Berliner Energietage 2014

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1 Berliner Dipl.- Ing. Joachim Wien, Sachverständiger für Messung und Abrechnung von Wärme- und Kältelieferung des VfW : Warmwassermessung - Fehler und Konsequenzen für die Auslegung und Betriebsführung von Anlagen

2 Dipl. Ing. Joachim Wien, Sachverständiger für Messung und Abrechnung von Wärme- und Kältelieferung des VfW seit über 30 Jahren in der Verbrauchsabrechnung tätig Herausgeber des Handbuchs der Heizkostenabrechnung (Abrechnung nach der Heizkostenverordnung und der AVB Fernwärme, Messung von Wasser und Kältelieferung) aktuell 8. Auflage 2013 Mitarbeit im Arbeitsausschuss Wärmezähler der PTB sowie im Technischen Beirat des VfW und in der Normung Heizkostenverteiler, Wärmeund Wasserzähler sowie im DVGW - Wasserzählerausschusses und Mitglied der EMATEM (European Metrology Association for Thermal Energy Measurement), Beratung der chinesischen Regierung zur Wärmereform seit 1996 für die Gruppe Minol / Zenner in Stuttgart tätig Telefon: und adressen: joachim.wien@minol.com / joachim.wien@gmx.de 2

3 Praxiswerte zur Bestimmung der tatsächlichen Höhe der Warmwasserabnahme und der erforderlichen Größe von Wärmezählern für Warmwasser 3

4 Grundlagen der tatsächlichen Höhe der Warmwasserabnahme 4

5 Gemessener Jahresverlauf Fraunhofer Forschungsprojekt 2000 Energiebilanz Solarhaus Gundelfingen , , , ,0 Bedarf Versorgung Heizung + Verteilverl. Zirkulation Warmwasser Fernwärme Wärmepumpe Solar 6.000,0 kwh 5.000, , , , ,0 0,0 Mai Jun Jul Aug Sep Okt Nov Dez Jan Feb Mar Apr 1999 /

6 Forschungsprojekt Köln 2005 Gemeinsames Projekt von Viessmann, Wilo und Minol zusammen mit der Hochschule Köln und dem Contractor eurokom Teilergebnis: Nutzungsgrad von Brennwertanlagen hängt vom Betrieb der Warmwasserbereitung ab hohe Rücklauftemperaturen durch WW-Bereitung verhindern die Brennwertnutzung Durchgeführte Maßnahmen: Heizwasservolumenstrom auf 40% der Berechnungshöhe reduziert, da der tatsächliche Warmwasserverbrauch kleiner ist und nicht gleichzeitig erfolgt Vorzugsweise Speicher- Ladesysteme mit großer Wärmetauscherfläche verwandt 6

7 Trafo Forschungsprojekt 2006 Untersucht wurde der Warmwasserbedarf für Wohnungen, Hotels und Krankenhäuser Ergebnis für Wohnungen bis zu 100 WE : Die tatsächliche Bedarfshöhe ist 50 % des Normwerts ( Veröffentlichungen durch Kremer im Heizungsjournal 1/2 in 2006) Konsequenzen: a) Behältergrößen sind zu 100 % überdimensioniert b) Rohrleitungen sind in der Hauptverteilung eine Nennweite zu groß 7

8 DVGW Forschungsprojekt 2014 In einem laufenden Forschungsprojekt werden die tatsächlichen Verbrauchsganglinien des Warmwasser und Kaltwasserverbrauchs in einem groß angelegten Forschungsprojekt untersucht Beteiligt mehrere Wasserversorger für die Aufnahme der Felddaten Wissenschaftliche Auswertung durch ein Institut in Dresden Ziel: Planungsgrundlagen für Wasserversorger 8

9 Auswertung der Messwerte der Verbrauchsabrechnung Behältergröße des Warmwasserspeichers: 1) Mittelwert des Warmwasserverbrauchs von 3 Jahren 2) Mittlerer Tagesbedarf 3) Ansatz 4 Aufladungen je Tag ( damit eine gute Durchspülung zur Legionellenreduzierung) 4) Ergebnis aufrunden auf nächste Fertigungsgröße der Warmwasserspeicher 9

