Am Lagertor die Wärmeverluste ermitteln

engel25 · Anmeldungsdatum: 22.03.2017 Beiträge: 8

Hallo Experten,
ich habe eine Frage bezüglich der Wärmeverluste. Es geht um eine 500 m² große Halle mit der Höhe 10m, die im Industriegebiet liegt. Hier drin sind etliche Maschinen. Zusätzlich sind 100 Menschen vorhanden. Normale Heizungen sind nicht vorhanden, aber es gibt Deckenheizungen (Dunkelstrahler, die Wärme ausstrahlen an die Umgebung. Es gibt ein Lagertor, von dem die Waren in die Halle reinkommen. Jetzt bezieht sich meine Frage auf dieses Tor. Wie kann ich ermitteln, wie viel Wärme dabei verloren geht, wenn das Tor aufgeht? Wie soll ich da vorangehen? Wichtig ist ich muss die Abwärme mit beachten, aber ich weiß ehrlich gesagt nicht, wie ich anfangen soll. Brauche ich für meine Berechnungen den Wandaufbau. Muss ich die U-Werte für Wand, Fenster aller Art mit beachten? Soll ich die Wärmeabgaben von Maschinen und Menschen mit betrachten? Mein Problem liegt wie gesagt am Anfang. Ich weis einfach nicht, wie ich anfangen soll. Wie kann ich diese Aufgabe am Besten lösen? Welche Werte brauche ich aufjedenfall für die Berechnung? Ich habe die Außentemperaturen für das ganze Jahr vor mir liegen. Für jeden Monat liegen mir x-Werte vor, die mit einem Messgerät ermittelt worden sind. Soll ich den Durchschnittswert für die Außentemperaturen nehmen? Für den Innenbereich habe ich an mehreren Stellen Messgeräte aufgestellt. Aber bei meinen Berechnungen weiß ich nicht, wie ich diese Innentemperaturen zusammenfassen soll. Wie soll ich diese ganzen Daten auf das Lagertor einbeziehen. Was sind meine ersten Schritte? Was alles soll ich mit welchen Geräten messen? Welche Zeitspanne soll ich betrachten?

Ich brauche die Wärmeverluste, um den Jahresverbrauch bzw. die Jahreskosten zu ermitteln, die durch das Öffnen des Tors entsteht. Denn ich muss Maßnahmen ergreifen, wie z.B. neue Investition -> ein neues Schnellauftor, oder Torluftschleier usw., um diese Verluste zu verringern. Eine Amortisationsrechnung muss ich auch durchführen, ob es sich überhaupt lohnt ein neues Tor zu kaufen. Könnt ihr mir weiterhelfen?

Gruß

Duke711 · Anmeldungsdatum: 26.01.2017 Beiträge: 434

Da gibt es zwei Möglichkeiten

- 3D Simulation, evtl. 1D

- Eine Messung.
Um das Tor wird ein Kanal aufgestellt - gleicher Querschnitt und Anhand diesen wird die Strömungsgeschwindigkeit, der globale Druck und die Temperatur gemessen. Oder über einen Heißfilmluftmassenmesser. Damit wird der Massenstrom der Luft bestimmt. Über die spezifische Wärmekapazität kann dann mittels der (ein)strömenden Luftmasse die Wärmeleistung und somit der Verlust berechnet werden. Da sich dieser Verlust unstetig, in Abhängigkeit von der inneren und äußeren Temperatur, sowie Außenwinde, ändert. Handelt es sich um eine instationäre Messung.

Eine Handrechnung ist hier nicht mehr möglich, da es für eine instationäre - frei Konvektion in einem geometrisch unstetigen Raum mit Wärmequellen keine mathematisch geschlossene Lösung mehr existiert.

Brillant · Anmeldungsdatum: 12.02.2013 Beiträge: 1973 Wohnort: Hessen

Lieber engel25,

eine interessante Fragestellung. Leider schreibst du ohne Absätze, etwas schwer zu lesen.

Du beschreibst das Volumen einer Halle und dann ein Lagertor ohne Maß-Angaben.

Ich kenne Lager-Tore, die erst dann aufgehen, wenn ein Lastwagen die Öffnung "verstopft" hat. Das scheint bei dir ja so ähnlich zu sein. Oder wird da ein Loch aufgerissen und dann stundenlang kleine Pakete hineingetragen?

