Angebotskennlinie |
Kennlinie im Kapazitätenschaubild zum Energieinhalt eines Speichers. Die Differenz zwischen Angebotskennlinie und Nutzenergiebedarf stellt den aktuellen Energieinhalt [kWh] bzw. die Speicherkapazität dar.
Hinweis. Die Angebotskennlinie sollte immer deutlich über dem Nutzenergiebedarf liegen.
Anschaulich formuliert: Die Angebotskennlinie stellt im Kapazitätenschaubild den Heißluftballon dar, der langsam abkühlt und absinkt. Um keine Bruchlandung am Berg zu erleiden, muss der Ballon entsprechend aufgeheizt werden, um zu steigen und die Bergspitze zu überwinden. |
Bereitschaftswärmeverluste |
Labormessung der Wärmeverluste [kWh/24 h] binnen eines Tages bei durchgehend 45 K Temperaturunterschied zwischen Speicher und Raum, beschreibt Dämmqualität
Synonyme: Bereitschaftsverluste, Wärmeverluste des Speichers verwandter Begriff: Warmhalteverlust [W] |
Dauerleistung |
Leistung [kW] des internen/externen Wärmetauschers vom Heizmedium an das Warmwasser bei zeitlich konstanten Verhältnissen. Die Dauerleistung wird im Labor gemessen und vom Hersteller als Referenz für bestimmte Verhältnisse angegeben.
Beispiel: Dauerleistung 20 kW bei VL/TW/TWW = 80°/10°/60° und Heizungsvolumenstrom 2,0 m³/h |
DIN 4708 |
Teil 1: Theorieteil mit Einführung einer Gauß’schen Glockenkurve als Verteilung des Warmwasserverbrauchs bei Wohngebäuden unterschiedlicher Größen. Überlagerung mit zweiter Gaußkurve zu Spitzenzeiten (sog. Spitzenanhebung).
Teil 2: Einführung der N-Zahl als Kennwert zur Größe von Wohngebäuden. Die N-Zahl gibt die Anzahl an sog. Einheitswohnungen mit einer Belegung von durchschnittlich 3,5 Personen und einer durchschnittlichen Sanitärausstattung an.
Teil 3: Vorgaben zur Labormessung. Jeder Warmwasserbereiter wird im Labor einem Eignungstest unterzogen. Dabei muss er die o.g. Gaußkurve der jeweiligen N-Zahl bestehen.
Synonym: N-Zahl, NL-Zahl, Bedarfskennzahl
Kritik:
Die hinterlegten Warmwasserverbräuche und Wohnungsgrößen stammen aus den 1970ern und berücksichtigen die veränderten Lebens- und Nutzungsgewohnheiten nur unzureichend.
Außerdem ist die Gaußkurve als Zapfprofil realitätsfern: Der Warmwasserverbrauch entspricht zwar durchaus dem Verbrauch an Spitzentagen, allerdings wird der zeitliche Verlauf stark gestaucht. Bei einem Einfamilienhaus findet praktisch die gesamte Entnahme innerhalb von nur 3,7 Stunden nach DIN 4708 statt. In Realität verteilen sich die Zapfungen über den Tag, es gibt meist eine morgendliche und abendliche Spitze.
Vor- und Nachteile:
Die in DIN 4708 hinterlegte Gaußkurve hat wenig mit der Realität gemeinsam. Andererseits halten die Warmwasserbereiter, was sie versprechen, weil sie den Labortest bestanden haben. |
Effektive Nachheizleistung |
Tatsächliche Übertragungsleistung [kW] vom Heizmedium an das Warmwasser im Wärmetauscher. Die tatsächliche Leistung des Warmwasserbereiters ist zeitlich veränderlich (dynamisch). Sie ist abhängig von Heizungsvolumenstrom, Temperaturverhältnissen im Speicher und auf der Heizungsseite. Bei steigenden Temperaturen des Speichers bzw. des teilweise erwärmten Kaltwassers sinkt die Übertragungsleistung.
Synonym: Leistung Wärmetauscher, Übertragungsleistung |
Einschaltpunkt |
Relative Höhe [%] des Einschaltfühlers am Speicher, gemessen ab Speicherboden.
