Willkommen bei SOLVIS in der sonnigen Zukunft der Hygiene und Effizienz

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1 Willkommen bei SOLVIS in der sonnigen Zukunft der Hygiene und Effizienz Heizungs-Netzwerk Hamburg Effiziente und hygienische Trinkwassererwärmung von detaillierter Bedarfsermittlung bis zur sicheren Umsetzung ein Qualitäts-Sicherungs-Prozess 24. Mai 2012

2 Das ist nicht nachhaltig! Regenerative Prozess Effektivität

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4 Herausforderungen zum eigenen Nutzen machen!

5 messen nicht mutmaßen! repräsentative Messdaten erzeugen Fakten Fakten fördern sichere Entscheidungen Sichere Entscheidungen ermöglichen nachhaltiges Handeln SolvisPrelog als ergebnisoffene, produktneutrale Vorab-Analyse

6 Integrale TGA-Projektrealisierung Vorbereitung Planung Installation Sicherung vorgelagerte Dienstleistung z.b. Vorab- Analyse SolvisPrelog integrale Planung mit strategischem Entwicklungsplan für das Gebäude umfassend vorbereitete Installation mit Klärung der Nahtstellen im Vorfeld nachgelagerte Dienstleistung z.b. Anlagenoptimierung per Monitoring Bei jeder Inbetriebnahme eines SolvisVital-Systems erfolgt eine obligatorische Kontrolle durch den Solvis-Kundendienst inklusive Datenlogging!

7 Sicherer Prozess = sicherer Einspareffekt V P Qualität = sichere Einsparung I V P S I V P S I S Vorbereitung Planung InstallationSicherung

8 messen nicht mutmaßen! Erfahrungen aus 6 Jahren Messwerterfassung speziell im Wohnungsbau: - die Zapfspitzen sind kleiner und kürzer, als Regelwerke vorgeben - die Zirkulationslast ist oft doppelt so hoch wie die Zapflast - der Zirkulations-Energiebedarf wird aus Unkenntnis der Heizlast zugerechnet - je kleiner die Zirkulationsenergie desto effizienter das System - die WW-Last bestimmt bei zunehmendem Dämmstandard den Anlagennutzungsgrad

9 Trennung der Rückläufe für Zapfung und Zirkulation In Menge, Verteilung und Spitze oft unbekanntes Zapfprofil mit Temperatur: 60 C Rücklauftemperatur bei Direkterwärmung: 20 C Zirkulationslast: Temperatur: 55 C Nachheiz-Rücklauftemperatur: 65 C 0 Uhr 24 Uhr getrennte Rückläufe der Zapfung in den unteren und der Zirkulation in den oberen Bereich des Puffers ermöglichen dauerhaft niedrige Nachheiz-Temperaturen! Zirkulation Zapfung Energiebedarf

10 Trinkwassererwärmung: gemessene Verbräuche 1500 l/h 1000 l/h Mehrfamilienhaus, 33 Wohneinheiten Dauer der größten gemessenen Gleichzeitigkeit: 40 Sekunden! maximale Messwerte aus einem Beobachtungszeitraum von drei Jahren: Spitzendurchfluss: 27 Liter/min Gleichzeitigkeit: 0,09 (zum Vergleich: Gleichzeitigkeit lt. DIN 4708 = 0,18) 500 l/h 0 l/h 0 Uhr 24 Uhr

11 Beispiel für niedrige Effizienz in der WW-Nachheizung kleiner Anteil an Zapflast: die gemessene Zapflast ist gering! Folge: die kalte Rücklauftemperatur der Frischwasserstation kann wenig zur Effizienzsteigerung genutzt werden hoher Anteil an Zirkulationsenergie: die gemessene Zirkulationslast weist dauerhaft den mehrfachen Wert der Zapflast auf! dauerhafte Nachheiz- Rücklauftemperatur: > 60 C Folge: die mittlere Rücklauftemperatur der Nachheizung ist dauerhaft hoch, gerade bei Trinkwasser-Speichern - BRENNWERTNUTZEN? - NIEDRIGE FW-RÜCKLAUFTEMPERATUREN? - SOLARERTRAG?

