Hallo, in diesem Video geht es um
die Auslegung von
Wasserwärmespeichern.
Hier zunächst ein Auszug aus einem Datenblatt
eines solchen Wasserspeichers.
Das ist ein indirekt beheizter
Trinkwarmwasserspeicher, der einen
bestimmten nominellen Inhalt hat. (300 Liter)
Das genaue Volumen ist
etwas weniger in diesem Beispiel. (295 Liter)
Der Speicher kann einen bestimmten
Betriebsdruck aushalten. (hier 10 bar)
Die maximale Wassertemperatur im Speicher
ist hier quantifiziert mit 85 Grad Celsius
und die maximale Heizwasservorlauftemperatur
zur Beheizung des Speichers
(über die innenliegende Rohrwendel)
ist auf 110 Grad Celsius spezifiziert.
Der Wärmeübertrager (diese Rohrwendel)
im Speicher
ist 1,6 Quadratmeter groß und der
Wasserinhalt (des Wärmeübertrages) liegt bei 10,7 Litern
Der Bereitschaftsenergieverlust des Speichers
bei einer solchen Temperaturdifferenz von
40 Kelvin liegt bei 1,8 Kilowattstunden pro Tag.
Also einzelne Eigenschaften des Speichers,
die hier spezifiziert sind.
Für die Auslegung des Speichers sind
jetzt diese beiden Angaben relevant,
nämlich zum einen die
Warmwasserdauerleistung.
Das ist die Leistung in einem stationären Betrieb
mit einer Heizwasser- Ein-/Austrittstemperatur
von (in diesem Beispiel)
85 / 65 Grad Celsius.
Also das Heizgerät wird das
Heizungswasser auf 85 Grad aufheizen,
in diese Rohrwendel reingeben und dann
kommt es mit 65 Grad wieder zurück und
die Trinkwassertemperatur, Ein-/Austritt,
ist 10 / 45 Grad Celsius , d.h. 10-grädiges
Kaltwasser tritt in den Speicher ein und
die Warmwasser-Austrittstemperatur liegt
bei 45 Grad.
Und dann kann der innenliegende Wärmeübertrager
46 kW bei diesen Betriebsbedingungen
im Durchlauf übertragen
und damit 1.130 Liter Trinkwarmwasser
pro Stunde bereitstellen.
Pro Minute wären das
1130 l/h dividiert durch 60 min/h,
also nicht ganz 20 Liter pro Minute.
Das würde so etwa für zwei Duschen
parallel ausreichen.
Die Leistungskennzahl N Index L
wird hier mit 11 angegeben.
Ja, die Leistungskennzahl ist etwas komplexer,
deshalb habe ich
Ihnen dazu eine zweite Folie mitgebracht,
die Rechnung basiert auf der DIN 4708.
Zunächst muss man ermitteln,
welches Zapfprogramm
bedient werden soll.
Das Zapfprogramm leitet sich aus
der sogenannten Bedarfskennzahl des Gebäudes ab
und die ist abhängig von
der Warmwasserausstattung. Beispiel ist hier
eine Normwohnung mit einer 140-Liter-Badewanne,
und zwei Zapfstellen und dreieinhalb Personen,
die in der Wohnung wohnen -
das hätte eine Bedarfskennzahl von N gleich 1,
und das summiert man
über das ganze Gebäude auf,
sodass man dann auf eine
Gesamtbedarfskennzahl N kommt.
Gleichwohl fließen
statistisch ermittelte
Gleichzeitigkeiten von Warmwasserzapfungen ein.
Es duscht ja
nicht jeder zur gleichen Zeit,
also das mittelt sich ein bisschen weg.
Und die Kaltwassertemperatur
liegt bei 10 Grad Celsius
und die Warmwasserzapf-Temperatur bei 45 Grad
bei diesem Zapfprogramm.
Und diejenige Speicher/Heizgeräte-Kombination,
die das erfüllt, die also dieses Zapfprogramm
bedienen kann,
das hätte dann die Leistungskennzahl NL.
Dabei wird vorausgesetzt,
dass man auch nachheizen kann, also
das Zapfprogramm beginnt, dann
strömt warmes Wasser oben aus dem Speicherkopf aus
und es tritt kaltes Wasser unten ein.
Irgendwann kommt das kalte Wasser an den
Temperatursensor, der dann die
Nachheizung des Heizgerätes
initiiert und dann geht das Heizgerät an
und heizt nach, d.h. das wird mit Nachheizung
am Prüfstand gemessen.
Und die Leistung des Heizgerätes,
das angeschlossen ist an den Speicher,
entspricht der Dauerleistung
des Wärmeübertragers im Speicher.
Und was Dauerleistung ist, haben wir uns
ja gerade angesehen.
Jetzt zwei Beispiele für solche Zapfprogramme.
Ich greife das Zapfprogramm hier heraus
ür 20 Normwohnungen,
also für
N gleich 20.
Und wenn dann eine Heizgeräte/Speicherkombination
dieses Zapfprogramm bedienen kann,
dann hat das
die Leistungskennzahl NL gleich 20.
Und das Zapfprogramm sieht so aus,
dass zum Zeitpunkt 0 hier eine Zapfung stattfindet
mit 25 Liter pro Minute
für 30 Minuten
dann haben wir 30 Minuten Pause,
dann kommt eine etwas größere Zapfung
aber die dauert nicht so lange.
