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Qualifizierungsoffensive Handwerk „Brennstoffzelle & Batterietechnologie
Niedersachsen“
Projektleitung: Dipl.-Ing. Manfred Wiemer Verein zur Förderung des Heinz-Piest-Instituts für Handwerkstechnik an der Leibniz Universität Hannover e.V.
Qualifizierungsoffensive Handwerk „Brennstoffzelle und Batterietechnologie Niedersachsen“
Vorwort
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Hannover, April 2012 Die absehbare Markteinführung innovativer Produkte auf Basis der Brennstoffzellentechnologie im Bereich der dezentralen Hausenergieversorgung sowie auf Basis der Batterietechnologie im Bereich der Elektromobilität erfordert qualifiziertes Personal für die Beratung potenzieller Kunden sowie für die Installation und Wartung der Anlagen und Systeme. Damit dieses Personal zu Beginn der Markteinführung der verschiedenen Produkte zur Verfügung steht, muss rechtzeitig dessen Qualifizierung vorgenommen werden. Die aktuellen Berufsordnungsmittel für die relevanten Berufe ermöglichen bereits heute die Einbindung der Thematik in die Ausbildung. Die vorliegende Lern- und Ausbildungssituation wurde im Rahmen des Projektes „Qualifizierungsoffensive Handwerk „Brennstoffzelle & Batterietechnologie Niedersachsen““ von ausgewählten Berufsschullehrern und überbetrieblichen Ausbildern aus Niedersachsen erarbeitet. Die Lern- und Ausbildungssituation ist im Sinne der Lernortkooperation für den Einsatz sowohl in der Berufsschule als auch in der überbetrieblichen Ausbildung in den auf der nachfolgenden Seite aufgeführten Berufen vorgesehen. Inhaltlich verantwortlich für diese Lern- und Ausbildungssituation: Prof. Dr. Manfred Hoppe Forschungsgruppe Praxisnahe Berufsbildung, Bremen Dr. Eric Manshusen Berufsschule II, Göttingen Projektleitung: Dipl.-Ing. Manfred Wiemer Verein zur Förderung des Heinz-Piest-Instituts für Handwerkstechnik an der Leibniz Universität Hannover e.V. Das Projekt wird gefördert, vom Land Niedersachen mit Mitteln des Europäischen Sozialfonds, der EWE Energie AG und der Wolfsburg AG.
Qualifizierungsoffensive Handwerk „Brennstoffzelle und Batterietechnologie Niedersachsen“
Lern- und Ausbildungssituation: Anforderungen an den Aufstellraum
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Lern- und Ausbildungssituationen für Anlagenmechaniker für Sanitär-, Heizungs- und Klimatechnik Elektroniker für Gebäude- und Energietechnik
Anforderungen an den Aufstellraum und die hydraulische Einbindung von Mini-BHKWs Anlagenmechaniker Lernfeld 7: Installation von Wärmeverteilungsanlagen Lernfeld 15: Integrieren ressourcenschonender Anlagen in Systeme der Gebäude- und
Energietechnik ÜLU: IH4/03: Gerätetechnik Wärme IH5/03. Elektro-, Mess-, Steuer- und Regelungstechnik Elektroniker Lernfeld 12: Energie- und gebäudetechnische Anlagen planen und realisieren ÜLU: ETE4/04: Errichten, Prüfen und Inbetriebnahme von Energiewandlungssystemen
und deren Leiteinrichtungen Unterrichtsstunden: 4 – 6
Quelle: Power Plus GmbH
Qualifizierungsoffensive Handwerk „Brennstoffzelle und Batterietechnologie Niedersachsen“
Lern- und Ausbildungssituation: Aufstellung und Einbindung von Mini-KHKW
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Hinweise und Materialien für Lehrkräfte Zur Einstimmung und Vorbereitung auf die Lern- und Ausbildungssituation werden folgende Materialien zur Lektüre empfohlen:
Einbindung von kleinen und mittleren Blockheizkraftwerken / KWK-Anlagen (www.asue.de)
Zukunftsfähige Energieversorgung mit Brennstoffzellen-Heizgeräten (www.callux.net)
Ecopower Mini-Blockheizkraftwerk / Powerpoint-Präsentation. Die Empfehlungen stehen als Download zur Verfügung. Für Lehrkräfte sind folgende Vorlagen vorhanden:
Verlaufsplanung zur Lern- und Ausbildungssituation „Anforderungen an den Aufstellplatz für ein Mini-BHKW“
Lösungsbeispiele zu den Aufgabenstellungen 1 bis 4.
