HeiSta – Charakterisierung neuer Komponenten in der Heizungstechnik: Frischwasser- und Wohnungsstationen

Im Rahmen von Energieeffizienzmaßnahmen und aus Hygieneaspekten ist in den letzten Jahren ein wachsender Markt für Frischwasser- und Wohnungsstationen zu beobachten. Der bedeutendste Vorteil solcher Stationen ist der Wegfall jeglicher Speicherung von Trinkwasser, da das Brauchwasser nur bei Bedarf im Durchlauferhitzerprinzip erwärmt wird. Hygieneprobleme der Trinkwasserspeicherung wie z.B. vermehrte Legionellenbildung entfallen. Wohnungsstationen bieten bei Gebäuden mit mehreren Wohneinheiten und zentraler Wärmeversorgung einen baulichen und energetischen Vorteil, da die Anzahl der wärmeverlustbehafteten Rohrleitungen außerhalb der Wohneinheiten von vier (Heizungsvor- und -rücklauf, Trinkwarmwasser und Zirkulation) auf zwei (Heizungsvor- und -rücklauf) reduziert werden kann.

Bislang gibt es keine eindeutigen Aussagen darüber, welche energetischen Vorteile sich aus der Anwendung von Frischwasser- bzw. Wohnungsstationen ergeben und es ist auch nicht umfassend klar, was eine gute Station ausmacht. Verbindliche Prüfverfahren existieren nicht.

Ausgehend von praktischen Anwendungsfällen, die mit beratender Unterstützung von Industrieseite unter Zuhilfenahme von Vorschlägen aus der Literatur kategorisiert werden, werden Prüfverfahren für Frischwasser- und Wohnungsstationen erarbeitet, validiert und fortgeschrieben. Dazu wurde ein Prüfstand erstellt und Stationen verschiedener Hersteller geprüft.

Bewertungsansätze bestehender Verfahren*

Die Bewertung des Warmwasserkomforts beinhaltet eine Einstufung der Temperaturregelung hinsichtlich der Schwankungen bei gleichbleibenden und variablen Zapfraten.

Die Energieeffizienz umfasst den elektrischen Stromverbrauch im Zapffall, die instationären Auskühlverluste nach dem Zapfen und die Rücklauftemperatur primärseitig, die auf das System und den Wärmeerzeuger zurückwirkt.

Die Leistung umfasst den maximalen und minimalen Sekundärvolumenstrom, bei dem das Modul die Komfortbedingungen einhält.

Projektziele

Neben Erweiterungen von bestehenden Verfahren sind folgende Bewertungen erforderlich:

• Regeleigenschaften bei sich schnell verändernden Last- und Quellenbedingungen, unter der Randbedingung typischer Wohnungssituationen (Länge und Kapazitäten der Leitung bis zur ersten Zapfstelle)
• Stromverbrauch nicht nur im Betrieb, sondern inklusive Stillstands- und Anlaufphasen
• Stillstands-Wärmeverluste durch stationäre (Minimal-) Beheizung sowie im Fall der Versorgung einer Zirkulationsleitung
• Umfassende Betrachtung der notwendigen Vorlauf- und sich ergebenden Rücklauftemperaturen, auch im Fall der Zirkulationseinbindung
• Auswirkung der primären Temperaturniveaus auf den Endenergiebedarf bei unterschiedlichen Kombinationen von Wärmeerzeugern und Pufferspeichern
• Einzel-Bewertung der zentralen Komponente Platten-Wärmeübertrager (z. B. als temperatur- u. volumenstromabhängiger Wärmedurchgangskoeffizient)
• Prüfung der Zuverlässigkeit und Betriebssicherheit (z.B. Beständigkeit gegen hohe Temperaturen und Innendruck)

Das abschließende Konzeptpapier soll die Form einer allgemeinen Verfahrens- und Bewertungsvorschrift haben und als Entwurf die Basis eines späteren Normungsverfahrens sein.

Zusammengefasst ist es vom jetzigen Wissensstand aus erforderlich, das dynamische und stationäre thermische Verhalten der Stationen zu beschreiben sowie den Strombedarf und die Stillstandverluste zu bewerten. Die Modellierbarkeit in Simulationsprogrammen und in vereinfachten Planungstools verlangt allgemeingültige Kennwerte, die es zu ermitteln gilt.

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* AEE_2010: Fink C., Kaiser A., Wagner W. (2010); Qualitätsstandards von Wohnungsstationen in Zweileiternetzen; AEE Institut für Nachhaltige Technologien, Gleisdorf

SPF_2011: Ruesch F., Frank E. (2011); Untersuchung und Bewertung angepasster Lösungen zur Trinkwarmwasser- Bereitstellung – Entwicklung einer Testprozedur für Frischwassermodule; Bundesamt für Energie, Bern