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Hygienisch und energieeffizient saniert - Zweistufige Frischwassertechnik sorgt für hohe Solarerträge

Das Beispiel einer Wohnanlage in Jena zeigt auf, wie mit den Kernkompetenzen Systemregelungstechnik und Frischwassertechnik hygienisch und energieeffizient saniert werden kann.

Hydraulikschema der Heizungstechnik. Bild: Varmeco

Blick auf das Flachdach mit 36 Röhrenkollektoren in 12 Feldern. Bild: Rautal

 

Die Wohnanlage Felix-Auerbach-Straße 18 – 20 der Wohnungsgenossenschaft „Carl Zeiss“ eG in Jena ist ein elfgeschossiger Plattenbau mit 89 Wohneinheiten. Die beheizte Gebäudefläche beträgt etwa 4600 m². Im Zuge der Gesamtsanierung, gefördert durch die KFW, wurden die Gebäudehülle und die Heizungstech-
nik erneuert. Letztere steht hier im
Fokus.
Die Rautal Gebäudemanagement GmbH Jena als Betreiber und Tochtergesellschaft der „Carl Zeiss“ eG hatte zwei klare Vorgaben für die Sanierungsplanung der Heizungstechnik: Spürbare Senkung der Energiekosten für einen auch zukünftig wirtschaftlichen Betrieb sowie hygienisch einwandfreie Trinkwarmwasserbereitung entsprechend den neuesten Vorgaben der Trinkwasserverordnung.

Die Technik im Detail

Beide Ziele wurden mit einer besonderen Kombination aus heizungsunterstützender Solarthermie mit Frischwassertechnik erreicht. Neben (genauer gesagt: vor) der eigentlichen Frischwassererwärmung gibt es eine Frischwasservorwärmung. Also eine Vorwärmstufe im Durchflussprinzip. Diese Vorwärmstufe wird ausschließlich solar versorgt und ist somit Garant für hohe Erträge. Während klassische mit Trinkwasser gefüllte Vorwärmstufen aus hygienischen Gründen meist einen
Energie kontraproduktiven Betrieb verlangen – z.B. empfiehlt die Richtlinie W 551 des DVGW tägliches Durchwärmen auf 60°C – sind bei der Frischwasservorwärmung keinerlei Maßnahmen angesagt. Optional ist sie hier anlagen- und regelungstechnisch in die thermische Desinfektion eingebunden.
Auf dem Flachdach des Gebäudes sind 36 Stück Vakuumröhrenkollektoren
„VARIOtube“ der Varmeco GmbH, einem Systemtechnikspezialist für das intelligente Wärmemanagement in kleinen bis mittelgroßen Heizsystemen, montiert. Liegend und ohne nennenswerten Anstellwinkel, um Optik, Windlasten und Eigenverschattung zu optimieren. Dafür wurden die einzelnen Absorberstreifen schon im Werk in die spätere Sonnenrichtung gedreht.
Insgesamt ist somit eine Bruttofläche von 108 m² verbaut, was einer Aperturfläche von 73 m² entspricht. Die Kollektoren arbeiten auf einer 2-Kreis-Solarstation, die zunächst den Vorwärmspeicher bedient. Ist dieser erwärmt, werden die vier Kombipuffer und, falls Raumwärmebedarf vorhanden, die Heizgruppe beschickt. Aus dem Vorwärmspeicher (Leitwerkschichtspeicher) mit 1750 l wird der Frischwasservorwärmer versorgt, der als Zweierkaskade mit Geräten vom Typ „VARIO fresh-nova 60“ ausgeführt ist. Diese Vorwärmstufe erwärmt das kalte Trinkwasser ohne nennenswerte Verweilzeit von etwa 10°C auf typischerweise 25 bis 30°C. Die vier Kombipuffer (Leitwerkschichtspeicher) á 1750l mit einem Gesamtvolumen von 7000 l versorgen den Frischwassererwärmer und die Raumheizung, sprich Heizgruppe. Sind die Speichertemperaturen nicht ausreichend, wird über die Fernwärmeübergabestation
nachgeheizt. Der Frischwassererwärmer hat eine Nennschüttleistung von 100 l/min
und ist als Zweierkaskade mit Modulen vom Typ „FWE 50“ ausgeführt. Dies war Ergebnis der Auslegungsrechnung mit dem Wärmeschaubildverfahren
„FALTINtool“, untermauert durch mehrjährige Verbrauchsmesswerte. Mit dem
„FALTINtool“ lassen sich weiter die Frischwassererwärmerleistung, das Puffervolumen und die Nachladeleistung schnell und zuverlässig aufeinander abstimmen.
Weil aber die Warmwasser-Lastspitzen stark vom Bewohnerverhalten abhängen, muss die Anlage bei aktuell kleinstmöglicher Ausführung auch einer zukünftig größeren Warmwasserlast gewachsen sein. Die Frischwassertechnik ist, wenn sie kaskadiert eingesetzt wird, einfach skalierbar. Ein weiteres Gerät parallelgeschaltet ergänzt die Zweierkaskade zur Dreierkaskade und ergibt folglich eine Leistungssteigerung um 50%. Diese Möglichkeit wurde vorbereitet und ist im Hydraulikschema angedeutet mit dem optionalen Kaskadengerät „K3“.

Beeindruckender Solarertrag

Geregelt wird die Gesamtanlage über Hard- und Software der Varmeco, Produktname „SYSTEM 018“. Nur die Frischwasservorwärmung arbeitet autark. Die Regelung des „SYSTEM 018“ umfasst damit im Wesentlichen die 2-Kreis-Solaranlage, die Frischwassererwärmerkaskade, das Speichermanagement mit Umschaltung der Solarwärme auf Vorwärm- oder Kombispeicher, die außentemperaturgeführte Heizgruppe und die Nahwärmeeinspeisung. Per „MODBUS“-Protokoll erfolgt der Datenaustausch zur übergeordneten Gebäudeleittechnik.
Seit 30.06.2011 liegen Messwerte für verschiedene Energiepfade vor. Für den Zeitraum bis 25.05.2012, das sind 329 Tage, lässt sich ausweisen: Das Kollektorfeld erntete 39,7 MWh, die Fernwärme speiste 365,6 MWh nach, die rein solar versorgte Vorwärmstufe verbrauchte 4,5 MWh, die Frischwassererwärmung benötigte 39,4 MWh. Rechnet man einfach linear auf 365 Tage hoch, so ergibt sich ein spezifischer Kollektorertrag (Aperturbezug) von beeindruckenden
607 kWh/(m² a).
Fazit: Die Frischwassertechnik hat sich nicht nur im Bereich der Einfamilienhäuser etabliert. Gerade im Objektbereich ermöglicht sie, Hygieneanforderungen von energieintensiven Maßnahmen zu entkoppeln. Denn die Energiespeicherung wird dem hygienerelevanten Trinkwasserbereich entzogen, auf die Heizungsseite verlagert und kann so bei beliebigen Temperaturen erfolgen. Dadurch sind Anlagensysteme möglich, die einerseits die Vorgaben der Trinkwasserverordnung leicht erfüllen und andererseits bei neuer planerischer Freiheit durch hohen Solarertrag beeindrucken.

KONTAKT: Varmeco GmbH & Co. KG, 87600 Kaufbeuren, Tel. 08341 90220, Fax: 08341-90 22-33, info@varmeco.de, www.varmeco.de

 


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