12 Beispiel für hohe Effizienz in der WW-Nachheizung größerer Anteil an Zapflast: die Zapflast ist zwar nicht gestiegen, aber Anteilig höher. Folge: die kalte Rücklauftemperatur der Frischwasserstation macht die Nachheizung effizienter minimierter Anteil an Zirkulationsenergie: durch Dämmung, Abgleich und angepasste Rohrdimensionierung kann die Zirkulationslast auch im Bestand deutlich minimiert werden! dauerhafte Nachheiz- Rücklauftemperatur: ca. 40 C Folge: die mittlere Rücklauftemperatur der Nachheizung liegt dauerhaft bei z. B. 40 C - BRENNWERTNUTZEN! - NIEDRIGE FW-RÜCKLAUFTEMPERATUREN! - SOLARERTRAG!

13 Verbrauchserfassung Warmwasser und Zirkulation: SolvisPrelog 1 1 Einschalt WW-Log 1 für Sekundenlogging 20 min Schwerpunkte der Modernisierung qualifiziert erkennen (TWE, Zirkulation) Sicherheit für Investitionen schon im Vorfeld deutlich steigern ergebnisoffen und produktneutral Darstellung in Minutenwerten, Sekunden-Auflösung bei Spitzen detaillierte Planungsgrundlagen für Warmwasser und Zirkulation passgenaue Auslegung schafft sichere Referenzen

14 Verbrauchserfassung Warmwasser und Zirkulation Vorabanalyse mit SolvisPrelog - tatsächliche Zapfprofile - genaue Zirkulationslasten

15 Verbrauchserfassung Warmwasser und Zirkulation

16 Konsequenzen aus SolvisPrelog Mit Kenntnis der tatsächlichen Verbräuche lässt sich speziell im Bestand die TWE wirtschaftlich optimieren, wenn die 5D berücksichtigt werden: 1) Dimensionierung der Rohrleitungen optimieren 2) Dämmung der Rohre auch gern deutlich besser als EnEV 3) Design der Rohrleitungsführung: möglichst kurze, eingeschleifte Netze realisieren 4) Dosierung der Volumenströme in parallelen Strängen, also geeigneter Abgleich 5) Dokumentation des gesamten Verbesserungsverlaufs von Analyse bis Betriebssicherung

17 Ergebnisdarstellung, Temperaturen und Zapfspitzen

18 Ergebnisdarstellung, tabellarisch für 20 WE Auslegung des Bereitschaftsvolumens im Puffer Auslegung der Kollektorfläche Werte größer 1: relativ viel kaltes Volumen im System Auswahl der Frischwasserstation

19 Vorab-Analyse: Beispiel Studentenwohnheim Studentenwohnheim An der Schunteraue, 134 Zimmer, Braunschweig Volumenstromsensor im Kaltwasserzulauf zum Speicher Volumenstromsensor im Zirkulationsrücklauf Die Vorabanalyse führte im Vergleich zur Grobplanung zu einer um 30 Prozent geringeren Investition Datenaufnahme mit Temperatursensoren Reduktion des bevorrateten Trinkwarmwassers um 95 Prozent! ein Zeitraum von ca. 2 Wochen zum Semesterende und ein Zeitraum von ca. 2 Wochen in den Semesterfereien waren bei diesem Projekt repräsentativ

20 kurz zusammengefasst Optimierung vom Prozessanfang her Prozess Optimierung vom Prozessende her abgesichert durch VISUALISIERUNG mit konkretem Handlungsauftrag

21 Alle Anforderungen zählen! Hygiene Hilfsenergie FW-Rücklauf wirtschaftlich Solarertrag flexibel zukunftsoffen Nutzungsgrad Brennwert