Für die Weitergabe an Schüler / Auszubildende werden den Lehrkräften folgende Materialien zur Verfügung gestellt:
Einführender Überblick
Ausgangslage und Arbeitsauftrag
Baubeschreibung (Infoblatt für Schüler)
Einbindungsbeispiel 5 zur Orientierung (Infoblatt für Schüler)
Vorschriften für Aufstellräume (Infoblatt für Schüler)
Anforderungen Hersteller an Aufstellungsraum (Infoblatt für Schüler)
Checkliste (Arbeitsblatt für Schüler)
Strangplan zur Ergänzung (Arbeitsblatt für Schüler). Die Lehrkräfte entscheiden, welche Materialien die Schüler/Auszubildenden in welcher Reihenfolge erhalten. Für die Ausgabe an die Auszubildenden sind die Seiten 6 bis 15 vorgesehen.
Qualifizierungsoffensive Handwerk „Brennstoffzelle und Batterietechnologie Niedersachsen“
Lern- und Ausbildungssituation: Aufstellung und Einbindung von Mini-KHKW
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Verlaufsplanung zur Lern- und Ausbildungssituation „Anforderungen an den Aufstellraum und die hydraulische Einbindung eines Mini-BHKW“
Phasen Inhalte / Themen / Kompetenzen Methoden / Medien
Phase 1: Ausgangslage und Aufgabenstellung Darstellung der Ausgangslage durch Lehrkraft
Produktspezifische Besonderheiten eines Gas-BHKW herausarbeiten. Anforderungen an Aufstellraum beschreiben und Überprüfung der Aufstellmöglichkeiten
Einführender Überblick Anforderungen Hersteller Anforderungen Tabellenbuch Checkliste erstellen nach Vorlage Partnerarbeit
Phase 2: Besprechung der Anforderungen an Aufstellräume im Plenum Lehrer-Schüler-Gespräch über Anforderungen an Aufstellräume Sammlung der Anforderungen
Klärung der notwendigen bauseitigen Maßnahmen Sanierungsbedarf ermitteln Bivalente Heizungssysteme
Folie: Gesprächsregeln Baubeschreibung Kellergrundriss Einbindungsbeispiel
Phase 3: Aufstellraum planen Voraussetzungen und Gegebenheiten benennen Festlegungen treffen Plan vorstellen
Bauzeichnung lesen Montageorte festlegen Einzeichnen der Komponenten der Anlage in den Grundriss (Maßstab 1:50)
Vorgabe des Pufferspeichers erfolgt im Arbeitsauftrag Zeichengerät Grundriss Kellergeschoss
Phase 4: Ergebnissicherung Vorstellung und Sicherung der erarbeiteten Produkte
Sicherheitstechnische Ausrüstung von Wärmeerzeugern Mischer/Pumpe Arbeitsablaufplan erstellen Bewertungskriterien Beurteilung der Ergebnisse
Tabellenbuch: Sinnbilder Weiterführende Aufgabe: Materialauszug erstellen
Qualifizierungsoffensive Handwerk „Brennstoffzelle und Batterietechnologie Niedersachsen“
Lern- und Ausbildungssituation: Aufstellung und Einbindung von Mini-BHKW
Einführender Überblick
Name: Klasse: Datum:
6/15
Aufstellraum
Mini-BHKW
Strangschema
Qualifizierungsoffensive Handwerk „Brennstoffzelle und Batterietechnologie Niedersachsen“
Lern- und Ausbildungssituation: Aufstellung und Einbindung von Mini-BHKW
Ausgangslage und Aufgabenstellung
Name: Klasse: Datum:
7/15
Ausgangslage
Der Eigentümer eines Mehrfamilienhauses wurde durch einen
Stromausfall in seiner Region sensibilisiert und möchte für die
Zukunft in seinem Haus ein Blockheizkraftwerk (BHKW) installieren
lassen.
Er beauftragt Ihre Firma, die Voraussetzungen für die Installation
einer geeigneten Heizkraftanlage am Beispiel der von ihm
bevorzugten ecopower-Anlage „eco-island“ zu prüfen.
Um den Auftrag fachgerecht abwickeln zu können, müssen Sie
wissen, welche technischen Regeln zu beachten sind und welche
Anforderungen von Seiten der Herstellerfirma gestellt werden.
Anschließend ist zunächst einmal zu klären, welche bauseitigen
Maßnahmen für die Einbindung eines Blockheizkraftwerkes in die bestehende Anlage erforderlich
sind.
Aufgabenstellung
Machen Sie sich zunächst mit den Vorschriften vertraut, die für Aufstellräume von Blockheizkraft-
werken gelten. Da es sich bei einem BHKW um ein raumluftabhängiges Gasgerät (Art B) handelt,
sind auch die dafür vorgeschriebenen Schutzziele einzuhalten. Darüber hinaus sind auch die
Anforderungen zu beachten, welche die Herstellerfirma vorgibt.
1. Zur Beurteilung der Eignung und Aufdeckung möglicher Mängel des Aufstellraumes für ein
BHKW ist eine Checkliste hilfreich. Stellen Sie die Anforderungen an den Aufstellraum in einer
Checkliste (siehe Seite 12) zusammen. Beachten Sie dabei die folgenden Punkte:
Bauseitige Voraussetzungen für die Installation, Verbrennungsluftversorgung, Abgasführung,
Gasanschluss, Kondensatentsorgung.
2. Zeichnen Sie den Grundriss des Heizraumes und des Fahrradkellers im Kellergeschoss im
Maßstab 1:50. Beziehen Sie sich dabei auf die Baubeschreibung.
3. Zeichnen Sie die Komponenten der vorhandenen Heizungsanlage ein, wie sie wahrscheinlich
positioniert sind. Die Maße für die vorhandenen Komponenten entnehmen Sie bitte der
Baubeschreibung. Der Pufferspeicher hat einen Durchmesser d = 950 mm, das BHKW hat die
Maße b =762 mm, t = 1370 mm.
4. Ergänzen Sie das Strangschema (siehe Seite 13) nach der Trennung um den Pufferspeicher
und das BHKW. Orientieren Sie Sich dabei am Einbindungsbeispiel 5 von ecopower.
