Speichersysteme - Vom Trinkwasserspeicher bis hin zum multivalenten System

Transkript

1 Speichersysteme - Vom Trinkwasserspeicher bis hin zum multivalenten System Dipl.-Ing. Ralf Rainer Nolte Bundesverband der Deutschen Heizungsindustrie e.v. (BDH)

2 Agenda Ohne Speicher keine Energiewende Speicher- und Wärmemarkt in Europa Energielabel Messung des Warmhalteverlust Marktentwicklung von Speichersystemen und Speichergrößen Trinkwasserspeicher Pufferspeicher Kombispeicher Energielabel Anwendungsbeispiele

3 Ohne Wärmespeicher keine Energiewende! Beispiel Solarthermie: Die Zahl der Solarwärmeanlagen in Deutschland ist im vergangenen Jahr um rund gewachsen Ende 2016 waren damit hierzulande etwa 2,2 Millionen Solarwärmeanlagen in Betrieb Besonders Gas- und Ölbrennwerttechnik, Wärmepumpen oder Holzheizungen in Kombination mit Solarthermie kommen hier als optimale Lösungen in Betracht. Gegenüber der Altanlage sparen solche hybriden Heizungen bis zu 40 Prozent an Energie

4 Ohne Wärmespeicher keine Energiewende! Der durch höhere Baustandards stetig sinkende Heizenergiebedarf und der gleichbleibende oder sogar steigende Energieaufwand für den Warmwasserbedarf führt zu geänderten Energieanforderungen, welche nur über den Einsatz von Speichern geschlossen werden können. Der Speicher sorgt für den geregelten Ausgleich zwischen Energieangebot und Energieverbrauch Links:

5 Speicher- und Wärmemarkt Bestandsmenge (Europa) Quelle BDH: Effiziente Systeme und erneuerbare Energien 2015, Anlagenbestand Europa 2010

6 Speicher- und Wärmemarkt Jahresmenge (Europa) Quelle : Eco-design Water Heaters, Task 2, Draft Final 15 June 2007 VHK for European Commission, Schätzung für 2020

7 Speicher- und Wärmemarkt Aufteilung in Speicherarten (Deutschland) Quelle : Speicherstatistik 2016, BDH

8 Energielabel EU Verordnungen für Warmwasserbereitern und Warmwasserspeicher Energieeffizienz- Kennzeichnung EU 812/2013 Reduzierung des Energieverbrauchsbrauchs Speichervolumen 500 l Ökodesign- Anforderungen EU 814/2013 umweltgerechte Gestaltung Speichervolumen 2000 l

9 Energielabel Energielabel für die verschiedenen Warmwasserbereiter

10 Energielabel Beispiel des Energielabels für die konventionellen Warmwasserbereiter Name oder Warenzeichen des Herstellers Modellkennung des Herstellers Das Symbol für die Warmwasserbereitungsfunktion Klasse für Warmwasserbereitungs- Energieeffizienzklasse Schallleistungspegel in Innenräumen in db Eignung für den ausschließlichen Betrieb zu Schwachlastzeiten jährlicher Stromverbrauch in kwh und/oder jährlicher Brennstoffverbrauch in GJ

11 Energielabel Beispiel des Energielabels für die solarbetriebenen Warmwasserbereiter Name oder Warenzeichen des Herstellers Modellkennung des Herstellers Das Symbol für die Warmwasserbereitungsfunktion Klasse für Warmwasserbereitungs- Energieeffizienzklasse Schallleistungspegel in Innenräumen in db jährlicher Stromverbrauch in kwh als Endenergie und/oder jährlicher Brennstoffverbrauch in GJ als Brennwert mit Temperaturkarte Europas

12 Energielabel Beispiel des Energielabels für die Warmwasserbereiter mit Wärmepumpe Name oder Warenzeichen des Herstellers Modellkennung des Herstellers Das Symbol für die Warmwasserbereitungsfunktion Klasse für Warmwasserbereitungs- Energieeffizienzklasse Schallleistungspegel in Innenräumen in db Schallleistungspegel im Freien Eignung für den ausschließlichen Betrieb zu Schwachlastzeiten jährlicher Stromverbrauch in kwh als Endenergie und/oder jährlicher Brennstoffverbrauch in GJ als Brennwert mit Temperaturkarte Europas

13 Energielabel Beispiel des Energielabels für die Warmwasserspeicher Name oder Warenzeichen des Herstellers Modellkennung des Herstellers Das Symbol für die Wasserspeicherfunktion Die Energieeffizienzklasse des Warmwasserspeichers Der Warmhalteverlust des Warmwasserspeichers in W das Warmwasserspeichervolumen in Liter

14 Ökodesign Anforderungen Warmwasserspeicher Ab dem 26. September 2017 gelten für Warmwasserspeicher bis Liter Volumen Anforderungen an die Warmhalteverluste des Speichers Diese Anforderungen gelten für Trinkwarmwasserspeicher, Pufferspeicher und Kombispeicher

