Qualifizierungsoffensive Handwerk „Brennstoffzelle ...qbzni.innovatives-handwerk.de/fileadmin/user_upload/Downloads/LuA/... · Die vorliegende Lern- und Ausbildungssituation wurde

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.


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


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.


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


Lern- und Ausbildungssituation: Aufstellung und Einbindung von Mini-BHKW

Einführender Überblick

Name: Klasse: Datum:

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Aufstellraum

Mini-BHKW

Strangschema



Ausgangslage und Aufgabenstellung


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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



Baubeschreibung Kellergeschoss


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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



Orientierungsbeispiel


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Vorschriften für Aufstellräume (Blatt 1)


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Quelle: Tabellenbuch Anlagenmechanik für Sanitär-, Heizungs- und Klimatechnik, Westermann-Verlag



Vorschriften für Aufstellräume (Blatt 2)


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Quelle: Tabellenbuch Anlagenmechanik für Sanitär-, Heizungs- und Klimatechnik, Westermann-Verlag



Vorschriften Hersteller (Blatt 1)


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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.



Vorschriften Hersteller (Blatt 2)


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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)



Checkliste


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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



Strangschema


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zu Aufgabe 4:

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