Energiespeichervolumen
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Einleitung
In diesem Abschnitt findet die Auslegung des Energiespeichers statt.
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Ermittlung des Energiespeichers
Für die Auslegung des Energiespeichers und der Nachheizleistung wird das Summenlinienverfahren gemäß DIN EN 12831-3 verwendet. Dieses Verfahren stellt den Energiebedarf für die Warmwasserbereitung (Bedarfsverlauf) und die Energieversorgung durch die Warmwasserbereitungsanlage (Versorgungsverlauf) als kumulierte Verläufe über einen Zeitraum von 24 Stunden dar.
Der Versorgungsverlauf hängt von der Kapazität des Energiespeichers und der Nachheizleistung ab. Diese Parameter stehen in direktem Zusammenhang, da bei einem kleineren Energiespeicher eine höhere Nachheizleistung erforderlich ist (und umgekehrt), um den Versorgungsverlauf über dem Bedarfsverlauf zu halten.
Bei der Auswahl der Wärmequelle ist es wichtig, die benötigte Nachheizleistung für die Erwärmung des Energiespeichers und somit für die Erwärmung des Warmwassers zusätzlich zur Heizwärmebedarf des Gebäudes zu berücksichtigen. Dies ist abhängig von Faktoren wie dem Dämmstandard (Altbau oder Passivhaus), dem Gebäudetyp (Sportstätte oder Wohnungen) und der Nutzung (Wohnen oder Sommercamping). Das Verhältnis zwischen dem Wärmebedarf für Warmwasser und Raumheizung kann variieren (zwischen 18% und 100%).
Weitere detaillierte Informationen zum Summenlinienverfahren, den Berechnungen und der DIN EN 12831-3 sind in den Planungshinweisen verfügbar. Diese Anleitung konzentriert sich auf die praktische Anwendung des Summenlinienverfahrens mithilfe des Excel-Tools '12831', da manuelle Berechnungen nicht einfach durchzuführen sind.
Die Grundlage für die Auslegung des Energiespeichers und der benötigten Heizleistung für seine Erwärmung sind die Werte für den täglichen Warmwasserbedarf (PWH) und deren Verteilung über einen Zeitraum von 24 Stunden (Lastprofil).
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Weitere Angaben zur Ermittlung des Energiespeichervolumens
Hier kann man ein Wärmeerzeuger hinzufügen, bearbeiten kopieren oder löschen. Des Weiteren können Angaben zur Effizienzklasse hinzufügt werden.
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Wärmeerzeugertyp konfigurieren
Hier findet die Konfiguration des Wärmeerzeugertyps statt. Bitte die Pflichtfelder ausfüllen.
Hier haben Sie die Möglichkeit ihren Wärmeerzeuger zu konfigurieren.Bitte wählen Sie einen Wärmeerzeuger aus und legen Sie die Ladezyklen fest.
Um detaillierte Angaben treffen zu können, bitte eine Abstimmung mit dem Anbieter des Wärmeerzeugers vornehmen.
Temperatur Energiespeicher für DTE festlegenDie maximale Temperatur des Energiespeichers entspricht dem festgelegten Wert für den Betrieb des Durchfluss-Trinkwassererwärmers (DTE). Dabei ist es wichtig, besonders auf die maximale mögliche Speichertemperatur zu achten, da eine niedrigere maximale Temperatur generell den Wirkungsgrad des Wärmeerzeugers erhöht. Eine wirtschaftliche und förderliche Betriebsweise, insbesondere im Hinblick auf erneuerbare Energien, kann durch die Absenkung der Temperatur des Trinkwassers warm mittels einer UFC erreicht werden.
Besonders wirtschaftliche und für den Einsatz erneuerbarer Energien förderliche Betriebsweisen sind durch eine Absenkung der Temperatur Trinkwasser warm durch den Einsatz einer UFC zu erzielen.
Leistung Wärmeerzeuger für PWH
Die Leistung des Wärmeerzeugers zur Erwärmung des Energiespeichers bestimmt die Steigung der Versorgungskennlinie. Eine größere Leistung führt zu einer steileren Kennlinie, was zu einer schnelleren Aufheizdauer des Speichers führt.Bei der Auslegung der Leistung des Wärmeerzeugers sind mehrere Kriterien zu berücksichtigen:
- Nutzungsverhältnis zwischen Raumwärme und Trinkwarmwasserbereitung
- Die Betriebsart, ob der Speicher Vorrang hat oder ob Raumwärme und Trinkwassererwärmung parallel betrieben werden.
- Spezifische Eigenschaften des Wärmeerzeugers, wie Mindestlaufzeiten und Sperrzeiten.
- Die Überprüfung der Leistung, wenn bereits vorhandene Wärmeerzeuger im System sind.
- Die Bereitstellung der erforderlichen maximalen Speichertemperatur.
