
150.7.1 Marktdurchdringung von Energieträgern ................. 133
150.7.2 Volkswirtschaftlich-ökologische Betrachtungsweise ........ 133
150.7.3 Luftschadstoffe ..................................... 134
150.7.4 Zunehmende Strahlenbelastung ....................... 134
150.7.5 Nebenwirkungen fortschrittlicher Energienutzung .......... 135
Inhaltsverzeichnis XI
150.7.6 Grenzen umweltverträglicher Schadstoffbelastungen ....... 137
150.7.7 Strahlungsintensität der Sonne ........................ 138
150.7.8 Flächenbezogener Energieträgerverbrauch .............. 139
150.7.9 Personenbezogener Energieträgerverbrauch ............. 140
Quellennachweis ................................................. 141
Literaturverzeichnis ............................................... 143
Sachverzeichnis ................................................. 149
1
150.1 GRUNDLAGEN
Die technische Gebäudeausrüstung betrifft alle technischen Anlagen, Einrichtungen
und Installationen in Gebäuden, die dem Wohlbefinden von Menschen dienen. Im
Gegensatz zu Fachbereichen, die sich mit der Gestaltung von Gebäudehüllen
befassen, handelt es sich bei der technischen Gebäudeausrüstung um eine verhält-
nismäßig junge Disziplin mit einer Vielfalt unterschiedlicher Themenbereiche. Ihre
mitunter stürmische Entwicklung hat dazu beigetragen, dass sich innerhalb nur eines
Jahrhunderts der Anteil der technischen Gebäudeausrüstung an den Gesamtbauko-
sten eines Gebäudes von etwa 10 bis 15% auf 30 bis 55% erhöht hat.
Abbildung 150.1-01: Themenbereiche der technischen Gebäudeausrüstung
Mit der Gestaltung von Gebäudehüllen werden Innenräume von der Umgebung
abgegrenzt, wobei Raumanordnung, Standfestigkeit, Witterungsbeständigkeit, Bau-
teilbeschaffenheit und optischer Eindruck von besonderer Bedeutung sind. Bei der
Gestaltung von Anlagen, Geräten und Installationen der technischen Gebäudeausrü-
stung stehen deren Funktionen im Mittelpunkt des Interesses von Bauherren,
Projektanten und Nutzern, wobei deren optische Wahrnehmung kaum erwünscht ist.
In den Grundlagen zur technischen Gebäudeausrüstung wird zum Teil auf den
bauphysikalischen Ansätzen des ersten Bandes („Bauphysik“) der Fachbuchreihe
„Baukonstruktionen“ aufgebaut.
150.1.1 THERMISCHE BEHAGLICHKEIT
„Thermische Behaglichkeit“ ist nur eines von mehreren Phänomenen, die „menschli-
ches Wohlbefinden“ beeinflussen können. In Gegensatz zu anderen Behaglichkeits-
phänomenen wie beispielsweise der jeweiligen „psychischen Verfassung“ oder der
„sozialen Situation“, die sich messtechnisch kaum erfassen lassen, kann man dem
Empfinden der „thermischen Behaglichkeit“ folgende physiologisch wirksame Ein-
flussgrößen zuordnen und dafür Messwerte ermitteln.
• Raumlufttemperatur
• Temperatur der Raumumschließungsflächen
• Raumluftfeuchtigkeit
• Lufterneuerungsrate
• Reinheitsgrad der Raumluft.
