Dynamisches Verhalten in Zirkulationskreisen und hydraulischer Abgleich
- Titel
- Dynamisches Verhalten in Zirkulationskreisen und hydraulischer Abgleich
- Autor/in
- Datierung
- 10.06.2022
- Beschreibung
- In dieser Arbeit wird die Warmwasserzirkulation in Bezug auf das Strömungsverhalten und der Temperatur
während dem Wasserbezug an der Entnahmestelle analysiert. Zweck dieser Arbeit ist es Erkenntnisse in
Bezug auf dieses Verhalten aufzuzeigen und eine mögliche Variante für den Hydraulischen Abgleich in
bestehenden Gebäuden zu erarbeiten.
Zurzeit ist wenig über das Verhalten in der Zirkulation bekannt. In einer Diplomarbeit der Berufsschule
Zürich wurde erkannt, dass es möglich ist, dass die Zirkulation während dem Bezug von Wasser eventuell
nicht aufrechterhalten werden kann. Diese Feststellung wird in dieser Arbeit überprüft und die Auswirkungen
auf die Funktionalität und Hygiene in den Zirkulationsleitungen verfolgt und ausgearbeitet. Ebenfalls ist im
Moment ein Hydraulischer Abgleich in bestehenden Bauten auf Grund von fehlenden Plänen und
Berechnungen sehr schwierig. Deshalb stellt sich die Frage wie ein solcher Hydraulischer Abgleich in
bestehenden Gebäuden stattfinden kann.
Um zu Erkenntnissen zu gelangen wurde ein Versuchsaufbau im Labor geplant und umgesetzt. Dieser basiert
auf einem repräsentativen Gebäude mit zwei Warmwassersträngen für welches die Zirkulation ausgelegt
wurde. An diesem Aufbau wurden einige Versuchsreihen durchgeführt um das Strömungsverhalten in der
Zirkulation messen zu können. Um einen vergleich dieser Messwerte zu haben und die Situation in einem
realen Objekt zu überprüfen, wurde eine Feldmessung durchgeführt. Bei dieser wurden die Temperaturen
sowie die Volumenströme mit Hilfe eines Datenloggers über einen Zeitraum von einer Woche erfasst. In den
Laborversuchen wurde herausgefunden, dass fünf Betriebsfälle auftreten können. Diese sind Abhängig vom
Ausflussvolumenstrom und den Druckverhältnissen im System. Bei geringem Vordruck und bei einem gut
aufgeteilten Ausflussvolumenstrom auf die Warmwasserstränge treten die Rückströmungen erst bei einem
höheren Ausflussvolumenstrom auf. In der Feldmessung wurden ebenfalls Rückströmungen festgestellt.
Allerdings nur über einen Strang, da die Ausflussvolumenströme nur sehr gering ausfielen. Die
Ausflussvolumenströme wurden mit der Auslegung verglichen und entsprachen lediglich 30% des
berechneten Wertes. Während des Stresstests wurden die Bewohner aufgefordert möglichst viel Warmwasser
gleichzeitig zu verbrauchen. Während dieses Tests Stellte sich über eine kurze Zeit eine Rückströmung der
gesamten Zirkulation ein. Der Hydraulische Abgleich wurde über die gemessenen Temperaturen ausgeführt.
Ein Zirkulationsstrang hatte eine niedrigere Temperatur. Dieser erhielt zu wenig Wasser, da er einen
grösseren Druckverlust erfährt. Das Abgleichventil am anderen Zirkulationsstrang wurde etwas geschlossen
um den Druckverlust zu erhöhen und die Stränge Abzugleichen.
Aufgrund der Messungen ist davon auszugehen, dass die Rückströmungen in der Realität nur selten über
einen kurzen Zeitraum eintreten. Da dabei Wasser mit einer höheren Temperatur in die Zirkulation fliesst, ist
davon auszugehen, dass es zu keinen Hygienisch kritischen Situationen kommt. Da selbst beim Stresstest
lediglich 75% des Berechneten Spitzenvolumenstroms erreicht wurden, wird empfohlen diese Berechnung zu
überprüfen. Für den Hydraulischen Abgleich wird vorgeschlagen diesen mithilfe von Temperaturmessungen
im Bestand durchzuführen und diese einzuregulieren.
In this work, the hot water circulation is analyzed about the flow behavior and the temperature during the
water withdrawal at the tapping point. The purpose of this work is to provide insights into this behavior and
to develop a possible variant for hydraulic balancing in existing buildings.
At present, little is known about the behavior in circulation. In a diploma thesis of the vocational school in
Zurich, it was recognized that it is possible, that the circulation may not be maintained during the drawing of
water. This finding is being examined in this thesis and the effects on functionality and hygiene in the
circulation lines are being monitored and worked out. Also, hydraulic balancing in existing buildings is
currently very difficult due to the lack of plans and calculations. Therefore, the question arises as to how such
a hydraulic balancing can take place in existing buildings.
To gain insights, a test setup was planned and implemented in the laboratory. This was based on a
representative building with two hot water lines for which the circulation was designed. Several test series
were carried out on this set-up to be able to measure the flow behavior in the circulation. In order to have a
comparison of these measured values and to check the situation in a real object, a field measurement was
carried out. In this case, the temperatures and the volume flows were recorded with the help of a data logger
over a period of one week. In the laboratory tests it was found that five operating cases can occur. These
depend on the outflow volume flow and the pressure conditions in the system. At low upstream pressure and
with a well-distributed outflow volume flow to the hot water lines, the backflows only occur at a higher
outflow volume flow. Backflows were also detected in the field measurement. However, only via one line, as
the outflow volume flows were only very low. The outflow volume flows were compared with the design and
corresponded to only 30% of the calculated value. During the stress test, the residents were asked to consume
as much hot water as possible at the same time. During this test, a backflow of the entire circulation occurred
for a short time. The hydraulic balancing was carried out using the measured temperatures. One circulation
line had a lower temperature. This received too little water because it experienced a greater pressure loss. The
balancing valve on the other circulation line was closed slightly to increase the pressure loss and balance the
lines.
Based on the measurements, it can be assumed that the backflows rarely occur in reality and only over a short
period of time. Since water with a higher temperature flow into the circulation, it can be assumed that no
hygienically critical situations occur. As only 75% of the calculated peak volume flow was achieved even
during the stress test, it is recommended to check this calculation. For the hydraulic balancing, it is suggested
that this be carried out with the help of temperature measurements in the existing building and that these be
adjusted.
- In dieser Arbeit wird die Warmwasserzirkulation in Bezug auf das Strömungsverhalten und der Temperatur
- Urheberrechtshinweis
- Musa Besnik, Hochschule Luzern - Departement Technik & Architektur
HSLU
- Departement
- Studiengang
- Art der Arbeit
- Betreuer/Betreuerin
Werk
- Titel
- Dynamisches Verhalten in Zirkulationskreisen und hydraulischer Abgleich
- Beschreibung
- In dieser Arbeit wird die Warmwasserzirkulation in Bezug auf das Strömungsverhalten und der Temperatur
während dem Wasserbezug an der Entnahmestelle analysiert. Zweck dieser Arbeit ist es Erkenntnisse in
Bezug auf dieses Verhalten aufzuzeigen und eine mögliche Variante für den Hydraulischen Abgleich in
bestehenden Gebäuden zu erarbeiten.
Zurzeit ist wenig über das Verhalten in der Zirkulation bekannt. In einer Diplomarbeit der Berufsschule
Zürich wurde erkannt, dass es möglich ist, dass die Zirkulation während dem Bezug von Wasser eventuell
nicht aufrechterhalten werden kann. Diese Feststellung wird in dieser Arbeit überprüft und die Auswirkungen
auf die Funktionalität und Hygiene in den Zirkulationsleitungen verfolgt und ausgearbeitet. Ebenfalls ist im
Moment ein Hydraulischer Abgleich in bestehenden Bauten auf Grund von fehlenden Plänen und
Berechnungen sehr schwierig. Deshalb stellt sich die Frage wie ein solcher Hydraulischer Abgleich in
bestehenden Gebäuden stattfinden kann.
Um zu Erkenntnissen zu gelangen wurde ein Versuchsaufbau im Labor geplant und umgesetzt. Dieser basiert
auf einem repräsentativen Gebäude mit zwei Warmwassersträngen für welches die Zirkulation ausgelegt
wurde. An diesem Aufbau wurden einige Versuchsreihen durchgeführt um das Strömungsverhalten in der
Zirkulation messen zu können. Um einen vergleich dieser Messwerte zu haben und die Situation in einem
realen Objekt zu überprüfen, wurde eine Feldmessung durchgeführt. Bei dieser wurden die Temperaturen
sowie die Volumenströme mit Hilfe eines Datenloggers über einen Zeitraum von einer Woche erfasst. In den
Laborversuchen wurde herausgefunden, dass fünf Betriebsfälle auftreten können. Diese sind Abhängig vom
Ausflussvolumenstrom und den Druckverhältnissen im System. Bei geringem Vordruck und bei einem gut
aufgeteilten Ausflussvolumenstrom auf die Warmwasserstränge treten die Rückströmungen erst bei einem
höheren Ausflussvolumenstrom auf. In der Feldmessung wurden ebenfalls Rückströmungen festgestellt.