Diese Faktoren beeinflussen die Dimensionierung und Leistung des Wärmeerzeugers für die Trinkwassererwärmung und Raumwärme.Verlustleistung Speicher
Die Verlustleistung des Speichers ist abhängig von der Energieeffizienzklasse und der Speichergröße. Die Energieeffizienzklasse stellt der Speicherhersteller zur Verfügung. Falls keine Angabe vorliegt, kann mit „C“ gerechnet werden, da dies den aktuellen Mindest-Dämmstandard beschreibt.
Verteilverluste durch Zirkulationsleitung
Die Berechnung der durch die Zirkulationsleitung Trinkwasser warm hervorgerufene Verlustleistung kann direkt verwendet werden, ausgehend von der Annahme einer dauerhaft in Betrieb befindlichen Zirkulation.Falls überschlägig ohne eine detaillierte Berechnung ein Wert für die Verlustleistung benötigt wird, kann auf die DIN EN 12831-3 Tabelle B.9 zurückgegriffen werden. Hier sind Verteilverluste von 7 bzw. 11 W/m je nach Temperaturdifferenz zur Umgebung angegeben.
Abb.: Zeitverzögerung des Wärmeerzeugers
Zeitverzögerung der Wärmeerzeugungsanlage tlag,HGJe nach Anlage zur Trinkwassererwärmung gibt es eine Zeitverzögerung zwischen dem Einschaltpunkt und dem Zeitpunkt, an dem die komplette Nacherhitzungsleistung der Wärmeerzeugungsanlage in der Speicheranlage verfügbar ist.
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Ergebnis Summenliniendiagramm
Nach Eingabe der erforderlichen Werte zur Bestimmung der individuellen Kennlinien und Umschließungskurven gemäß DIN EN 12831-3 berechnet das Tool automatisch die maximale Speicherkapazität und somit das nutzbare Volumen des Energiespeichers als ersten theoretischen Wert. An dieser Stelle haben Sie auch die Möglichkeit, das Energiespeichervolumen und den Anteil des Bereitschaftsvolumens manuell anzupassen. Es sollte beachtet werden, dass die Nachheizzyklen zeitlich berücksichtigt und berücksichtigt werden müssen.
Die Wärmeverluste, die hauptsächlich aus den Speicher- und Verteilungssystemen stammen, führen zu einem kontinuierlichen Abfall des Anteils an nutzbarer Energie im Speichersystem. Die Entnahme von Warmwasser (dargestellt durch eine steigende Bedarfskurve) reduziert den Anteil an nutzbarer Energie im Speichersystem, was auch zu einem Anstieg der Kaltwasserschicht im Speicher führt. Ein Temperatursensor, der häufig in der Mitte des Speichers positioniert ist, erkennt den plötzlichen Temperaturabfall und aktiviert das Nachheizsystem, wenn der Schaltpunkt erreicht ist. Die verbleibende nutzbare thermische Energie im Speicher zu diesem Zeitpunkt wird als Restkapazität QSto,ON definiert. Das Nachheizsystem wird immer aktiviert, wenn die Versorgungskennlinie unter die Restkapazität QSto,ON definiert. Die Nacherhitzungsanlage wird immer aktiviert, wenn die Versorgungskennlinie unter die Restkapazität QSto,ON-Linie fällt.
Ausgehend von den Startwerten für die Speicherkapazität und der Nachheizleistung erfolgt die Optimierung der Versorgungskennlinie und somit der Auswahl der Komponenten. Einfluss auf diesen Vorgang haben:
- Örtliche Platzverhältnisse (Speichergröße)
- Zur Verfügung stehende Nachheizleistung
- Mindestlaufzeit Wärmeerzeuger
- Investitionskosten: Abwägung zwischen Wärmeerzeuger und Speicher
- Wirtschaftliche Betriebsweise
- Verhältnis von Raumwärmebedarf zu Wärmebedarf für Trinkwasser warm
- Evtl. weitere vorhandene Einschränkungen
Hierbei muss der positive Abstand zwischen der Versorgungs- zur Bedarfskennlinie im Auge behalten werden, da dieser maßgeblich für die Versorgungssicherheit ist.Im Diagramm stellt sich die Verringerung der Speicherkapazität durch die Annäherung der Versorgungskennlinie an die Bedarfskennlinie dar. Die Anzahl der Aufheizphasen erhöht sich. Die Versorgungssicherheit verringert sich (Abstand der Kennlinien Versorgung - Bedarf), ist aber noch ausreichend.
Eine Optimierung der Energiespeichergröße und Wärmeerzeugerleistung muss immer in Absprache mit dem Planer/Betreiber erfolgen, da nur diese Kenntnisse über die gesamten Zusammenhänge im Hinblick auf den Wärmeerzeuger und dessen Einsatzgrenzen für die Erwärmung des Energiespeichers und die Verhältnisse vor Ort haben.
