Erklärung des Heizsystems novosinotherm

Transkript

1 Erklärung des Heizsystems novosinotherm novosino GmbH Fuchsweg 2 D Hof Geschäftsführer: Thomas Becher Amtsgericht Hof - Handelsregister B HRB 5662 UST-ID-Nr.: DE Steuernummer: 223/133/70236 Bankverbindung: Raiffeisenbank Hochfranken West e.g. BIC: GENODEF1SZF IBAN: De Büro Deutschland: Chr.-Krautheim-Str SELB Tel.: Büro Italien: Via Unterkreuth 7 I Terlano Tel.: f.de

2 2 März 28, 2017 A) Einführung Zweck einer Heizanlage ist es, den Wärmeenergieverlust der durch Transmission (Wärmetransport durch die Wände und Fenster, Türen) sowie die durch natürliche und erzwungene Infiltration (dies sind Lüftungsverluste durch undichte Stellen sowie durch geöffnete Fenster) auszugleichen. Dieser Energieverlust von Räumen oder ganz allgemein von Gebäuden wird als Heizlast bezeichnet. Nach Ausführungen von Wikipedia versteht man unter Heizlast in der Bautechnik die zum Aufrechterhalt einer bestimmten Raumtemperatur notwendige Wärmezufuhr, sie wird in Watt angegeben. Die Heizlast richtet sich hierbei nach der Lage des Gebäudes, der Bauweise der wärmeübertragenden Gebäudeumfassungsflächen und dem Bestimmungszweck der einzelnen Räume. Nach ihr richtet sich die Notwendigkeit von Wärmeschutzmaßnahmen und die Auslegung der Heizungsanlage. Die Ermittlung der Heizlast ist in der EN genormt. Hierbei werden für verschiedene Lagen eines Landes (sogenannte Klimazonen) die Temperaturen festgelegt, die für eine solche Heizlastberechnung angenommen werden. Dies sind die niedrigsten Zweitagesmittelwerte der Lufttemperaturen, die in den letzten 20 Jahren 10mal erreicht wurden. Z.B. ist das für den Bereich Hof/Selb eine Temperatur von -16 C, für den Bereich Freiburg -12 C. Bild 1: Klimazonenkarte von Deutschland

3 3 März 28, 2017 Die Heizanlage für einen Raum eines Gebäudes wird in ihrer Leistung um den Wert der Heizlast ausgelegt. Da in der Norm weder solare noch interne Gewinne (z.b. durch Menschen im Raum) berücksichtigt werden, ist dieser Wert auf jeden Fall ausreichend dimensioniert. Jede von novosino GmbH gelieferte Heizung wird nach Normvorgaben berechnet und dimensioniert. Der Handwerker vor Ort erhält neben der Berechnung der einzelnen Heizbahnen pro Zimmer einen detaillierten Verlegeplan mit Maßangaben zum jeweiligen Heizungs-Projekt.

4 4 März 28, 2017 B) Komponenten der novosino Heizanlage Bild 2: Zusammenwirken der Komponenten des novosino Heizsystems Im Wesentlichen besteht das novosino Heizsystem aus drei Komponenten: Die Spannungsversorgung Bestehend aus 48 V DC Industrienetzteilen Baustellenfertig verbaut im Anschaltkasten Anschluss der Heizbahnen mittels vorgesteckten, wartungsfreien Federklemmen Die Regelungs- / Steuerungseinheit Bestehend aus einer SPS-Controllereinheit Eingangsklemmen für die Sensorik in den jeweiligen Räumen Die Bedieneinheit dies kann der PC, ein Smartphone oder Tablett oder ein herkömmlicher Regler sein. Lastabwurf durch Netzbetreiber möglich Die Heizbahnen der Wärmeerzeuger Ein dünnes Heizgewebe auf Glasfaserbasis, das über die gesamte Oberfläche eine homogene Wärme nahe der Körperkerntemperatur erzeugt Direkt verbaut unter der Oberfläche der Decke oder der Wand wird diese Oberfläche zur Infraroten Flächenheizung