Wenn die Temperatur an diesem Punkt die vorgegebene Einschalttemperatur unterschreitet, wird das Signal zum Ladebetrieb gegeben.
Synonym: Wärmeanforderung, Einschalten, Ladesignal
Hinweis: Im Summenlinienverfahren kann die Temperatur auf Höhe des Einschaltfühlers nicht angegeben werden, wenn im Gebäude eine Zirkulationsleitung (TWZ) vorhanden ist. Folge: Der Startzeitpunkt und Häufigkeit des Ladebetriebs werden dort falsch ermittelt. |
Kaltwasser |
Wasser zum menschlichen Gebrauch, das Anforderungen an Hygiene, Chemie, Temperatur usw. entspricht. |
Kapazitätenschaubild |
Darstellung von Nachfrage und Angebot an Energie bei Warmwasserspeichern (Nutzenergiebedarf, Angebotskennlinie und Speicherkapazität).
Das Kapazitätenschaubild kann aus dem Summenlinienverfahren und aus der Simulation ermittelt werden. |
Ladebetrieb |
Zeitraum der effektiven Erwärmung des Speichers. In dieser Zeit führt der Wärmeerzeuger dem Speicher effektiv Wärme zu, so dass die Angebotskennlinie steigt.
Der Ladebetrieb beginnt vereinfacht nach Auslösung des Signals zum Nachladen und Ablauf der Reaktionszeit.
Bei steigenden Temperaturen im Speicher sinkt die Leistung des internen/externen Wärmetauschers.
Synonyme: Nachladung, Ladung, Erwärmung, Ladezyklus |
Max. Speicherkapazität |
Kennlinie im Kapazitätenschaubild zur Obergrenze des Energieinhalts des Speichers. Bezeichnet Fähigkeit des Speichers zur Energieaufnahme [kWh], abhängig von Kalt- und Warmwassertemperaturen sowie Speichergröße.
Synonyme: max. Energieinhalt, voll beladener/erwärmter Speicher |
Nutzenergiebedarf |
Energieaufwand [kWh] zur Erwärmung des Kaltwassers auf Warmwassertemperatur, dargestellt als Summenlinie im Kapazitätenschaubild
Anschaulich formuliert: Der Nutzenergiebedarf ist im Kapazitätenschaubild der Berg, den ein Heißluftballon überwinden muss. |
Reaktionszeit |
Zeit, bis das vorgelagerte System aus Wärmeerzeuger und anderen Komponenten (Rohrnetz, Verteiler, etc.) zum eigenen Aufheizen benötigt, um Wärme mit ausreichender Temperatur an den Warmwasserbereiter liefern zu können. Diese Zeit muss vom Speicher überbrückt werden können.
Beispiel: Aufheizphase eines kalten Holzhackschnitzelkessels z.B. 45 Minuten bis Vorlauf 70° erreicht.
Synonyme: Totzeit, Überbrückungszeit, Vorlaufzeit, Systemwartezeit |
Simulation |
Verfahren zur Berechnung eines zeitlich wechselhaften Verhaltens von technischen Geräten und Vorgängen. Hierzu gehören u.a. die Abbildung und Modellierung der physikalisch relevanten (technischen) Komponenten und die Vorgabe von Lastgängen (z.B. Zapfprofil, Wärmeverluste). Die Simulation dient meist als Grundlage einer Planung und zur Veranschaulichung dynamischer Vorgänge.
Die Simulation von Warmwasserbereitern umfasst die dynamische Berechnung von internen/externen Wärmetauschern (Leistung, Ein- und Austrittstemperaturen) sowie von Speichern (Temperaturen und Volumina einzelner Schichten), die sich je nach Situation zeitlich ändern können.
Zur Darstellung konkreter Gebäuden werden weiterhin Zapfprofile, Reaktionszeit, Wärmeverluste von Speicher und Rohrnetz berücksichtigt.
Vorteile:
Die Darstellung der Ergebnisse kann als Animation des Speichers oder im Kapazitätenschaubild erfolgen. Außerdem können die berechneten Temperaturen und Leistungen angegeben und statistisch ausgewertet werden.
Nur durch Simulation sind Aussagen zu Hygiene, Energieeffizienz und Taktverhalten möglich. |
Speicherkapazität |
Kennlinie im Kapazitätenschaubild zum aktuellen Energieinhalt [kWh] bzw. Status der Erwärmung [%] des Speichers bezogen auf die max. Speicherkapazität
verwandter Begriff: Angebotskennlinie |
Spitzendurchfluss |
Höchste anzusetzende Kurzzeit-Entnahme nach DIN 1988-300 zur Planung des Trinkwasserrohrnetzes. Der Spitzendurchfluss [Liter/Sek.] wird getrennt nach Kalt- und Warmwasser aus dem Summendurchfluss aller Zapfstellen im Gebäude ermittelt, wobei die statistische Gleichzeitigkeit schnell sinkt bei steigendem Summendurchfluss bzw. steigender Gebäudegröße. Es wird zwischen einigen Gebäude- bzw. Nutzungskategorien unterschieden.
Gerade kurzzeitige Spitzen können sehr hoch sein. Sie sollen nicht zu bemerkbaren Druckschwankungen an der Zapfstelle führen. Der Spitzendurchfluss basiert auf Messungen im Bereich weniger Sekunden.
verwandter Begriff: Verfahren nach Kurzzeit-Entnahme |
Summenlinienverfahren |
Ursprünglich grafisches und noch verwendetes Verfahren zur Planung von Speichern der Wasserversorgung auf Basis von Speichergröße und zeitlichem Verlauf von Zustrom und Abstrom bzw. Entnahme.
Beispiele: Talsperren, Wassertürme
Bei Warmwasserbereitern werden abweichend Nutzenergiebedarf und Angebotskennlinie als Energie [kWh] bilanziert. Darstellung erfolgt zwingend im Kapazitätenschaubild.
Kritik zur Anwendung bei Warmwasserbereitern:
Die Temperaturverteilung im Speicher mit unterschiedlich warmen Schichten wird NICHT betrachtet. Negative Folgen: Aussagen zu Austrittstemperaturen des Warmwassers (60°? Hygiene?) sind nicht möglich. Ebenso ist keine Berechnung der Temperatur auf Höhe des Einschaltfühlers möglich (Ausnahme: Gebäude ohne Zirkulation TWZ), so dass Starts und Häufigkeit des Ladebetriebs nicht korrekt ermittelt werden können. Es kommt systematisch zur Überdimensionierung von Speichern mit der Folge mangelnden Wasseraustauschs. Überdimensionierung steht zudem im Widerspruch zur VDI/DVGW 6023. |
Takten |
Häufigkeit des Ladebetriebs bzw. der Wärmeanforderung der Warmwasserbereitung in einem Zeitraum. Das Starten des Ladebetriebs hat einen sehr großen Einfluss auf das Taktverhalten des Wärmeerzeugers und damit auf die Energieeffizienz und die Schadensanfälligkeit.
Synonyme: Stop-and-Go, Starts, Kesseltakten, Kesselstarts, Einschaltverhalten
ACHTUNG! Häufige Starts des Wärmeerzeugers können zu Kesselschäden führen. Einige Kesselhersteller geben max. 15.000 Starts/Jahr als Gewährleistungsbedingung vor.
Auch bei Wärmepumpen ist sehr geringes Takten wichtig, weil einige Energieversorger Sperrzeiten zwischen Ladezyklen vorgeben. |
VDI/DVGW 6023 |
Allgemein anerkannte Regel der Technik zu Planung, Bau und Betrieb von Trinkwasser-Installationen bzgl. Hygiene. Die Norm regelt u.a. den bestimmungsgemäßen Betrieb, z.B. Austrittstemperaturen bei Warmwasser (60°) und Wasseraustausch aller Anlagenteile innerhalb von max. 72 Stunden. |
Verfahren nach Kurzzeit-Entnahme |
Schätzverfahren zur Planung von Warmwasserbereitern auf Basis des Spitzendurchflusses und unterstellter Dauer des Hauptnutzungszeitraumes. Häufig wird die Intensität bzw. Gleichzeitigkeit ebenfalls geschätzt. Das Verfahren ist ein sog. worst-case-Szenario.
