Bereich 4: Nachheizung

9. November 2020
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TechnikSolarthermie AufbauNachheizung

Allgemeine Merkmale

Zum Bereich der Nachheizung gehören der zentrale Wärmeerzeuger und die gesamte notwendige Peripherie wie Abgassystem, Gasanschluss, Öltank, Pelletlagerraum etc.

Aufbau

Der Wärmeerzeuger ist notwendiger Bestandteil eines Solarsystems. Als Wärmeerzeuger werden meistens Öl- oder Gas(brennwert)kessel, Wärmepumpen, Pellet- oder Stückholzkessel sowie Fernwärme eingesetzt.

Variationen

  • Fernwärme
    Ein Fernwärme-Hausanschluss und eine Übergabestation sind erforderlich.

Hinweis: Beachten Sie die Angaben der Hersteller sowie der Versorgungsunternehmen!

Auslegung und Detailplanung

Für die Gewährleistung der Versorgungssicherheit muss der Wärmeerzeuger auch ohne Solaranlage zu jedem Zeitpunkt genügend Warmwasser bereitstellen können. Die Leistung des Wärmeerzeugers und die NL-Zahl des Speichers müssen ausreichend bemessen sein. Die Größe des Nachheizwärmetauschers muss auf den Wärmeerzeuger abgestimmt sein.

So benötigen Wärmepumpen beispielsweise deutlich größere Bereitschaftsvolumina und Wärmetauscher. Details regelt u. a. DIN 4708: "Zentrale Wassererwärmungsanlagen" und DIN 4753: "Wassererwärmer und Wassererwärmungsanlagen für Trink- und Betriebswasser".

Die Anbindung des Wärmeerzeugers an den Trinkwasserspeicher bereitet in der Regel keine Probleme, wenn ausreichend hohe Leistung und Temperaturniveau bereitstehen.

Knackpunkte

Nachheizung mit Wärmepumpen: bivalenter Betrieb mit einem weiteren Heizkessel (1), elektrische Zusatzheizung (2) u. (3)

Nachheizung mit Wärmepumpen

Zur Einhaltung der DVGW-Richtlinien bei thermischer Desinfektion sind einmal täglich Trinkwassertemperaturen von mehr als 60 °C im gesamten Trinkwasserbereich erforderlich. Die Jahresarbeitszahl von Wärmepumpen sinkt mit steigender Systemtemperatur. Daher empfehlen die meisten Hersteller Vorlauftemperaturen von unter 55 °C (Ausnahmen: Systeme mit Heizgasauskopplung oder mehrstufige Wärmepumpen).

Auswege:

  • Bivalenter Betrieb mit einem weiteren Wärmeerzeuger (1), der die notwendigen hohen Temperaturen bereitstellt
  • Elektrische Zusatzheizung, welche die notwendigen hohen Temperaturen bereitstellt (2) oder (3)
  • Verzicht auf die thermische Desinfektion durch eine Entscheidung für alternative Maßnahmen zur Legionellenprävention (s. Bereich 10), was Trinkwassertemperaturen von weniger als 60 °C ermöglicht

Ergänzungen für bestimmte Funktionsprinzipien

WW3

Detailplanung und Auslegung

Die Auslegung der Trinkwasserstation ist gekoppelt an die Leistung des Wärmeerzeugers, an das Pufferspeichervolumen und an die notwendige Auslegungs-Bereitschaftstemperatur.

Beachten Sie die Herstellerunterlagen der Trinkwasserstation und die Aussagen im Bereich 6. Die Leistungsfähigkeit des Wärmeerzeugers ist zu prüfen.