5 5 März 28, 2017 C) Komponenten im Einzelüberblick a) Stromversorgung i. Beschreibung: Die verwendeten WAGO-Gleichstrom-Industrienetzteile besitzen einen sehr hohen Wirkungsgrad (93%) und einem äußerst geringen Verbrauch (nur 0,8 W) im Stand-By Modus. Die Netzteile sind als Block von etwa 65% der Gesamtheizlast der Wohneinheit in einem Schaltschrank zusammengefasst. Als kompakte und modulare Einheit wird dieser Schaltschrank zur Baustelle geliefert. ii. Leichte Montage: Der Elektriker vor Ort muss nur noch die Zuleitungen der Heizbahnen in die dafür vorgesehenen Federklemmen (System WAGO) aufschalten. Die Federklemmen haben den Vorteil, dass sie in Übereinstimmung mit dem Verlegeplan durchnummeriert sind und eine völlig wartungsfreie Kontaktierung (kein Nachziehen von Schrauben notwendig) bieten. iii. Magnetische Auswirkungen (EMV): Der Betrieb mit Gleichstrom hat gegenüber einem System mit Wechselspannung den großen Vorteil, dass die entstehenden Magnetfelder, die im Übrigen mit nur 0,18 Micro-Tesla (µt) äußerst gering sind, ein Gleichgerichtetes Magnetfeld darstellen. Zum Vergleich: Am Äquator hat das Magnetfeld eine Stärke von ca. 30 µt = nt. An den Polen ist der Betrag doppelt so groß. In Mitteleuropa sind es ca. 48 µt, wobei ca. 20 µt in der horizontalen und ca. 44 µt in der vertikalen Richtung auftreten. (Quelle: Wikipedia). Insbesondere hat ein Magnetfeld, das durch Gleichstrom erzeugt wird in unserem Erdmagnetfeld keine Auswirkungen, da das Erdmagnetfeld ebenfalls gleichgerichtet ist. Bild 3: Das Erdmagnetfeld ist gleichgerichtet

6 6 März 28, 2017 iv. Vorteil für die Stromversorgungsbetriebe: Da das gesamte Lastmanagement der Heizanlage durch eine intelligente Regelung in ihrem Zusammenspiel geregelt wird, reichen in etwa 65% der Energie der Nenn-Heizlast eines Gebäudes aus, um das novosino Heizsystem zu betreiben. Das heißt, dass ein Block parallel geschalteter Netzteile die gesamte Spannungsversorgung der Heizanlage aller Zimmer übernimmt. Grundlage hierfür ist das Wissen um die Gleichzeitigkeit von Heizanforderungen mehrerer Räume oder Zonen einer Wohneinheit (WE). Hier liegt die Gleichzeitigkeit bei etwa 35%. Die geringere Lastabnahme bietet dem Bauherrn weitreichende Vorteile. Da er nicht den gesamten Energiebedarf für Minimal-Temperaturen vorhalten muss, die nur alle 10 Jahre über längere Zeit auftreten können, sondern bedarfsgesteuert seine Zimmer erwärmt. Auch wenn eine Tiefst-Temperatur Periode ansteht, wird durch den intelligenten Regelalgorithmus eine Erwärmung der Zimmer im Wechsel erreicht. Zudem hat er nur eine geringere Investitionssumme zu leisten und muss keinen überdurchschnittlich hohen Anschluss beim Versorgungsunternehmen zukaufen. Für den Netzversorger hat die Technologie der 400V Netzteile den Vorteil, dass alle 3 Phasen des Hausanschlusses optimal und symmetrisch belastet werden und keine Verlustleistungen auftreten. Weiterhin kann durch einen Lastabwurf die Heizanlage direkt vom Netz getrennt werden, wenn dies aus Versorgungstechnischen Gründen (Spannungsabfall, etc.) notwendig werden würde. (HDO-Signal-Steuerung). Durch diese Features ist das Haus zur Nachrüstung eines Speichersystems und einer PV-Anlage oder dem sofortigen Einbau beider Komponenten für den kommenden nzeb (nearly Zero Energy Building) Standard gerüstet. Bild 4: Anschaltkasten novosino

7 7 März 28, 2017 b) Die Regelungs- / Steuerungseinheit Das eigentliche Herzstück der Heizungsanlage ist die Steuerungseinheit. Mit einem oder mehreren Fühlern pro Raum (z.b. wenn eine Zonenheizung gewünscht wird oder auch in einem Großraumbüro) wird die operative Temperatur das ist die vom Menschen im Raum erfühlte Temperatur als Mischung aus Raumluftund Strahlungs-Temperatur der Hüllflächen aufgenommen und an die Steuereinheit übermittelt. Warum die Hüllflächentemperatur wichtig ist, zeigt das Behaglichkeits-Diagramm nach Bedford und Liese: Bild 5: Behaglichkeitsdiagramm nach Bedford und Liese Bei höheren Oberflächentemperaturen kann die Lufttemperatur geringer bleiben ein Effekt, der dem sitzen in der Sonne im Winter gleichkommt. Die novosino-heizelemente werden direkt in die Oberflächen eingebaut. Ob in Wänden oder in der Decke das Prinzip der Heizung ist immer gleich: Dicht unter der Deckschicht spricht die Heizung sofort an die Hüllflächen des Raumes heizen sich rasch auf und das nicht über die Lufttemperatur, sondern über angenehme Wärmestrahlung nahe der Körpertemperatur. Eine Absenkung der Raumluft-Temperatur um nur 1K (entspricht 1 C) spart 6% Heizkosten ein. Betrachtet man sich den Energiefluss unterschiedlicher Heizsysteme im Detail wird schnell erkennbar, warum das Prinzip die novosino Strahlungsheizung nach dem Niedrig-Temperatur Prinzip so effektiv funktionieren.