22 Module im Detail Universeller Wärme-Manager Frei in der Wahl der Primärenergieträger bis 600 kw beginnt mit der Erneuerung der Trinkwassererwärmung effiziente hydraulische Entkopplung von Wärmeangebot und -bedarf Flexible Kombination mehrer Nachheizungen auch für Nachrüstung in Stufen oben im Speicher schnelle und punktgenaue Wärmeverfügbarkeit eine definierte Temperaturschichtung für Bereiche besonderer Nutzung zur Effizienzsteigerung unten im Speicher schnelle und lange Verfügbarkeit von kaltem Volumen zur Effizienzsteigerung

23 SolvisVital das Modulsystem Trinkwasser-Erwärmung Raumheizung im Austausch: wenn Bestandsspeicher kaputt ist beginnt die Modernisierung in Teilschritten: Optionen! Eine konventionelle Standard-Lösung verhindert Innovation! Nutzenvorteil: Trinkwasser wird nur in dem Moment erwärmt, in dem es gebraucht wird. Die Hygiene steigt merklich. Die Nachheizung wird in ihrer Effizienz gesteigert. Der Puffer-Schichtenspeicher ist die Plattform für viele Nutzungen jetzt oder später.

24 SolvisVital das zukunftsoffene Grundsystem Nutzenvorteil: Die hydraulische Trennung des Kessels von dem Heizsystem über den oben heißen und unten kalten Puffer- Schichtenspeicher steigert deutlich die Energieeinsparung

25 SolvisVital Allgemeine Beschreibung Nutzenvorteil: Kosteneinsparung

26 System SolvisVital ein skalierbares Modul-System für alle Anwendungen

27 Warum ein Wärme-Manager? B A C D E F 0 24 A) Warmwasser-Zapfung B) Raumheizung C) Solarertrag D) Zirkulation E) Wärmeeintrag BHKW Stark schwankende Energieströme am Tag: Wie effizient ist ein Kessel bei dieser Dynamik wirklich? F) modulierende Kesselleistung oder Fernwärmeleistung

28 Wärme-Manager für Energieströme unterschiedlicher Temperaturen 65 C Warmwasser-Zapfung 70 C Zirkulation Raumheizung 65 C 55 C 60 C 65 C 50 C Nachheizung 45 C 45 C BHKW Solarertrag 20 C 20 C 30 bis 90 C Puffer-Schichtenspeicher SolvisStrato: keine Vermischung der verschiedenen Temperaturschichten

29 Puffer-Schichtenspeicher als Wärme-Manager schichtgenaues Temperatur-Management für: - alle eingehenden Wärmeströme - alle hydraulisch getrennten, ausgehenden Wärmeströme - optimierte dynamische Überlagerung aller Leistungen - Pufferung von Lastspitzen - kalte Nachheiz-Temperaturen auch außerhalb von Zapfungen - weitere Formen der Nachheizung (z. B. optionale Solarenergie)

30 Puffer-Schichtspeicher: Temperatur-Schichten Nacheizanforderung Puffer oben WW-Bereitschaft unten Heizungspuffer oben Heizungspuffer unten Puffer unten Zapfung

31 Beladung mit freiem Einlauf, Beschreibung der Durchmischung Wasser- Walze Prallplatte Wasser- Walze Fazit: starker axialer Impuls führt zu Durchmischung schlechte Schichtung Wasser- Walze spreizung Wasser- Walze geringe Temperatur- Höhere Speicherverluste

32 Beladung mit neuer Be- und Entladelanze - sicherer, einfacher und lageunabhängiger Einbau - flexibel einsetzbar als Be- und Entladeeinrichtung - Eintrittsfläche wird wirksam größer und führt zu deutlich beruhigter Einströmung - bis zu 12 m³/h sauber pro Lanze einschichtbar - bei deltat = 22 K Beladeleistung bis 300 kw pro Lanze - zum Patent gemeldet

33 Beladung mit Beladelanze, Beschreibung Fazit: viele impulsarme radiale Einströmungen schichtgerechte Beladung große Temperaturspreizungen geringere Speicherverluste

34 Solvis-Schichtenspeicher als Wärme-Manager schnell sind oben im Speicher hohe Temperaturen verfügbar schnell und lang anhaltend wird der untere Speicherbereich ausgekühlt Be- und Entladung mit festen Temperaturen erfolgt auf definierten Höhen lange Speicherung von hohen Temperatur-Spreizungen variable Solar-Vorlauftemperaturen werden selbstregelnd eingelagert Tiefe Temperaturen, hohe Spreizungen und gute Speicherdämmung erzeugen dauerhaft eine hohe Systemeffizienz.