Kritik:
Der Spitzendurchfluss gibt keine Aussage zum Warmwasserverbrauch und zur tatsächlichen Belegung (Personenanzahl usw.)! Speichergrößen können hiernach nicht ausgelegt werden. Es kann nur eine Obergrenze für den worst-case bestimmt werden. Überdimensionierung widerspricht der VDI/DVGW 6023 aus hygienischen Gründen.
Selbst bei Frischwasserstationen oder Durchlauferhitzern führt das Ansetzen des Spitzendurchflusses häufig zu überhöhten Leistungen, weil die Wärmespeicherfähigkeit des Rohrnetzes ein kurzzeitiges Absinken der Warmwasser-Austrittstemperatur zu Spitzenzeiten in Realität abmildert. |
Volumenstrom |
Durchfluss einer Flüssigkeit durch einen gegebenen Rohrquerschnitt je Zeit, Angabe z.B. als m³/h oder Liter/Sek. |
Wärmeverluste Verteilleitungen |
Wärmeverluste aufgrund Transmission und Strahlung vom (gedämmten) Rohr an die Umgebung, abhängig von Dämmung, Rohrlänge und Temperaturunterschied zur Umgebung
verwandter Begriff: spezifischer U-Wert [W/(m*K)]
Beispiel:
Dämmung 100% laut EnEV = ca. 0,2 W/(m*K),
60° Warmwasser und 20° Raum
Ergebnis ca. 8 W/lfdm Rohr
Hinweis: Relevant sind Rohrabschnitte auf dem Weg vom Wärmeerzeuger zur Zapfstelle, die wegen der Warmwasserbereitung dauerhaft oder in kurzen Intervallen mit hohen Temperaturen durchströmt werden. Dies sind i.d.R. Warmwasser- und Zirkulationsleitungen, aber manchmal auch Heizungsrohre (z.B. Nahwärme mit Warmwasserbereiter in Unterstation). |
Warmwasser |
Warmes Wasser zum menschlichen Gebrauch
Synonyme: Trinkwarmwasser, Brauchwasser |
Warmwasserbereiter |
Gerät zur Erwärmung von kaltem Trinkwasser auf Warmwassertemperatur,
Synonyme: Trinkwarmwasseranlage, Trinkwassererwärmer
Beispiele: Warmwasserspeicher, Speicherladesysteme, Frischwasserstationen, Wohnungsstationen, Durchlauferhitzer, Speicher-Wassererwärmer, direktbefeuerte Speicher |
Warmwassertemperatur |
Solltemperatur des Warmwassers am Austritt des Warmwasserbereiters.
Aus hygienischen Gründen (Legionellen) sollte die Temperatur bei 60° liegen. Kurzzeitige Unterschreitungen bei Spitzenentnahme und Ladevorgängen sind zulässig.
Ab 65° fällt verstärkt Kalk aus (sog. Kesselsteinbildung). |
Zapfprofil |
Verlauf des Warmwasserverbrauchs in einem Zeitraum
Synonyme: Lastgang, Warmwasserbedarf, Zapfung |
Zapfstelle |
Punkt, an dem Warmwasser gezapft bzw. entnommen wird.
Synonyme: Entnahmestelle, Entnahmearmatur
Beispiele: Dusche, Waschtisch |
Zapftemperatur |
Vom Nutzer an der Zapfstelle benötigte Temperatur, d.h. Mischtemperatur von Kaltwasser + Warmwasser |
Zirkulation |
Von entfernten Zapfstellen zum Warmwasserbereiter zurück führendes Rohr, das von leicht abgekühltem Warmwasser durchflossen wird. Zusammen mit dem Warmwasserrohr entsteht eine Art Ringleitung. Erforderlicher Antrieb durch eine Zirkulationspumpe. Schwerkraftzirkulation kann ebenfalls auftreten, ist als alleiniger Antrieb aber nicht zulässig. Zweck der Zirkulation ist eine konstante Temperatur im Warmwasserrohrnetz – auch bis kurz vor die entfernteste Zapfstelle.
Die Zirkulation hat wesentlichen Einfluss auf Komfort, Energieeffizienz/Wärmeverluste, Hygiene, Taktverhalten/Ladehäufigkeit. |