8 8 März 28, 2017 Energieaustausch bei einer konvektiv funktionierenden Heizanlage (Fußbodenheizung / Heizkörper) bedeutet, dass die Luft im Raum durch einen Wärmeträger erwärmt wird und im Raum zirkuliert. Somit besteht ein Energie-Überschuss der Raumluft gegenüber den Hüllflächen, welcher da ein Energiefluss nur vom höheren Niveau an das niedrigere stattfinden kann auch durch die Wand nach außen erfolgt. Bild 6: Energieverlauf Raumluft in und durch die Wand

9 9 März 28, 2017 Energieaustausch beim System novosino bedeutet, dass die Hüllflächen erwärmt werden und die Luft im Raum kühler bleibt, als die Hüllflächen, da die Infrarotstrahlen nur Festkörper und Flüssigkeiten, jedoch keine Gase erwärmen. Der bereits erwähnte Energie-Überschuss besteht also auf die andere Seite, nämlich von der Wand zur Raumluft. Die Wärme der Oberfläche wird, da hier der größere Temperaturunterschied besteht, an die Raumluft abgegeben und nicht durch die Wand nach außen geleitet. Bild 7: Energieverlauf von der erwärmten Hüllfläche an die Raumluft

10 TEMPERATUR/ C 10 März 28, 2017 In einem Projekt mit der Universität Bayreuth konnte die letzte Heizperiode in einem Raum an der Uni und in einer 70m² Wohnung in Rosenheim eine Heizkostenermittlung erfolgen (die erste Auswertung und die damit verbundenen Hochrechnungen sind beigefügt). Ein weiterer Versuchsaufbau macht deutlich, dass durch Erwärmung der Hüllflächen die operative Temperatur wesentlich schneller erreicht wird, als durch die Raumheizung mit konvektivem System. novosino Heizbahnen Flachheizkörper Stativ mit Sensor Bild 8: Versuchsaufbau Ausgleich operative Temperatur Ein weiteres Energieeinsparpotential ist der wesentlich schnellere Ausgleich der operativen Temperatur: 1,4 1,2 Sensor Heizfolien Sensor Heizkörper 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 0,5 0,0 0, ZEIT/MIN

11 TEMPERATUR/ C 11 März 28, 2017 Die Erreichung eines regulären Schaltspieles von 0,5K dauert um ein vielfaches länger als beim Heizsystem novosino. 1,4 1,2 Sensor Heizfolien Sensor Heizkörper 1,0 0,8 0,5 K 0,6 0,4 0,2 0,5 0,0 0, ZEIT/MIN 30 Min Beim Heizsystem novosino wird durch die äußerst sensibel reagierende Sensorik eine Hysterese von nur 0,1K erreicht. Auch dieser Umstand spart nochmals einen Großteil an Energie ein. Zusammenspiel mit PV-Anlage und Akku: Durch die Ansteuerung einzelner Heizbahnen ist es möglich wesentlich feiner den Energieverlust eines Raumes auszugleichen. Als Beispiel soll hier wieder der Vergleich mit einer herkömmlichen Heizanlage gezogen werden: Der betreffende Raum hat eine Heizlast von W. Dieser Energiebedarf ist auch verbaut Das Raumthermostat gibt eine Heizanforderung bei Unterschreitung einer operativen Temperatur ( op) von 0,5 K Ergebnis: Die Heizung im betreffenden Raum springt an und zieht W Wenn die PV Anlage nur 800 W produziert, werden 800 W aus dem Netz gezogen und werden dem Kunden berechnet Das gleiche Szenario mit dem Heizsystem novosino: Wiederum sind W verbaut. Der novosino-sensor gibt Heizanforderung bereits bei Unterschreitung der op von 0,1 K.

12 12 März 28, 2017 Nur die zum Ausgleich der Temperaturdifferenz notwendigen Heizbahnen (z.b. zwei Stück mit je 220 W werden angeschaltet Von den 800 W, die von der PV Anlage erzeugt werden, werden nur 440 W verbraucht Der Betrieb der Heizung ist durch die Eigenstrom-Erzeugung gedeckelt es fallen keine weiteren Kosten an. Im Anhang an diese Ausarbeitung finden sich einige weitere Unterlagen Für weitere Erläuterungen stehen wir Ihnen gerne zur Verfügung. Thomas Becher novosino GmbH Fuchsweg 2 D Hof Geschäftsführer: Thomas Becher Büro Deutschland: Chr.-Krautheim-Str SELB Tel.: Büro Italien: Via Unterkreuth 7 I Terlano Tel.: