Effizienz-Booster Hybrid-Station
Noch effizienter und gleichzeitig hygienisch sicher geht es nur noch mit dezentralen Hybrid-Stationen. Um einerseits Energieverluste weitestgehend zu minimieren und die Wärmepumpe ganzjährig mit bestmöglicher Jahresarbeitszahl Wärme bereitstellen zu lassen, nutzen Hybrid-Wohnungsstationen zwei Energiequellen. Bild 3 zeigt beispielhaft das Fließschema einer Wärmepumpen-Anlage und dezentraler Hybrid-Wohnungsstation. Der Vorteil der dezentralen Lösung ist die optimierte Betriebsweise der Wärmepumpe. So kann auch bei sehr niedrigen Heizungs-Vorlauftemperaturen von 35 – 45 °C eine komfortable Warmwassertemperatur von 40 – 60 °C erreicht werden. Dabei erfolgt die Warmwasserbereitung im reinen Durchflussbetrieb zunächst über einen leistungsstarken Edelstahl-Plattenwärmetauscher. Durch den hohen Volumenstrom und die geringe Spreizung von ca. 3 bis 5 K, wird das Kaltwasser (PWC) auf ca. 34 bis 37 °C erwärmt. Die Nachheizung auf die gewünschte Warmwassertemperatur je nach Bedarf zwischen 40 °C – 60 °C erfolgt über den integrierten, elektrisch betriebenen Durchlauferhitzer. Bild 4 zeigt dazu die Energiebilanz einer Hybridstation während einer 10-minütigen Warmwasserentnahme (Dusche). Bei 40 °C Heizungs-Vorlauftemperatur wird das kalt nachströmende Trinkwasser im Edelstahl-Plattenwärmetauscher von 13 °C auf 34 °C erwärmt. Der Temperaturhub von 8,5 K auf die Zapftemperatur von hier 42,5 °C wird durch den integrierten Durchlauferhitzer erreicht. Im Ergebnis werden für die typische Warmwasserentnahme über die Dusche etwa 72 Prozent der Energie für die Trinkwassererwärmung mit einem hohen COP von 4,4 erzeugt, 28 Prozent werden über den integrierten Durchlauferhitzer mit einer durchschnittlichen Leistungsaufnahme von 6 kW bereitgestellt.
In dem gezeigten Beispiel bleiben mögliche weitere Energieeffizienz-Verbesserungen im Sommer zum Beispiel durch die Einspeisung von Solarenergie aus PV-Überschüssen oder einer Solarthermie-Anlage sogar noch unberücksichtigt. Diese würden phasenweise das Nacherwärmen über den Durchlauferhitzer unnötig machen und den Anteil Erneuerbarer Energien zu Trinkwassererwärmung im Jahresverlauf weiter erhöhen. Mit bis zu 40 Prozent geringerem Energieverbrauch für die Bereitstellung von Warmwasser kann bei einem Mehrfamilienhaus mit 8 Wohneinheiten gerechnet werden, wie ein Vergleich der dezentral, hybriden mit herkömmlicher zentraler Trinkwasser-Erwärmung und Zirkulation zeigt (Bild 5). Hierzu wurden die Effizienz der Wärmeerzeugung über eine Luft/Wasser-Wärmepumpe, Speicherbereitschafts- und Verteilverluste beider Systeme berechnet und miteinander verglichen.
44-grädiges Warmwasser innerhalb von 3 Sekunden
Auch der Warmwasserkomfort von Hybridstationen wie dem „Uponor CombiPort M Hybrid“ kann sich sehen lassen. So benötigt die genannte Hybridstation bei 40 °C Heizungs-Vorlauftemperatur lediglich 3 Sekunden, um nach Zapfbeginn Warmwasser mit 44 °C zu liefern (Bild 6). Möglich macht dies das Zusammenwirken des Plattenwärmetauschers und des nachgeschalteten Durchlauferhitzers, der die Auslauftemperatur direkt nach Zapfbeginn anhebt und danach modulierend dem vom Plattenwärmetauscher kommenden Temperatur-Niveau nachführt.
Fazit
Das Spannungsdreieck innerhalb der Trinkwasser-Erwärmung Hygiene, Komfort und Energieeffizienz kann mithilfe von dezentralen Wohnungsstationen und insbesondere mit dezentralen Hybrid-Stationen aufgelöst werden. Haftungsrisiken durch Legionellenwachstum, das beim Absenken von Zirkulationstemperaturen entsteht sowie hohe Speichertemperaturen und in Folge Speicherbereitschafts- und Zirkulationsverluste, die zum Energieeffizienzproblem für Wärmepumpen werden, können Planer und Heizungsbauer mit dezentralen Wohnungsstationen sicher und einfach ausschließen. Darüber hinaus sind Wohnungsstationen in der Lage schnell und ausreichend warmes Wasser für einen hohen Warmwasser-Komfort zu liefern.
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