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Energieeffizienz und Hygiene in der Trinkwasser-Installation

„Energieeffizienz und Hygiene in der Trinkwasser-Installation im Kontext: DHC Annex TS1 ”Low Temperature District Heating for Future Energy Systems“

EnEff:Wärme - Forschung für energieeffiziente Wärme- und Kältenetze
EE+HYG@TWI: Neuer Versuchstand Trinkwasserinstallation, Detail Entnahme

Neuer Versuchstand Trinkwasserinstallation im Zentrum für Energietechnik ZET der TU Dresden: Entnahme für eine der sechs Wohneinheiten.

© TU Dresden

Steckbrief

Werkzeugtyp Analyse, Bilanzierung/Optimierung
Laufzeit April 2014 - März 2017
Kürzel EE+HYG@TWI
Schwerpunkte

Projektbeschreibung

Ausgangssituation und Problemlage

Im Zusammenhang mit den sinkenden Energiebedarfswerten für die Raumheizung zeichnet sich für die zentrale Trinkwassererwärmung (TWE) der Trend ab, dass der Anteil der Trinkwassererwärmung am Gesamtwärmebedarf eines Gebäudes ansteigt. Außerdem wird die Vorlauftemperatur des Heizungssystems bei Konzepten der zentralen TWE von den allge-mein anerkannten Regeln der Technik zur Trinkwasserhygiene vorgegeben - abgestellt auf die Spezies Legionella pneumophila. Daher dominieren die Leistungsanforde-rungen und das Exergieniveau der Trinkwassererwärmung zunehmend die Dimensionierung der Wärmeerzeuger und den Primärenergiebedarf im Betrieb. Dies gilt für Wohngebäude und Nichtwohngebäude mit Trinkwarmwasserbedarf gleichermaßen. Die konsequente Umsetzung und Fortschreibung des LOW TEMPERATURE-Ansatzes in der Wärmeversorgung von Gebäuden scheitert somit an den unter Abwägung der hygienischen und gesundheitlichen Aspekten formulierten Anforderungen an die Systemtemperaturen auf der Trinkwarmwasserseite.

Der Energiebedarf für die TWE und Zirkulation konnte und kann durch Maßnahmen wie hydraulischer Abgleich, Wärmedämmung der Rohrleitungen etc. gesenkt werden. Für die Primärenergieeffizienz ist jedoch überdies das Temperatur- und damit Energieniveau der TWE viel entscheidender. Allein durch Senkung der Mitteltemperatur um 5 Kelvin sinken die Wärmeverluste im Bereich der Hausinstallation um 10 bis 13 %. In der Fern- und Nahwärmeversorgung (FW) reduzieren sich die anteiligen Netzverluste des Wärmetransportes etwa in der gleichen Größenordnung. Hinzu kommen z. B. bei Anlagen der Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) mit Dampfturbinen Effekte der Erhöhung der Stromerzeugung um bis zu 6 %. Die Leistungszahl von Wärmepumpen zur Trinkwassererwärmung kann um 20 % und die Effizienz der Solarthermie im Mittel um 0,5 bis 2 %/K gesteigert werden.

Projektziele

Das Verbundprojekt stellt sich deshalb die folgenden wissenschaftlich-technischen Ziele, die in interdisziplinärer Zusammenarbeit realisiert werden sollen:

  • Neue Erkenntnisse durch umfassende und zeitgleiche thermohydraulische und hygienische Untersuchung und Bewertung von ca. 100 bundesweit verteilten Trinkwasser-Installationen und Vergleich mit der allgemeinen Statistik von in der Projektlaufzeit zugängigen Ergebnissen der nach Trinkwasserverordnung verpflichtenden Untersuchungen hinsichtlich Legionella spp. bzw. Legionella pneumophila.
  • Quantifizierung des Energieeinsparpotentials ohne Einsatz chemischer Desinfektionsmittel bei Nachweis der hygienisch-mikrobiologischen Unbedenklichkeit insbesondere durch umfangreiche gezielte Technikumsversuche bei verschiedenen Erzeugertechnologien und neuen Arten des adaptiven thermohydraulischen Abgleichs von Zirkulationssystemen.
  • Nutzung neuer mikrobiologischer und molekularbiologischer Analysemethoden zur hygienisch-mikrobiologischen Beurteilung der Qualität des erwärmten und kalten Trinkwassers hinsichtlich der Parameter Legionella spp., Legionella pneumophila und Pseudomonas aeruginosa. Etablierung derselben in der gezielten Bewertung des Anlagenzustandes und Ableitung von Maßnahmen.
  • Schaffung neuer Simulationswerkzeuge für die Abbildung der speziellen thermohydraulischen Vorgänge in der Trinkwarmwasser-Installation unter Berücksichtigung der gegenseitigen Beeinflussung der Installationen für erwärmtes und kaltes Trinkwasser. Nutzung von Experimenten und Praxismonitoring zur Parametrierung der Simulation und Validierung der Simulationsresultate.
Stand der Umsetzung

Mit hohem Kommunikationsaufwand und unter Beachtung datenschutzrechtlicher Aspekte konnten die Betreiber und Nutzer von 80 Objekten für die Teilnahme an Felduntersuchungen motiviert werden.
In deutlicher Erweiterung zum Standard-Untersuchungsumfang wurde eine neues Probenahme- und Untersuchungsschema erarbeit und bislang an 42 Objekten erprobt. Erste Ergebnisse der 24 komplett untersuchten Objekte zeigen vor allem Probleme durch zu hohe Temperaturen im Trinkwasser (kalt). Die grundlegende Umstrukturierung und Erweiterung des Technikums-Versuchsstandes zur Emulation der Trinkwasserinstallation eines 6-Familienhauses und dessen Ausstattung mit über 160 Sensoren ist abgeschlossen.

In zwei Projektmeetings wurden Herangehensweise und Zwischenergebnisse mit Vertretern  des PTJ, dem wissenschaftlichen Beirat und den 9 Mitförderer aus Industrie und Verbänden diskutiert und die Weichenstellung im Projekt geschärft.

Internationale Zusammenarbeit im IEA DHC Annex TS1

Das Verbundvorhaben EE+HYG@TWI ist in die inhaltliche Bearbeitung des IEA DHC Annex TS1 integriert. Die Koordination des Annex TS1 erfolgt durch Arbeitstreffen und weitere begleitende Maßnahmen. Sie werden durch das Fraunhofer IBP in Abstimmung und mit Unterstützung durch den Koordinator des Verbundprojektes organisiert und koordiniert. Die Kommunikation auf internationaler Ebene wird dabei maßgeblich durch den Projektpartner Fraunhofer IBP bestritten.

  • IEA DHC Annex TS1