Laborversuch Wärmeleistung von Heizflächen – Heizkörperkennlinie Kurzbericht 23.04.2015 Gruppe 5 René Fritz Marius Wolf Jannis Reich Sergey Romanov Dominik Neuberger Lisa Hahn Versuchsziel Experimentelle Ermittlung der Kennlinie eines Heizkörpers, wodurch sich die Wärmeleistung des Heizkörpers als Funktion seiner Übertemperatur darstellen lässt. Mit dieser Kennlinie kann die Wärmeleistung für verschiedene Systemtemperaturen bestimmt werden. Anhand der Heizkörperkennlinien können verschiedene Heizkörpertypen und -arten miteinander verglichen werden. Anlagenschema Versuchsaufbau: Ein Heizungskreis welcher sein Warmwasser über einen Speicher bezieht, dieser wird wiederum durch ein Wärmeerzeuger, mit elektrisch beheizten Stäben, mit Warmwasser versorgt. Eine Besonderheit in diesem Heizkreis ist die Zirkulationsleitung, die so nicht üblich ist. Die Zirkulation hat den Zweck stetig die hohen Temperaturen zu halten und zu gewährleisten, dass nur kleine Schwankungen im Testzeitraum entstehen. Außerdem sind vor dem Eintritt in den Heizkörper (Vorlauf) und nach dem Austritt aus dem Hk (Rücklauf) Temperaturfühler angebracht. Zusätzlich im Rücklauf ist ein MID (Magnetisch induktiver Durchflussmesser) angebracht, mithilfe der Durchfluss bestimmt wird. Der im Test verwendete Heizkörper wurde wechselseitig angeschlossen, das bedeutet: Die Vorlaufseite ist oben angschlossen und der Rücklauf ist gegenüberliegend und unten angeschlossen. Heizkörperdaten Hersteller: Kermi; Typ: 22; Bauhöhe: H = 600 mm; Baulänge: L = 1200 mm; spez. Norm-Wärmeleistung: φSL = 1666 W/m; n = 1,2930; Sk = 0,20; np = 0,70. Norm-Wärmeleistung: ܳሶ = ∙ ܮφௌ = 1200 ݉݉ ∙ 1666 = 1999,2 ܹ ௐ Normwasserstrom: ݉ሶ = ொሶ ∙ଵ = Konstante des Heizkörpers: = ܥ ଵଽଽଽ,ଶ ௐ ଵ,ଵଷହ ொሶ ହ = ೈ∙ ∙ଵ ೖ∙಼ ଵଽଽଽ,ଶ ହభ,మవయబ = 171,826 = 12,708 Berechnungen Messpunkt 0: 0 Vorlauftemperatur: ϑV = 55,24°C Rücklauftemperatur: ϑR = 49,63°C Standardabweichung Vorlauftemperatur:ܵణ = 0,04°C Standardabweichung Rücklauftemperatur:ܵణோ = 0,05°C Lufttemperatur: ϑL = 19,58°C Standardabweichung Lufttemperatur: ܵణ = 0,11°C Wasserstrom: ݉ሶ = 171,82 Standardabweichung Wasserstrom: ܵሶ = 0,40 Relative Standardabweichung Wasserstrom: ܵሶ = Relative Abweichung von Normwasserstrom: ݂ሶ = Luftdruck: p = 1015,6 mbar ௌሶ ሶ = ሶ ି ሶ ሶ ೖ ೖ ଵଵ,଼ଶ = ,ସ = 0,002328 = 0,233% ೖ ೖ ିଵଵ,଼ଶ ೖ ଵଵ,଼ଶ ଵଵ,଼ଶ = -0,0035% Logarithmische Übertemperatur: ∆ߴ = Mittlere Wassertemperatur: ϑm = ణೇ ାణೃ ଶ ణೇ ିణೃ ഛ షഛ ୪୬ ೇ ಽ ഛೃ షഛಽ = Spezifische Wärmekapazität: c = 1,1611 = ହହ,ଶସ°େିସଽ,ଷ°େ ఱఱ,మర°ి షభవ,ఱఴ°ి రవ,లయ°ిషభవ,ఱఴ°ి ୪୬ ହହ,ଶସ°େିସଽ,ଷ°େ ଶ = 32,78 ܭ = 52,435°C ௐ Gemessene Wärmeleistung: ܳሶ = ݉ሶܿሺߴ − ߴோ ሻ = 171,82 1119,196 ܹ ∙ 1,1611 ௐ ∙ ሺ55,24°C − 49,63°Cሻ = Korrigierte Wärmeleistung: ܳሶ = ܳሶ ቂܵ + ሺ1 − ܵ ሻ ∙ ሺ బ ሻ ቃ = =1119,196 ܹ ∙ 0,20 + ሺ1 − 0,20ሻ ∙ Absolute Messunsicherheit: ݑொሶ = ඥሺܿ ∙ ሺߴ − ߴோ ሻ ∙ ݑሶ ሻଶ + 2 ∙ ሺ݉ሶ ∙ ܿ ∙ ݑణ ሻଶ = ටቀ1,1611 ௐ ଵଵଷ,ଶହ , ቀ ଵଵହ, ቁ ൨ ∙ ሺ55,24°C − 49,63°Cሻ ∙ 1,7182 Messpunkt 1: 1 ଶ ቁ = 1117,75 ܹ + 2 ∙ ቀ171,82 ∙ 1,1611 ௐ ଶ ∙ 0,2 ܭቁ = 57,53 ܹ Vorlauftemperatur: ϑV = 85,43°C Rücklauftemperatur: ϑR = 74,06°C Standardabweichung Vorlauftemperatur:ܵణ = 0,07°C Standardabweichung Rücklauftemperatur:ܵణோ = 0,06°C Lufttemperatur: ϑL = 22,57°C Standardabweichung Lufttemperatur: ܵణ = 0,03°C Wasserstrom: ݉ሶ = 170,19 Standardabweichung Wasserstrom: ܵሶ = 0,27 Relative Standardabweichung Wasserstrom: ܵሶ = Logarithmische Übertemperatur: ∆ߴ = Mittlere Wassertemperatur: ϑm = ణೇ ାణೃ ଶ ణೇ ିణೃ ഛ షഛ ୪୬ ೇ ಽ ഛೃ షഛಽ = ೖ ೖ ଵ,ଵଽ = ,ଶ ఴఱ,రయ°ి షమమ,ఱళ°ి ళర,బల°ిషమమ,ఱళ°ి ୪୬ = 0,001586 = 0,159% ೖ ೖ ିଵଵ,଼ଶ ೖ ଵଵ,଼ଶ ଵ,ଵଽ ଼ହ,ସଷ°େିସ,°େ ଼ହ,ସଷ°େିସ,°େ ଶ ௐ Spezifische Wärmekapazität: c = 1,1624 = = ሶ ି ሶ ሶ Relative Abweichung von Normwasserstrom: ݂ሶ = Luftdruck: p = 1015,6 mbar ௌሶ ሶ = 56,98ܭ = 79,745°C =-0,95% Gemessene Wärmeleistung: ܳሶ = ݉ሶܿሺߴ − ߴோ ሻ = 170,19 2249,31 ܹ ∙ 1,1624 ௐ ∙ ሺ85,43°C − 74,06°Cሻ = Korrigierte Wärmeleistung: ܳሶ = ܳሶ ቂܵ + ሺ1 − ܵ ሻ ∙ ሺ బ ሻ ቃ = =2249,31 ܹ ∙ 0,20 + ሺ1 − 0,20ሻ ∙ ଵଵଷ,ଶହ , ቀ ଵଵହ, ቁ ൨ Absolute Messunsicherheit: ݑொሶ = ඥሺܿ ∙ ሺߴ − ߴோ ሻ ∙ ݑሶ ሻଶ + 2 ∙ ሺ݉ሶ ∙ ܿ ∙ ݑణ ሻଶ = ටቀ1,1624 ௐ ∙ ሺ85,43°C − 74,06°Cሻ ∙ 1,7019 ଶ ቁ = 2246,39 ܹ + 2 ∙ ቀ170,19 ∙ 1,1624 ௐ ଶ ∙ 0,2 ܭቁ = 60,31 ܹ Rechnerische Auswertung ܳሶெ = ሺ1117,75 ± 57,53ሻ ܹ ܳሶெଵ = ሺ2246,39 ± 60,31ሻ ܹ ∆ߴெ = 32,78 ܭ ∆ߴெଵ = 56,98ܭ ݊= =ܥ ொሶಾುబ ሻ ொሶಾುభ log ሺ ∆ణ log ሺ∆ణಾುబ ሻ ಾುభ = ଵଵଵ,ହ log ሺ ଶଶସ,ଷଽ ሻ ଷଶ,଼ log ሺ ହ,ଽ଼ ሻ = 1,2625 ܳሶெ 1117,75 = 13,642 = 32,78ଵ,ଶଶହ ∆ߴெ Gleichung für die Heizkennlinie: = ݕ13,642ݔଵ,ଶଶହ Grafische Auswertung Grafische Auswertung: Berechnung der X-/Y-Werte: Gemittelte VL-/RL – Temperatur - Raumtemperatur= Übertemperatur (hier: 50°C vorrausgesetzt) X-Wert für die Übertemperatur: = ݔሺlogሺ50ሻ − 1ሻ ∙ 15ܿ݉ = ݔ10,48 ܿ݉ Selbe Verfahren für ∆ߴெ = 32,78 ܭ = ݔሺlogሺ32,775ሻ − 1ሻ ∙ 15ܿ݉ ∆ߴெଵ = 56,98ܭ = ݔሺlogሺ56,99ሻ − 1ሻ ∙ 15ܿ݉ = ݔ7,73 ܿ݉ = ݔ11,33 ܿ݉ Die Y-Werte ergeben sich aus den entsprechenden Wärmeleistungen, die zuvor ausgerechnet wurden. ∆ߴெ = 32,78 ܭ ;ܳሶெ = 2246,39ܹ 2246,39 ∆ߴெଵ = 56,98ܭ ;ܳሶெଵ = 1117,75ܹ Die Y-Werte werden nach dem gleichen Vorgehen berechnet.