5. Stellen Sie die Ergebnisse zusammen und präsentieren Sie diese.
Hinweise
Verwenden Sie das Fachbuch, das Tabellenbuch und die ausgegebenen Vorlagen:
Baubeschreibung, ecopower-Einbindungsbeispiel 5, Checkliste und Strangschema
Quelle: ecopower
Qualifizierungsoffensive Handwerk „Brennstoffzelle und Batterietechnologie Niedersachsen“
Lern- und Ausbildungssituation: Aufstellung und Einbindung von Mini-BHKW
Baubeschreibung Kellergeschoss
Name: Klasse: Datum:
8/15
Baubeschreibung
Massive Bauweise
Kalksandstein gemauert
Baujahr 1974
Mehrgeschossige Bauweise mit Keller
Gasheizkessel 150 kW (b = 695 mm, t = 1240 mm)
Warmwasserbereitung über indirekt beheizten Speicher 600 l (d= 810 mm)
MAG 200 l (d= 500 mm)
Schornstein gemauert 24 cm x 24 cm
Tür ins Freie aus dem Heizraum 90 cm x 1,60 m
Abmessungen 4,10 m x 3,70 m x 2,10 m
Vorhandene Gasleitung 2“ schwarzes Stahlrohr
Kaltwasseranschlussleitung Cu 35 x 1,5
Heizungsvor- und Rücklauf Siederohr 76 x 70
Qualifizierungsoffensive Handwerk „Brennstoffzelle und Batterietechnologie Niedersachsen“
Lern- und Ausbildungssituation: Aufstellung und Einbindung von Mini-BHKW
Orientierungsbeispiel
Name: Klasse: Datum:
9/15
Qualifizierungsoffensive Handwerk „Brennstoffzelle und Batterietechnologie Niedersachsen“
Lern- und Ausbildungssituation: Aufstellung und Einbindung von Mini-BHKW
Vorschriften für Aufstellräume (Blatt 1)
Name: Klasse: Datum:
10/15
Quelle: Tabellenbuch Anlagenmechanik für Sanitär-, Heizungs- und Klimatechnik, Westermann-Verlag
Qualifizierungsoffensive Handwerk „Brennstoffzelle und Batterietechnologie Niedersachsen“
Lern- und Ausbildungssituation: Aufstellung und Einbindung von Mini-BHKW
Vorschriften für Aufstellräume (Blatt 2)
Name: Klasse: Datum:
11/15
Quelle: Tabellenbuch Anlagenmechanik für Sanitär-, Heizungs- und Klimatechnik, Westermann-Verlag
Qualifizierungsoffensive Handwerk „Brennstoffzelle und Batterietechnologie Niedersachsen“
Lern- und Ausbildungssituation: Aufstellung und Einbindung von Mini-BHKW
Vorschriften Hersteller (Blatt 1)
Name: Klasse: Datum:
12/15
Anforderungen an den Aufstellort
Um den freien Zugang für Wartungsarbeiten am Mini-BHKW zu gewährleisten, müssen die
angeführten Minimaldistanzen eingehalten werden.
Aus Sicherheitsgründen muss der Aufstellraum den Vorschriften entsprechend belüftet sein.
Leitung für Frischluftzufuhr: Max. Länge 20 m mit sechs 90°-Bogen / Min 70 mm (Anschluss:
75 mm)
Die Elektronik wird mit Raumluft gekühlt. Lüftungsschlitze unterhalb des Mini-BHKW und auf
der Seite freihalten.
Maßnahmen gegen Lärm- und Vibrationen
Alle Leitungen vom und zum Mini-BHKW müssen flexibel, d.h. mit Schläuchen ausgeführt
werden.
Die Schläuche müssen durchhängen, d. h. dürfen nicht gestreckt sein.
Das Mini-BHKW kann auf Cellasto Dämpfer1 gestellt werden. Bei Verwendung von anderen
Dämpfern muss das Gerät gesichert werden, damit es sich nicht durch Vibrationen verschiebt.
Der Boden muss eben sein. Das Mini-BHKW könnte sich sonst durch Vibrationen verschieben!
Alle (Anschluss-)Leitungen müssen mittels Rohrschellen mit Gummieinlagen montiert werden.
Das Mini-BHKW sollte nach Möglichkeit auf einem schweren (min. 400 kg), vom Boden
entkoppelten Sockel montiert werden.
Keine offenen Durchführungen vom Heizraum zum Wohnraum, wie Wäscheabwurf,
Kabelkanäle usw.
Eine Abgrenzung von Heizungs- zu Wohnräumen mit 2 Türen ist oft billiger als der Einbau
einer Schallschutztüre.
Platzbedarf eines Mini-BHKW
Der minimale Platzbedarf für die Aufstellung eines Mini-BHKW beträgt 4 m². Die Anlage muss
rundum gut zugänglich sein, um dem Servicepersonal den Zugang zu gewährleisten.