Dann kommt die
sogenannte Spitzenanforderung,
nämlich die sogenannte Badewannenfüllzeit
über 10 Minuten. Und dann dupliziert sich
dieses Zapfprogramm.
Das wären jetzt 20 Normwohnungen,
die hier bedient werden.
Wenn man jetzt EINE (Norm-)Wohnung hat mit dieser Ausstattung
dann hätte man das Zapfprogramm für
NL gleich 1 und das kann man etwas vereinfachen,
indem man die erste und
die letzte Zapfung weglässt,
denn die sind nicht sonderlich bedeutend
bei diesem Zapfprogramm, und dann
kann man das so zusammenfassen.
Man zapft 7 Minuten mit 10 Liter pro Minute.
Das ist eine sehr komfortable ausführliche Dusche.
Normalerweise reichen 3 Minuten duschen
mit insgesamt 30 Liter.
Hier sind das immerhin 70 Liter.
Dann ist 20 Minuten Pause, dann 10 Minuten Zapfen
mit 14 Liter pro Minute, das wären dann 140 Liter
für eine Badewannenfüllung.
Dann nochmal 20 Minuten Pause und
dann 7 Minuten Zapfen, nochmal mit 10 Liter pro Minute,
also nochmal duschen.
Also man könnte sagen, Duschen-Baden-Duschen
im 20-Minuten-Rhythmus,
eine durchaus heftige
Anforderung, wie ich meine.
Und das wäre dann ein Zapfprogramm,
was NL gleich 1 entspricht.
Hier noch eine weitere Folie um die Auslegung
zu quantifizieren,
hier verschiedene Ansätze dafür.
Zum einen kann man natürlich über Richtwerte gehen.
Wenn man keine
Solarthermieanlage hat,
dann könnte man auf den Warmwasser-Tagesbedarf auslegen,
mit einer Solarthermieanlage eher auf
den doppelten Warmwasser-Tagesbedarf.
Und den Tagesbedarf ermittelt man
am besten aus Messungen, weil
es einfach sehr große Unterschiede gibt.
Es gab mal eine großangelegte Untersuchung
von einer Abrechnungsfirma
in Mehrfamilienhäusern.
Die haben im Mittel über viele tausend Wohnungen
einen Trinkwasserbedarf
von 25 Kubikmeter pro Wohnung
und Jahr ermittelt, bei einer
Standardabweichung von plus, minus 15
Kubikmeter pro Jahr.
Standardabweichung heißt, da liegen 68% der Wohnungen drin,
das heißt 32%, die liegen
sogar noch unter 10 Kubikmeter,
beziehungsweise über
40 Kubikmeter pro Jahr. Also eine
enorme Schwankungsbandbreite,
weil einfach unsere Warmwassergewohnheiten
sehr unterschiedlich sind.
Ja, ansonsten könnte man dann mit
dem Mittelwert
aus dieser Studie rechnen,
etwa mit rund 30 Liter
60-grädigem Wasser
pro Person.
Ein anderer Anknüpfungspunkt wäre die
VDI Richtlinie 6002 für Solaranlagen.
Da wird spezifiziert, dass
man pro Quadratmeter Kollektorfläche
etwa 50 Liter Speichervolumen haben sollte,
bei Kleinanlagen zwischen 4 und 6 Quadratmeter
dann zum Beispiel 300 Liter,
und bei 10 bis 15 Quadratmeter Kollektorfläche
zum Beispiel 750 Liter Speichervolumen.
Und bei Großanlagen
sollte man am besten simulieren
um natürlich den Verbrauch
noch sehr viel besser zu kennen
als aus solchen Normbetrachtungen.
Seit 2017 haben wir
die DIN EN 12831, Teil 3.
Der beschäftigt sich mit der
Auslegung von Trinkwarmwasseranlagen
und zwar für alle Gebäude und
Nutzungsarten.
Die deutlich ältere DIN 4708
die soll nur noch für Wohngebäude verwendet werden
Diese neue DIN EN 12831
greift auf das Summenlinienverfahren zurück.
Das ist letztlich ein Abgleich der
Bedarfskennlinie, also eines Zapfprogramms,
wie es sich über Tag darstellt,
kumuliert über den Tag betrachtet
mit der zur Verfügung stehenden
Wassermenge im Speicher plus dem
Leistungsangebot zur Nacherwärmung.
Ja, und der letzte Punkt hier
Das sind Speichergrößen,
wie sie in Förderprogrammen
vorgegeben und
vorgeschrieben sind.
Wenn man das Förderprogramm in Anspruch nehmen will,
dann muss ein
Speicher gebaut werden und zwar in
einer bestimmten Größe
z.B. hier bei Holzpellet- und
Scheitholzvergaser-Kesseln,
bei Holzpellet-Kesseln mindestens 30 Liter
pro kW Kesselleistung,
bei Scheitholzvergaser-Kesseln
mindestens 55 Liter pro kW
Kesselleistung, oder bei
solarthermischen Anlagen mit
Flachkollektoren mindestens 40 Liter pro
Quadratmeter Kollektorfläche und bei
Vakuumröhrenkollektoren mindestens 50.
Sowas ändert sich natürlich immer
mal wieder je nach Förderprogramm.
Es gibt jedenfalls solche Forderungen.
Das ist es zum Thema Auslegung von
Wasserwärmespeichern. Ich hoffe das
hat Ihnen weitergeholfen.