Allerdings nur über einen Strang, da die Ausflussvolumenströme nur sehr gering ausfielen. Die
Ausflussvolumenströme wurden mit der Auslegung verglichen und entsprachen lediglich 30% des
berechneten Wertes. Während des Stresstests wurden die Bewohner aufgefordert möglichst viel Warmwasser
gleichzeitig zu verbrauchen. Während dieses Tests Stellte sich über eine kurze Zeit eine Rückströmung der
gesamten Zirkulation ein. Der Hydraulische Abgleich wurde über die gemessenen Temperaturen ausgeführt.
Ein Zirkulationsstrang hatte eine niedrigere Temperatur. Dieser erhielt zu wenig Wasser, da er einen
grösseren Druckverlust erfährt. Das Abgleichventil am anderen Zirkulationsstrang wurde etwas geschlossen
um den Druckverlust zu erhöhen und die Stränge Abzugleichen.
Aufgrund der Messungen ist davon auszugehen, dass die Rückströmungen in der Realität nur selten über
einen kurzen Zeitraum eintreten. Da dabei Wasser mit einer höheren Temperatur in die Zirkulation fliesst, ist
davon auszugehen, dass es zu keinen Hygienisch kritischen Situationen kommt. Da selbst beim Stresstest
lediglich 75% des Berechneten Spitzenvolumenstroms erreicht wurden, wird empfohlen diese Berechnung zu
überprüfen. Für den Hydraulischen Abgleich wird vorgeschlagen diesen mithilfe von Temperaturmessungen
im Bestand durchzuführen und diese einzuregulieren.
In this work, the hot water circulation is analyzed about the flow behavior and the temperature during the
water withdrawal at the tapping point. The purpose of this work is to provide insights into this behavior and
to develop a possible variant for hydraulic balancing in existing buildings.
At present, little is known about the behavior in circulation. In a diploma thesis of the vocational school in
Zurich, it was recognized that it is possible, that the circulation may not be maintained during the drawing of
water. This finding is being examined in this thesis and the effects on functionality and hygiene in the
circulation lines are being monitored and worked out. Also, hydraulic balancing in existing buildings is
currently very difficult due to the lack of plans and calculations. Therefore, the question arises as to how such
a hydraulic balancing can take place in existing buildings.
To gain insights, a test setup was planned and implemented in the laboratory. This was based on a
representative building with two hot water lines for which the circulation was designed. Several test series
were carried out on this set-up to be able to measure the flow behavior in the circulation. In order to have a
comparison of these measured values and to check the situation in a real object, a field measurement was
carried out. In this case, the temperatures and the volume flows were recorded with the help of a data logger
over a period of one week. In the laboratory tests it was found that five operating cases can occur. These
depend on the outflow volume flow and the pressure conditions in the system. At low upstream pressure and
with a well-distributed outflow volume flow to the hot water lines, the backflows only occur at a higher
outflow volume flow. Backflows were also detected in the field measurement. However, only via one line, as
the outflow volume flows were only very low. The outflow volume flows were compared with the design and
corresponded to only 30% of the calculated value. During the stress test, the residents were asked to consume
as much hot water as possible at the same time. During this test, a backflow of the entire circulation occurred
for a short time. The hydraulic balancing was carried out using the measured temperatures. One circulation
line had a lower temperature. This received too little water because it experienced a greater pressure loss. The
balancing valve on the other circulation line was closed slightly to increase the pressure loss and balance the
lines.
Based on the measurements, it can be assumed that the backflows rarely occur in reality and only over a short
period of time. Since water with a higher temperature flow into the circulation, it can be assumed that no
hygienically critical situations occur. As only 75% of the calculated peak volume flow was achieved even
during the stress test, it is recommended to check this calculation. For the hydraulic balancing, it is suggested
that this be carried out with the help of temperature measurements in the existing building and that these be
adjusted.
- In dieser Arbeit wird die Warmwasserzirkulation in Bezug auf das Strömungsverhalten und der Temperatur
- Autor/in
- Datierung
- 10.06.2022
- Format
- 160 Seiten
- Ort
- Sprache
Rechte
- Urheberrecht
- Musa Besnik, Hochschule Luzern - Departement Technik & Architektur
- Hinweis zu Rechtsgrundlagen
- Lizenzierung
- Klassifikation