Hinter dem Mini-BHKW wird ein Freiraum von 300 mm für alle Anschlüsse benötigt.
Unterhalb des Steuerschranks muss ein Freiraum bleiben, damit die Kühlung der Leistungs-
elektronik gewährleistet ist.
Anforderungen an den Boden des Aufstellraumes
Das Mini-BHKW muss auf einem ebenen Boden aufgestellt werden, sonst kann sich das Gerät
durch Vibrationen verschieben. Zur Körperschallentkoppelung empfehlen wir, das Mini-BHKW auf
eine mindestens 400 kg schwere, von der übrigen Bausubstanz getrennte, Bodenplatte (Sockel) zu
stellen. Zusätzlich sollten unter den Füssen Cellasto Dämpfer2 angebracht werden.
Quelle: Ecopower
1 Cellasto MH 24 – 65 Zuschnitt: 70 mm x 70 mm x 15 mm (oder 25 mm); PUR der Firma du Pont
2 Cellasto MH 24 – 65 Zuschnitt: 70 mm x 70 mm x 15 mm (oder 25 mm), PUR der Firma du Pont.
Qualifizierungsoffensive Handwerk „Brennstoffzelle und Batterietechnologie Niedersachsen“
Lern- und Ausbildungssituation: Aufstellung und Einbindung von Mini-BHKW
Vorschriften Hersteller (Blatt 2)
Name: Klasse: Datum:
13/15
Das Gerät gegen Verschieben sichern!
Im Aufstellraum muss der vorgeschriebene Luftwechsel gewährleistet sein:
Erdgas: Da das Mini-BHKW ein raumluftabhängiges Gasgerät ist, muss der Aufstellraum
zwingend mit dem vorgeschriebenen Querschnitt (mind. 150 cm2) mit einer unverschließbaren,
oben liegenden Frischluftöffnung (direkt vom Freien) belüftet werden3.
Propangas: Propangas-Mini-BHKW müssen über Erdgleiche installiert werden, ansonsten sind
besondere Sicherheitsvorkehrungen notwendig (künstliche Belüftung, Gasdetektor)4. Es ist je eine
obere und untere Lüftungsöffnung (min. je 190 cm2) vorzusehen5.
Bemerkung: Der (Luft-)Ansaugweg von außen gilt nicht als Raumbelüftung.
Abb.: Minimaldistanzen Quelle: Ecopower
3 DVGW-TRGI 86 Ausgabe 1996; SVGW Gasleitsätze G1 Kapitel 6.236 und E zu Ziff. 6.236 (Variante A)
4 EKAS – Richtlinien Nr. 1942 (Propangas, Teil 2; Kapitel 2.5 Installationsgrundsätze)
5 EKAS – Richtlinien Nr. 1942 (Propangas, Teil 2; Kapitel 7 Installationsgrundsätze)
Qualifizierungsoffensive Handwerk „Brennstoffzelle und Batterietechnologie Niedersachsen“
Lern- und Ausbildungssituation: Aufstellung und Einbindung von Mini-BHKW
Checkliste
Name: Klasse: Datum:
14/15
Anforderungen an die Aufstellung eines Blockheizkraftwerkes (BHKW) erfüllt / nicht erfüllt
Örtliche Vorschriften Anmeldepflicht bei der Baubehörde
Anmeldepflicht beim EVU
Anschlussbedingungen EVU
Bauaufsicht
Wasserbehörde
Hauptzollamt
Allgemeine Anforderungen an den Aufstellraum
Zugelassener Heizraum
Lichte Raumhöhe > 2m
BHKW an 3 Seiten zugänglich
TRGI/TRF
Hersteller
Qualifizierungsoffensive Handwerk „Brennstoffzelle und Batterietechnologie Niedersachsen“
Lern- und Ausbildungssituation: Aufstellung und Einbindung von Mini-BHKW
Strangschema
Name: Klasse: Datum:
15/15
zu Aufgabe 4: