Wärmeübertrager für Wohnungsstationen

Für die Mieter bedeutet dieses technische Konzept eine sichere und zugleich umweltschonende Wärmeversorgung zu besonders niedrigen Kosten: Der spezifische Heizwärmebedarf liegt bei ca. 20 kWh/(m²/a). In einem typischen Bestandsbau ist das Zehnfache dieses Werts üblich!

Anspruchsvolle hydraulische Vorgaben

Eine Besonderheit bei diesem Bauprojekt ist die primär solargestützte Versorgung mit Energie. Das hat Auswirkungen auf das hydraulische Konzept: Um in den Pufferspeichern möglichst viel solare Energie ‚ernten‘ zu können, sind neben dem extrem großen Pufferspeichervolumen möglichst niedrige Rücklauftemperaturen unter 30 °C erforderlich. Herausgekommen ist aufgrund dieser Prämisse ein hochempfindliches hydraulisches System, um die Vielzahl von Pumpen und Armaturen aufeinander abzustimmen.

Wie schaut das konkret aus? Die Pufferspeicher (solargestützt werden hier Temperaturen von 60 °C und mehr erreicht) versorgen die jeweilige Wohnungsstation zentral mit Heizwasser. In der Wohnungsstation wird das Heizwasser mit der bereitgestellten Temperatur direkt an die Heizkörper weitergegeben. Der integrierte Differenzdruckregler sorgt für einen konstanten Differenzdruck von 0,1 bar für die Heizkörper (wichtig für den hydraulischen Abgleich und eine geringe Geräuschentwicklung). Trinkwarmwasser stellt die Wohnungsstation indirekt über ein integriertes Durchflusssystem (Frischwassersystem) bei Bedarf bereit.

Die Wohnungsstationen von Danfoss sind für geringe Rücklauftemperaturen technisch gut vorbereitet:

Die Wärmeübertrager mit neuartiger „MicroPlate“-Plattenstruktur ermöglichen eine besonders gleichmäßige Medienverteilung über den gesamten Plattenbereich. Die besondere Bauform sorgt zudem für eine höhere Festigkeit: Pro Flächeneinheit sind hier 80 % mehr Lötstellen vorhanden. Diese sind optimal ausgeführt (besonders flache Lötstellen mit klar definierter großer Lötfläche), lassen deshalb höhere Betriebsdrücke zu und verbessern den Wärmeübergang.

Im Vergleich zu einer herkömmlichen Oberfläche in Fischgrätenform ermöglicht die „MicroPlate“-Plattenstruktur eine gleichmäßigere Durchflussgeschwindigkeit – das senkt den Druckverlust (bis zu 35 %) und verbessert den Wärmeübergang (bis zu 10 %). „MicroPlate“-Wärmeübertrager sparen auf diese Weise Energie und Kosten – u. a. benötigen die zum Umwälzen des Was­sers eingesetzten Pumpen weniger Antriebsenergie.

Funktionsweise der Warmwasserbereitung

Wird an einer Zapfstelle warmes Trinkwasser entnommen, öffnet das Regelventil für die Trinkwassererwärmung. Der Wärmeübertrager wird nun primär- wie sekundärseitig durchströmt und das Trinkwasser auf die einstellbare Temperatur zwischen 45 und 65 °C erwärmt. Dabei gleicht der Regler primärseitige Druck- und Temperaturschwankungen automatisch aus. Ist der Zapfvorgang beendet, schließt der Regler den Zulauf von Heiz- und Trinkwasser. Da primär wie sekundär die warmen Leitungen unten am Wärmeübertrager angeschlossen sind, kühlt dieser nach Zapfende schnell aus. Vorteil: Auf diese Weise wird ein Verkalken des Wärmeübertragers ebenso weitgehend vermieden wie eine unerwünschte Vermehrung von Bakterien (keine Biofilmbildung). Zur Temperaturhaltung des Warmwassersystems verfügt die Station über einen auf 30 °C eingestellten thermischen (Sommer-)Bypass.

Komfortversorgung mit Heiz- und Trinkwarmwasser

Verbaut ist in allen Bauabschnitten des Modellprojekts die direkte Wohnungsstation „Akva Lux II TDP-F“ zur Beheizung und zur Trink­wassererwärmung. Die „Akva Lux II TDP-F“ ist eine einfach zu handhabende Wohnungsstation für Zwei-Rohr-Systeme. Konzipiert für die dezentrale Wärmeverteilung in Mehrfamilienhäusern mit sekundärseitig direkt angeschlossener Heizung und einem integrierten hydraulisch geregelten Durchfluss-Wassererwärmer, kann die Station primärseitig über jede Heizquelle versorgt werden (Fernwärme, Blockheizkraftwerk, bivalente Anlagen mit Pufferspeicher u.a.m.). Die „Akva Lux II TDP-F“ ist für Einbau- oder Wandmontage mit einer Bautiefe von 110 mm lieferbar und für die Kombination mit den Danfoss-Verteilersystemen für Fuß­bo­den- oder Heizkörperheizung vorbereitet.

Um Wärmeverluste zu minimieren, ist die Station komplett wärmegedämmt. Die Dämmung ist bei der Wartung schnell entfernt und anschließend wieder rasch angebracht – diese Lösung bietet allein Danfoss.

Bei einem sorgfältig gewählten Montageort (kurze Entfernungen zwischen Station und Zapfstellen) entfällt der Einsatz einer Zirkulationspumpe mit zusätzlichem Leitungskreislauf – das vermeidet erhöhte Rücklauftemperaturen und Wärmeverluste, auch muss keine Energie zum Betrieb der Pumpe aufgewendet werden.

Aufgrund der dezentralen Trink­warmwasserbereitung (Frisch­wasser-Durch­fluss­sys­tem) können Probleme hinsichtlich Legionellen ausgeschlossen werden. Auch die seit November 2011 gültige Maßgabe der Trink­wasserverordnung, bei ge­werb­licher Vermietung das Trink­warmwasser regelmäßig auf Legionellen zu überprüfen, ent­fällt.

Ein wesentlicher Vorteil dieser Wohnungsstationen sind der geringe Installationsaufwand und die somit niedrigen Installationskosten: Es müssen nur zwei Heizungsrohre für den Vor- und Rücklauf sowie ein wei­teres Rohr für Kaltwasser verlegt werden. Weil die gesamte Tech­nik auf einer gemeinsamen Grundplatte montiert ist, gestaltet sich die Montage sehr einfach. Hinzu kommt, dass diese Wohnungsstationen aufgrund ihrer Übersichtlichkeit und guten Zugänglichkeit sehr wartungs­freundlich sind.

Fazit

Die Vorgabe, wegen der primären Nutzung von Solarenergie unbedingt möglichst niedrige Rücklauftemperaturen zu erreichen, war eine der großen Herausforderungen bei diesem Projekt. Wohnungsstationen von Danfoss sind dafür praktisch im Standard bereits bestens vorbereitet. Die dezentralen Wohnungsstationen ermöglichen es dem Mieter darüber hinaus, über die integrierten Wärmemengen- und Wasserzähler jederzeit den aktuellen Ener­gie- und Wasserverbrauch zu kontrollieren. Und die Erfahrung zeigt: Kostentransparenz fördert das Verbrauchsbewusstsein!