Soll heißen: Ich kann überhaupt nicht nachvollziehen, welche Wärme da abfließen könnte.

Kannst du noch mal in zwei, drei Sätzen schildern, was eigentlich dein Problem ist?

Duke711 · Anmeldungsdatum: 26.01.2017 Beiträge: 434

Er will den periodischen Wärmeverlust des zu öffnenden/schließenden Tores ermitteln.

Brillant · Anmeldungsdatum: 12.02.2013 Beiträge: 1973 Wohnort: Hessen

engel25 · Anmeldungsdatum: 22.03.2017 Beiträge: 8

engel25 · Anmeldungsdatum: 22.03.2017 Beiträge: 8

Duke711 · Anmeldungsdatum: 26.01.2017 Beiträge: 434

Einen Kanal kann man doch ganz einfach über eine gestützte Plane bauen.
Da das Tor eine sehr geringe Tiefe hat, wird es ohne Kanal sehr schwierig eine ausgeprägte Strömung zu messen. Eher große Messschwankungen an unterschiedlichen Messpunkten. Durch den Kanal kann sich ein einheitlicher Strömungsfilm ausbilden, der einfach zu messen ist. Wobei man natürlich beachten muss, das sich ein oberer und unterer Strömungsfim ausbildet. Oben die wärmere auströmende Luft und unten die kältere einströmende Luft. Der Heizfilmluftmassenmesser ist definitiv auf einen Kanal angewiesen.

Es gibt keine einfachere Alternative zur Bestimmung der einströmenden Luftmasse. Mit diesen ist es dann in Kombination über die Luftdichte (globaler Druck + Temperatur) sowie dem Temperaturgefälle zwischen der Innen- und Außenluft nur noch eine einfache Handrechnung (über die spezifische Wärmekapazität) zur Bestimmung des Wärmeverlustes.

Es gibt einige kostenlose Studentenversion

- Ansys
- Abaqus

usw.

engel25 · Anmeldungsdatum: 22.03.2017 Beiträge: 8

Duke711 · Anmeldungsdatum: 26.01.2017 Beiträge: 434

Ein Stützgitter (z.B. ein stabiler Bauzaun etc.)-> dieser wird mit einer Plane zu Abdichtung überspannt. Der Kanal sollte so groß sein die das Tor. Und wenn dieser außen an das Tor angebracht wird, sollte dies keine wirkliche Beeinträchtigung sein. Der Kanal muss auch nicht dutzende Meter lang sein. 2 - 3 Meter würden schon reichen. Aber die Plane sollte natürlich auch wirklich gespannt sein und abdichten.

Ich setze mal vorraus das man weiß was ein Kanal ist. Z.B. ein Rechteckrohr mit zwei Öffnungen.....

engel25 · Anmeldungsdatum: 22.03.2017 Beiträge: 8

Duke711 · Anmeldungsdatum: 26.01.2017 Beiträge: 434

Eigentlich habe ich das schon alles erwähnt.

Ohne HFM Sensor muss die Strömungsgeschwindigkeit (Strömungssensor) gemessen werden. Über einen Druck- und Temperatursensor kann die Dichte der Luft und somit der Massenstrom durch die Strömungsgeschwindigkeit und dem Qerschnitt des Tores bestimmt werden.

So einfach ist das mit der natürlichen Konvektion nicht. In Wirklichkeit bildet sich eine Luftwalze aus. Aber zur Vereinfachung um die Aufgabe zu lösen, wird nur mit der Hälfte des Querschnittes gerechnet. Und deshalb kann man auch die spezifische Wärmekapazität als konstant ansehen.
Es ist ürbrigens nur die Dichte der kalten Luft interessant.

Diese Formel ist richtig:

Q(punkt) = m(punkt) * c * T

Die Temperaturdifferenz ist die Differenz in K zwischen kalter und warmer Luft.
Da es sich um eine transiente Messung handelt und sich immer einer Wert pro Sekunde bezieht. Sollte die Messung computergestützt aufgezeichnet werden. Dann ist es auch anschließend sehr einfach über z.B. Excel usw. einen Funktiongraphen zu erstellen, sowie Durchschnittswerte und Extremwerte (min./max) zu ermitteln.
Und dies ist dann der Wärmeverlust. Die Wärmeverlustleistung pro Sekunde. Multipliziert mit der Zeit, ergibt dies wiederum die Wärmeverlustarbeit.