Kleine Wissenssammlung

Gas- / Öl- BrennwertkesselPelletkesselWärmepumpeFernwärme
BeschreibungGas- / Ölkessel mit BrennwertnutzungHeizkessel nutzt Holzpellets als BrennstoffHeizanlage nutzt Wärme aus der Umwelt (Erdreich, Grundwasser oder Umgebungsluft)Bei der Fernwärme werden Städte bzw. Stadtteile über ein Rohrsystem von einem zentralen Wärmeerzeuger versorgt
TemperaturniveauFür eine optimale Brennwertnutzung sollte der Kesselrücklauf unter 50 °C liegen.Hohe Systemtemperaturen stellen für den Pelletkessel kein Problem dar.Die Wärmepumpe ist eine Niedertemperaturheizung. Für hohe Jahresarbeitszahlen sollte die Vorlauftemperatur unter 55 °C liegen. In 2-stufiger Ausführung, bei Heizgasauskopplung, etc. sind auch Temperaturen >55 °C möglich. Für die bei WW-Bereitung benötigten 60 °C werden häufig bivalente oder monoenergetische Betriebsweisen gewählt (Kombination mit zweitem Nachheiz-Wärmeerzeuger oder Elektroheizstab).Übliche Betriebstemperaturen für den Vorlauf in einem Fernwärmenetz sind 80–130 °C. In Absprache mit dem Fernwärmenetzbetreiber sind auch Anschlussmöglichkeiten an den Rücklauf möglich.
PufferspeicherNicht zwingend erforderlich, kann u. U. aber den Kesselbetrieb optimieren.Pufferspeicher bei Pelletkessel nicht zwingend erforderlich, optimiert aber den Kesselbetrieb (Taktung). Bei Festbrennstoffkesseln zwingend erforderlich.Pufferspeicher notwendig/empfehlenswertDer Anschluss an das Fernwärmenetz kann mit oder ohne Pufferspeicher erfolgen (direkte/indirekte Einbindung).
TrinkwasserspeicherKeine speziellen Anforderungen, Leistungsdaten beachten.Keine speziellen Anforderungen, Leistungsdaten beachten.Spezielle Trinkwasserspeicher mit wärmepumpenoptimierten, großzügigen Wärmetauschern erforderlich. Leistungsdaten beachten.Keine speziellen Anforderungen, Leistungsdaten beachten.
Anbindung der HeizkreiseRücklaufanhebung oder Direktanbindung aus dem Puffer.Rücklaufanhebung oder Direktanbindung aus dem Puffer.Niedertemperaturheizsystem auf Eignung prüfen. Verschiedene Möglichkeiten der Einbindung.In Kombination mit Pufferspeicher: Rücklaufanhebung oder Direktanbindung aus dem Puffer. Andernfalls wird der Heizkreis direkt an die Wärmeübergabestation angebunden.
Anforderung SchornsteinEine Verwendung von Kunstoffrohren bei der Sanierung ist aufgrund der geringeren Abgastemperaturen möglich.Bestehende Schornsteine sind auf Eignung für Pelletkessel zu prüfen (feuchteunempfindlich, korrosions- und temperaturbeständig). Abgastemperaturen bis zu 300 °C.Ein Schornstein wird nicht benötigt.Ein Schornstein wird nicht benötigt.
Platzbedarf/NetzanschlussGas: Gasanschluss. Öl: Platzbedarf für Heizöllagerung. Platzbedarf für Wärmeerzeuger prüfen.Platzbedarf für Heizkessel und Pelletlagerraum prüfen. Der Lagerraum sollte den Jahresbedarf an Pellets fassen.Flächenbedarf bei Erdkollektoren, Flächenbedarf bei Sole/Wasser-, Wasser/Wasser-WP, Mindestabstände Nachbargebäude bei Luft/Wasser-WP.Fernwärmeanschluss in erreichbarer Nähe.
Vorteil der Kombination mit SolaranlageErhöhung Anteil erneuerbarer Energien, weniger CO2 EmissionenPellet-Kessel weisen einen relativ schlechten sommerlichen Wirkungsgrad auf. Durch die Solaranlage wird daher überproportional Brennstoff eingespart.Solaranlagen sparen erheblich Strom durch direkte Erwärmung des Trinkwassers. Zusätzlich besteht die Möglichkeit einer Regeneration des Erdreiches (aktiv oder passiv). Eine temperaturoptimierte Kopplung Solarkreis-Wärmepumpe kann Jahresarbeitszahlen deutlich erhöhen.Weniger Wärmebezug, Erhöhung Anteil erneuerbarer Energien, weniger CO2 Emissionen
BesonderheitenBrennwertkessel benötigen einen Abwasseranschluss, da bei der Brennwertnutzung Kondenswasser anfällt.Ascheentleerung notwendig.Sperrzeiten müssen bei Pufferdimensionierung berücksichtigt werden. Genehmigungen für Wärmequelle beachten.Mindestanschlussleistungen mit Netzbetreiber abklären.
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