15 Ökodesign Anforderungen Warmwasserspeicher Der Warmhalteverlust oder auch Wärmeverlustwert bezeichnet die Wärmeverlustleistung eines Warmwasserspeichers bei einer bestimmten Wasser- und Umgebungstemperatur Die Werte der Warmhalteverluste sind abhängig vom Speichervolumen Die zulässigen Höchstwerte berechnen sich nach folgender Formel: Tabelle: Zulässige Höchstwerte für den Wärmeverlustwert eines Speichers

16 Ökodesign Anforderungen Warmwasserspeicher Verbildlichung der Wärmeverluste eines 100l bzw. 500 l Speichers Waschmaschine TV Wasserkocher Fön Handyakku Tag Jahr Tag Jahr Tag Jahr Tag Jahr Tag Jahr [Anzahl] [Anzahl] [Anzahl] [Anzahl] [Anzahl] [Anzahl] [Anzahl] [Anzahl] [Anzahl] [Anzahl] 1, , , ,4 Mio. 3, , , ,7 Mio. 100 l 500 l Rahmenbedingungen: Eine Waschmaschine der Energieeffizienzklasse A+++ mit 6 kg Füllvolumen benötigt für eine Standardwäsche (Baumwolle, 60 C) rund 0,9 kwh elektrische Energie Quelle: Wikipedia Rahmenbedingungen: Fernseher mit 150 Watt Leistung Betrieb pro Tag 2 Stunden Verbrauch 0,300 kwh pro Tag Rahmenbedingungen: Wasserkocher mit 1200 Watt Leistung Betrieb pro Tag 10 min Verbrauch 0,200 kwh pro Tag Rahmenbedingungen: Fön mit 2000 Watt Leistung Betrieb pro Tag 5 min Verbrauch 0,167 kwh pro Tag Rahmenbedingungen: Akku mit 2900 mah 3,7 V Spannung Verbrauch 0,011 kwh pro Ladung 16

17 Energieeffizienz-Kennzeichnung Warmwasserspeicher

18 Aspekte bei Speicherdämmungen Die Verwendung von Speichern hat sich erweitert. Nicht nur das Warmhalten sondern auch das Kühlen wird genutzt

19 Materialien Polyurethan Hartschaum Polyurethan Weichschaum Melamin Harz- Schaumstoff Thermostabilisiertes EPS Polyester- Faservlies 22

20 W / mk Wichtige Kennwerte λ-wert : Die Wärmeleitfähigkeit ist eine spezifische Eigenschaft des jeweiligen Materials und hat die Einheit W/(mK) Je kleiner der λ-wert, desto besser sind die Wärmedämmeigenschaften des Materials. 0,042 0,04 0,041 0,041 0,038 0,036 0,038 0,034 0,032 0,035 PU Weichschaum Melaminharz EPS Hartschaum Polyesterfaservlies

21 Bereitschaftswärmeverlust (Messung nach EN12897) Der Speicher wird mit Wasser gefüllt, bis dieses aus dem Auslassventil fließt Der Heizstab wird eingeschaltet und das gespeicherte Wasser auf eine Temperatur bis zu (65 ± 3) C erwärmt Dem Speicher wird für eine Zeitdauer von mindestens 24 h bei thermostatischer Regelung eine Stabilisierungsphase ermöglicht Nach 24 h erfolgt eine kwh-ablesung zum Zeitpunkt des nächsten Abschaltpunktes der Wärmezufuhr Nach weiteren 24 h erfolgt eine kwh-ablesung zum Zeitpunkt des nächsten Abschaltpunktes der Wärmezufuhr Ist die Differenz zwischen diesen beiden Ablesewerten gleich oder kleiner als 3 % ist, gilt das System als stabilisiert

22 Bereitschaftswärmeverlust (Messung nach EN12897) Prüfaufbau

23 Bereitschaftswärmeverlust (Messung nach EN12897) Auswertung Stablisierungsphase Meßphase, wenn delta < 3%

24 Effiziente Heizungssysteme

25 Marktentwicklung von Speichersystemen und Speichergrößen

26 Speicherarten Trinkwasserspeicher Trinkwassererwärmung Monovalent (ein Wärmetauscher) Bivalent (zweiter Wärmetauscher für Solareintrag)

27 Speicherarten Pufferspeicher Energiespeicherung Pufferspeicher

28 Speicherarten Kombispeicher Energiespeicherung (Trinkwassererwärmung + Energiespeicherung) innen liegender Trinkwasserspeicher (Tank-in-Tank-System) externer Wärmetauscher (Frischwasserstation) interner Trinkwasserwärmetauscher

29 System mit monovalentem Trinkwasserspeicher

30 System mit bivalentem Trinkwasserspeicher

31 Zweispeichersystem zur Trinkwassererwärmung und Energiespeicherung

32 Kombispeicher mit innenliegendem Wärmetauscher zur Trinkwassererwärmung

33 Multivalentes Heizungssystem

34 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit Thank you for your attention Dipl.-Ing. Ralf Rainer Nolte Bundesverband der Deutschen Heizungsindustrie e. V. BDH