10 Auswertung der Messwerte der Verbrauchsabrechnung Auslegung von Rohrleitungen: 1) Reduzierung der Wassermenge als Planervorgabe 2) Berechnung des Rohrnetzes nach DIN 10

11 Auswertung der Messwerte der Verbrauchsabrechnung Größenauslegung eines BHKW: 1) Wärmeverbrauch für Warmwasser in den Sommermonaten aus dem Speicher des Wärmezählers ermitteln 2) maximale Leistung für Warmwasser 3) Wärmeverbrauch für Heizung in den Sommermonaten mit Wichtung der Messwerte anhand der Gradtagszahlen des Messzeitraums zu Mittelwerten 11

12 Validierung der Messwerte Plausibilisierung: a) Höhe Warmwassermenge zu Kaltwasser gesamt (ca. 30%) b) Relation Wärmemenge zu Warmwassermenge ( ca. 125 kwh /m3) Auswahl und Einbau der Messgeräte a) Größenbestimmung der Messgeräte b) Einbau der Messgeräte ( z. B. für Wärmezähler eine Inbetriebnahme nach der PTB Richtlinie K9) 12

13 Erforderlichen Größe von Wärmezählern für Warmwasser und Anordnung im Heizsystem 13

14 Prinzipschema verbundene Anlage Mindestausstattung Messung der Wärmemenge für die Warmwasserbereitung ab mit einem WMZ 14

15 Anlagenbeispiel Mindestausstattung Rückschlagklappen oder Motorventil, das bei Abstellen der Ladepumpe für die Warmwasseraufheizung sicher schließt, erforderlich! Sonst: Strömungsumkehr mit Entladung des WW Speichers durch Rücklaufwasser der Raumheizung Hier: geringe Undichtigkeit der Rückschlagklappe für den Warmwasserladekreis mit l/h Fehlzirkulation 15

16 Systeme zur Warmwasserbereitung Speicher Ladesysteme mit Plattenwärmetauschern Cetetherm- Plattenwärmetauscher (grün links stehend) und stehender Speicher (außerhalb des Bilds links) Energietage

17 Prinzipschema verbundene Anlage Raumheizung: Primäreinbau mit kleinem Anlaufwert (z.b. Ultraschall) Energietage

18 Messung Raumwärme Messung der Raumwärme zusätzlich nutzbar zur Größenprüfung der Heizanlage und erhöht die Genauigkeit der Kostentrennung Wärme für Heizung und für Warmwasser um % (bis zur Korrektur der Formel in der HKVO) Größenprüfung der Heizanlage ist wirtschaftlich nur sinnvoll für Liegenschaften über 30 Wohnungen Bei kleineren Anlagen Kesselgröße pauschal 30 % kleiner als berechneter Wärmebedarf wählen 18

19 Ablauf eines Ladevorgangs 120 Warmwassererwärmung inhaus2, Messwerte 22. Nov , ,0 80 0,8 Temperatur ( C) 60 0,6 Volumenstrom (m3/h) 40 0,4 20 0,2 0 0,0 11:20 11:25 11:30 11:35 11:40 11:45 11:50 11:55 12:00 Rücklauftemp. ( C) Vorlauftemp. ( C) Volumenstrom (Momentanwert) (m3/h) Energietage

20 Größenwahl nach Anzahl der Wohnungen Ziel ist das Nachheizung des verbrauchten Warmwassers Die erforderliche Heizwassermenge hängt also von der zu erwartenden Entnahmemenge ab Die Entnahmemenge hängt nur von der Anzahl der Wohnungen ab (daher auch der Hinweis auf diese Auslegung als vorzugsweise anzuwendender Weg in der VDI 2077) Energietage

21 Speichergröße oder Rohrleitungsgröße Die Bestimmung der Speichergröße und damit auch der Rohrleitungsgröße erfolgen nach einer seit über 35 Jahren alten überholten Norm (Samstagbadetag, Badewannengrößen heute kleiner, Wasserverdrängung größer) Veröffentlichung Dipl.-Ing. R. Kremer aufgrund des TRAFO Forschungsprojekts (Heizungsjournal1./2.2006): bis zu 100 WE sind die Werte nach der Norm um 100 % zu hoch Dazu werden heute Warmwasser Speicher als Puffer für BHKW überdimensioniert ( Beispiel einer Ausschreibung: 12 WE Liter Speicher / nach Speichergröße qp 10 - nach Wohnungen qp 2,5 /ca. 600 Zählerpreisunterschied)

22 Rechtliche Aspekte OLG Münster: Wer ein Bauwerk nach Normen erstellt, handelt nicht grob fahrlässig - der Stand der Technik aber ist maßgeblich für eine ordnungsgemäße Ausführung, da Normen überholt sein können BGH-Urteil AZ: VIII ZR 97 / 09 zu :Austausch überdimensionierter Wasserzähler Die Festlegung der Zählergröße muss nach dem neuesten Stand der Technik erfolgen Folge: Mögliche Begründung eines Widerspruchs auch bei überdimensionierten Wärmezählern mit höheren Mietkosten Überdimensionierung ist anhand der Speicherwerte im Wärmezähler nachweisbar Energietage Juni

23 Größe aufgrund weiterer Praxis- Auswertungen bis 2013 von Maximal-Werten Anzahl WE Ultraschall WMZ Qp Kugelhahn mit M10 für VL-Einbau 1 (TWS) - 3 0,6 (schnelle Messung min. 8 sec) 1/2 oder 3/ ,5 3/4 oder ,5 1 oder 1 ¼ ,5 1 ¼ der 1 ½ ,0 1 ½ ½, 2 oder x) mm Fühler direkt eingebaut Kreuzberg/Wien: Handbuch d. H., Auflage 2013 Seite 528 x) 60 mm oder 100 mm Fühler direkt eingebaut 23

24 Werte in der VDI 2077 Juni 2013 Die Tabelle 4 auf Seite 17 der VDI ist technisch überholt die Erkenntnisse der vorhandenen Veröffentlichungen (Kreuzberg 2010 und Kreuzberg Januar 2013) aufgrund von Praxisuntersuchungen mit GdW - Unternehmen wurden nicht beachtet, sondern Tabellen aufgrund längst überholter Normen als Grundlage genommen - Gegenüber dem zur Diskussion veröffentlichtem Gründruck wurde die Zahl der Wohnungen für die preisgünstige Wärmezählergröße Qp 2,5 sogar verkleinert 24

25 Vergleich VDI Kreuzberg/ Wien Anzahl WE nach Kreuzberg/Wien WMZ Qp 1-3 0, ,5 Anzahl WE Nach VDI , , , Negative Aus- Wirkung VDI: Erhöhung der Zählerkosten um ca. 300 bei der Anzahl von WE = sehr häufige Liegenschafts- Größe Energietage

26 Systemanordnungen bei Bestands- und Neuanlagen Energietage

27 Direkter Einbau im Kugelhahn Sicherster Einbau Kugelhähne - von DN 15 bis DN 50 verfügbar, - für DN 50 bisher nur drei Lieferanten (Jumo, ICM, WESA) Für Zähler nach MID nach Eichordnung bis DN 25 bei Neuinstallationen vorgeschrieben Neufassung EN 1434 bis DN 40 Zeitverhalten der direkt eingebauten Fühler: Form DS hat t 50 = 2,5 sec Kabelfühler 5 mm hat t 50 = 6 sec Energietage

28 Lösung für den Bereich Qn 2,5 Vorlauf Kugelhahn 1 oder 1 ¼ mit Passung M10 für TDF 27,5 mm Rücklaufstrecke mit Verschraubungen und Passtück mit Baulänge 130 mm sowie ausreichend Platz zwischen der Absperrung und der Verschraubung für einen Schmutzfänger durch einen Distanznippel oder bereits Schmutzfänger montiert ( Kosten unter 10 Euro) Rücklauf Energietage