35 Solvis-Schichtenspeicher als Wärme-Manager Eingefärbtes Wasser zeigt das Prinzip: Einspeisung in die Schicht gleicher Speichertemperatur, denn Wasser besitzt eine schlechte Wärmeleitung sehr variable Solar-Vorlauftemperaturen werden selbstregelnd eingelagert

36 Solvis-Schichtspeicher als Wärme-Manager schnell sind oben im Speicher hohe Temperaturen verfügbar schnell und lang anhaltend wird der untere Speicherbereich ausgekühlt lange Speicherung von hohen Temperatur-Spreizungen variable Solar-Vorlauftemperaturen werden selbstregelnd eingelagert Tiefe Temperaturen, hohe Spreizungen und gute Speicherdämmung erzeugen dauerhaft eine hohe Systemeffizienz.

37 Module im Detail Trinkwassererwärmung

38 Revisionsöffnung für die Routineuntersuchung nach DIN 1988 Teil 8

39 Wenn das Wasser geht, bleiben die Bewohner allein zurück

40 Das Speicherladesystem Hohe Zapfmenge C C C Und wo ist die Zirkulation? 8 20 C

41 Das Speicherladesystem Geringe Zapfmenge! C C C die dauernd anstehende Zirkulationslast führt zu ständigem Nachheizen; der ganze Speicher wird durchmischt 8 20 C Stromkosten

42 Frischwassererwärmung Standard Trinkwasser, warm vom Pufferspeicher PWÜ Trinkwasser, kalt wenn nur gezapft wird zum Pufferspeicher

43 Frischwassererwärmung Standard Trinkwasser, warm vom Pufferspeicher Zirkulation PWÜ zum Pufferspeicher Trinkwasser, kalt 90 % der Zapfungen finden im Schwachlastbereich statt, daher durchmischt die Zirkulationslast den PWÜ auf hohe Temperaturen

44 SolvisVital Trinkwasser, warm heiß vom Pufferspeicher ganz oben warm in die Pufferspeichermitte Zapf-PWÜ Zirkulationspumpe Zirkulations -PWÜ Trinkwasser, kalt immer kalt in den unteren Pufferspeicher, weil Zirkulation abgekoppelt

45 SolvisVital Trinkwasser, warm heiß vom Pufferspeicher ganz oben warm in die Pufferspeichermitte Zapf-PWÜ Zirkulationspumpe Zirkulations -PWÜ Trinkwasser, kalt immer kalt in den unteren Pufferspeicher, weil Zirkulation abgekoppelt

46 beste Hygiene bei hoher Effizienz Systemvergleich: neu installierte Trinkwassererwärmung für 24 Wohneinheiten Standard SolvisVital 65 C C C 65 C 15 C Trinkwassererwärmung rmung im Durchlauf 40 mal am Tag frisches Wasser im System Steigerung der Effizienz 25 Prozent Gaseinsparung* Einsparung bei Hilfsenergie 50 Prozent weniger Strombedarf* Refinanzierung der Mehrinvestition 5 Jahre* *Projekt der BauBeCon,, Hannover

47 Module im Detail Solaranlage

48 Thermische Solaranlage im Wohnungsbau Raumheizung In diesen Bereichen solare Heizungsunterstützung: Vorlauftemperatur für Raumheizung hier ca. 45 C deutlich niedriger als Vorlauftemperatur für Trinkwassererwärmung Solareintrag ohne Überangebot Raumheizung Energiebedarf Trink-Warmwasser: Temperatur: 60 C Januar Zirkulationsrücklauf: Temperatur: 55 C Dezember Auslegungsziele: - Start-Stop-Vorgänge der Nachheizung im Sommer minimieren - kaum Anlagenstillstand = optimale Investitionskosten (VDI 6002) - immer das niedrigste Temperaturniveau = hohe Anlageneffizienz - angepasste Dimensionierung: 1,5 m² Kollektor pro WE

