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Validierung der a-Wert Formel für Wärmeübertragerkennlinien durch Experimente

Larissa Hehnen

Titel

Validierung der a-Wert Formel für Wärmeübertragerkennlinien durch Experimente

Autor/in

Datierung

08.06.2020

Beschreibung

Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der experimentellen Validierung der a-Wert Methode am NODES-Prüfstand. Der sogenannte a-Wert wird in der Gebäudetechnik verwendet, um die grafische Darstellung der Wärmeübertragerkennlinie, welche unter anderem zur optimalen Dimensionierung des Regulierventils benötigt wird, zu vereinfachen. Der a-Wert kann unter gewissen Bedingungen mathematisch hergeleitet werden, für die anderen Fälle wurde ein empirischer Korrekturfaktor eingeführt, jedoch ist aus der Literatur nicht ganz ersichtlich, wie dieser Faktor bestimmt wurde. Aus diesem Grund wurde zuvor ein Simulationsmodell in Modelica entwickelt, welches im Rahmen dieser Arbeit anhand von experimentellen Daten an einem Plattenwärmeübertrager validiert wurde. Diese Versuche wurden am NODES-Prüfstand vom Zentrum für integrale Gebäudetechnik (ZIG) an der Hochschule Luzern in Horw durchgeführt. Dazu wurden die zwei nicht mathematisch herleitbaren Fälle, Mengenregelung Vorwärmer und Mengenregelung Nachwärmer im Detail analysiert. Das Ergebnis dieser Arbeit bestätigt, dass das Modell die reale Wärmeübertragerkennlinie besser abbilden kann als die einfache a-Wert-Formel. Der f- Faktor scheint jedoch keine Konstante zu sein und wurde mit dem validierten Simulationsmodell näher für den Fall des Nachwärmers untersucht. Daraus folgt, dass der f-Korrekturfaktor in einem gewissen Bereich in Abhängigkeit vom a-Wert (berechnet ohne Korrekturfaktor) ist. Es wird vorgeschlagen, die Simulation auf die Wasser/Luft-Wärmeübertragung auszuweiten.

This bachelor thesis deals with the experimental validation of the “a-value method” on the NODES-Laboratory. The so-called “a-value” is used in building technology to simplify the graphical representation of the heat transfer characteristic, which is required, among other things, for the optimal dimensioning of the control valve. The a-value can be derived mathematically under certain conditions; an empirical correction factor f was introduced for the other cases, but it is not entirely clear from literature how this factor was determined. For this reason, a simulation model was previously developed in Modelica, which was validated as part of this thesis using experimental data on a plate heat exchanger. These tests were carried out on the NODES-Laboratory at the Center for Integral Building Technology (ZIG) at the Lucerne University of Applied Sciences in Horw. For this purpose, the two cases that cannot be derived mathematically, the volume-controlled hydraulic circuit with a preheater and the volume-controlled hydraulic circuit with a reheater were analyzed in detail. The result of this thesis confirms that the model can depict the real heat transfer characteristic better than the simple a-value method. However, the f factor does not appear to be a constant and was examined in more detail for the case of the reheater using the validated simulation model. It follows that the f factor is in a certain range depending on the a-value (calculated without the f factor). It is proposed to extend the simulation to water/air heat transfer.

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