29 Pufferspeicher für Heizung + Warmwasser mit Durchlauferhitzung von Warmwasser Wärmezähler mit Trinkwasser-Zulassung verwenden (z.b. Hydrometer) T-Stück aus Edelstahl für Edelstahlfühler in der Warmwasserleitung (neue Baulänge 60 mm für Temperaturfühler Form DS kostengünstig) 60 C 55 C 10 C Energietage

30 Pufferspeicher für Heizung + Warmwasser Ergebnisse für die Wärmebilanz Wärmeverluste des Speichers mit ca. 2 % nicht relevant Ergebnisse Messungen: Wärme für Warmwasser beinhaltet % Zirkulationsverluste diese Wärmemenge wird fast ganz für die Raumheizung genutzt, da die Schächte für Warmwasserleitungen im Baukörper innen liegend sind und nur Verteilleitungen im Keller nicht direkt zur Raumbeheizung beitragen Messanordnung auf der Trinkwasserseite belegt die Höhe dieser Teilwärmemenge des Aufwands für die Warmwassererwärmung von % für Zirkulationsverluste ( Veröffentlichung geplant) Mit Berücksichtigung dieser korrigierten Wärmebilanz ist die Berechnungsformel in der HKVO sachlich vertretbar 30

31 Abrechnung der Erwärmung von Warmwasser nach der neuen Verordnung 31

32 Messung mit einem Wärmezähler Formel nach 9a mit 100 % Nutzungsgrad physikalisch falsch, höhere Belastung des Raumwärmeanteils Aber rechtlich zwingend vorgegeben Auswirkung relativiert, da % der Wärmemenge für Warmwasser als Wärmeabstrahlung der Zirkulationsleitungen zur Raumheizung fließt 32

33 Vollständige Messung mit Wärmezählern Bei der Messung aller anderen Abnehmer mit Wärmezählern kann wie bei Wärmelieferung nach dem Anteil an der Gesamtwärmemenge der Anteil für Warmwasser berechnet werden Plausibilität bei Eigenerzeugung mit Heizkessel ist ein niedriger Jahresnutzungsgrad von 60 % bis maximal 80 % Für die Auslegung eines BHKW stehen dann die Wärmemengen der Abnahmen der Raumheizung im Sommer ebenfalls zur Verfügung 33

34 Bandbreite erster Ergebnisse Werte von 20 kwh bis zu 250 kwh je m3 Warmwasser Reiner Erwärmungsaufwand ca. 60 kwh/m3 für Kaltwasser Nach Formel ergeben bei Warmwasser mit 60 C (Standard Einstellung) 125 kwh je m3 Warmwasser 34

35 Mögliche Ursachen kleiner Werte Ablesezeiträume sind nicht gleich Ablesezeitraum der Warmwasserzähler länger als der des WMZ (Einbaudatum WMZ) Elektrische Rohrbegleitheizung statt Zirkulation nur ca. 80 kwh/m3 (durch z.b. Speicherverluste ist der Wert höher als die Netto - Erwärmung) Solare Erwärmung des Warmwassers vorhanden Fehler beim Einbau des Wärmezähler vorhanden Wärmezähler funktioniert nicht richtig Mindermessung 35

36 Mögliche Ursachen großer Werte Rückschlagklappe fehlt oder ist stark undicht Ablesezeiträume sind nicht gleich Ablesezeitraum Warmwasserzähler kürzer als der des WMZ Fehler beim Einbau des Wärmezähler vorhanden Wärmezähler funktioniert nicht richtig und liefert eine erhöhte Messung 36

37 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Energietage

38 Ein Vortrag im Rahmen der Die Leitveranstaltung für Energieeffizienz in Deutschland fand in diesem Jahr vom 19. bis zum 21. Mai 2014 im Ludwig Erhard Haus in Berlin statt. Weitere Informationen und alle Vortragsunterlagen zu über 250 Vorträgen aus 47 Veranstaltungen im Rahmen der Berliner finden Sie unter Eine kommerzielle Weiterverbreitung darf nur nach schriftlicher Genehmigung der Rechteinhaberin erfolgen Referent(in) / ARGE Berliner ImpulsE Diese Seite darf nicht entfernt werden. Für die in diesen Unterlagen bereit gestellten Informationen kann keine Haftung übernommen werden.