49 Nutzen solarer Nutzen kwh/monat 25% 50 Personen: SolvisVital + 31 m² Solar WW + Zirkulation Solarangebot Solarertrag = Energieeinsparung Monat kwh/monat 29% 50 Personen: SolvisVital + 62 m² Solar ~ 3 % der beheizten Wohnfläche WW + Zirkulation Solarangebot Solarertrag = Energieeinsparung Monat

50 Amortisationszeit SolvisVital + Gas-BW + 31 m² Solarthermie Euro Euro Heizkosteneinsparung 25% SolvisVital + 31 m² Solar 7 9,5 Jahre Projektkosten Euro Jahre Laufzeit

51 SolvisVital: Mehrfachspeicher-Systeme 1. Fall: Wärme wird aus dem Führungsspeicher bei Überschreiten einer Grenztemperatur ausgelagert, z. B. tagsüber Solar- o. ständiger BHKW-Eintrag oder Biomassekessel Führungsspeicher Serielle Erweiterungsspeicher, auch bauseitige möglich Konstanter Volumenstrom, keine Fehlströmungen

52 SolvisVital: Mehrfachspeicher-Systeme 2. Fall: sämtliche Wärme aus den Erweiterungsspeichern wird in den Führungsspeicher eingelagert, z.b. der Solareintrag abends Konstanter Volumenstrom, keine Fehlströmungen Führungsspeicher Serielle Erweiterungsspeicher, auch bauseitige möglich

53 SolvisVital: Mehrfachspeicher-Systeme 2. Fall: sämtliche Wärme aus den Erweiterungsspeichern wird in den Führungsspeicher eingelagert, z.b. der Solareintrag abends Konstanter Volumenstrom, keine Fehlströmungen Führungsspeicher Serielle Erweiterungsspeicher, auch bauseitige möglich

54 SolvisVital: Mehrfachspeicher-Systeme 3. Fall: keine Wärme wird ein- und ausgelagert, keine Speicherverluste Führungsspeicher Erweiterungsspeicher sind kalt

55 SolvisVital: Mehrfachspeicher-Systeme Leitsätze für ein effizientes Mehrspeichermanagement : - genau so viel Volumen wie nötig erwärmen für punktgenaue Bedarfsdeckung - genau so wenig Volumen wie nötig erwärmen, um Wärmeverluste zu minimieren - hohe Temperaturspreizung auf kleinstem Raum um einerseits sichere Verfügbarkeit zu erreichen und andererseits kalte Temperaturen zur Effizienzsteigerung sofort nutzbar zu machen (z.b. Brennwerteffekt) - wenn alle dynamischen Volumenströme über den einen Führungsspeicher geführt werden können verlustreiche Fehlströmungen vermieden werden - der Umladevolumenstrom in die seriellen Erweiterungsspeicher ist konstant, somit ergibt sich eine einfache Verschaltung und eine klare Schichtung - bauseitige Speicher sind im System einfach nutzbar, der Führungsspeicher muss ein Solvis-Schichtenspeicher sein (Beladelanze, Schichtenlader)

56 Referenz Mehrfamilienhaus 16 WE, Bj. 1968, Vorher Vollwärmeschutz und neue Fenster in 2001 Einsparung: 27 % bei einem Invest von Euro Atmosphärischer Kessel und 500 Liter Beistellspeicher 1985 eingebaut Verteilung in Erstausführung mit 1985 nachgerüsteten Heizkreispumpen

57 Referenz Mehrfamilienhaus 16 WE, Bj Nachher Gesamtinvest mit Kessel: Euro Inbetriebnahme: Oktober 2009 jährliche Primärenergie-Einsparung: 32 % klimabereinigt Reduktion des gespeicherten Trinkwassers um 95 %

58 Sicherer Prozess = sicherer Einspareffekt V P Qualität = sichere Einsparung I V P S I V P S I S Vorbereitung Planung InstallationSicherung

59 Ihre Anregungen und Fragen