CO2-neutrales Heizen mit FORSTNER Hygiene-Systemspeicher und Wärmepumpe
Kluge Steuerung & Schichtungseffizienz mit der Wärmepumpenhydraulik. Der FORSTNER Hygiene-Systemspeicher in Kombination mit der Wärmepumpe ist ein starkes Duo, wenn es um CO2-neutrales Heizen geht.
Zwei starke Partner, wenn es um CO2-neutrales Heizen geht
Wärmepumpen haben sich als effizientes und umweltschonendes Heizsystem längst etabliert.
Mit Hilfe einer Wärmepumpe wird die oft als Umweltenergie bezeichnete oder Wärme aus dem Außenbereich für die Wohnraumbeheizung sowie für die hygienische Trinkwassererwärmung genutzt. Mit der Wärmepumpen-Heizung wird es möglich, diese kostenlos verfügbare Energie wie jene des Erdreichs, der Außenluft, oder des Grundwassers zu nutzen.
Primär werden Wärmepumpen in Niedertemperatur-Systemen (max. bis 45°C) eingesetzt. Wärmepumpen arbeiten in diesem Wirkungsbereich am effizientesten. Höhere Temperaturen werden normalerweise lediglich für die hygienische Warmwassererwärmung benötigt.
Eine Anhebung des oberen Speicherbereiches auf optimale Warmwassertemperaturen (55°C bis 60°C) bedeutet allerdings immer, dass die Wärmepumpe in einem schlechteren Leistungsbereich (COP-Wert) arbeitet. Um die Effizienz nicht zu gefährden, sollte daher die Temperaturanhebung für die erforderlichen Hygiene-Standards nicht zu lange dauern.
Entscheidend ist, dass der COP (Leistungszahl) nicht mit der Jahresarbeitszahl (kurz JAZ) verwechselt werden sollte. Bei der JAZ geht es darum, dass je höher die JAZ ist, desto geringer sind die Stromkosten und desto höher ist der ökologische Nutzen für die Umwelt.
Natürlich will der Verbraucher sowohl einen leistungsstarken als auch umweltschonenden Wärmeerzeuger.
Um diese beiden Faktoren zu erfüllen, hat FORSTNER eine innovative Lösung für die effiziente Heißwasserbereitung entwickelt.
Die originelle Schaltung für die Warmwasserladung
Durch eine kluge Steuerung der Wärmeströme wird nur die oberste Zone des Speichers auf Hygiene-Solltemperatur angehoben und funktioniert mit der einzigartigen Umschaltung des Rücklaufes außerordentlich flott. Die für den Wirkungsgrad (COP) einer Wärmepumpe wichtigen niedrigen Heizwassertemperaturen (<45°C) bleiben stets erhalten und erhöhen somit die Jahresarbeitszahl (JAZ) deutlich.
Mit der FORSTNER® Wärmepumpen-Hydraulik sind Sie für den Einsatz aller Arten von Wärmepumpen perfekt gerüstet.
Wie funktioniert die FORSTNER® Wärmepumpen-Hydraulik?
- Eine Wärmepumpe hebt bei jedem Ladezyklus die Rücklauftemperatur um 5-6 K (Kelvin) an.
- Wird bei einer Brauchwasserladung mit einer höheren Rücklauftemperatur begonnen, verkürzt dies die Ladezeit erheblich. Aus diesem Grund wird für die Brauchwasserladung der Rücklauf der Wärmepumpe von ganz unten im Speicher (Abb. 1) über die Speichermitte auf den oberen Speicherbereich (Abb. 2) umgeschaltet.
- Diese hydraulische Schaltung erlaubt die kurzfristige Erwärmung der Trinkwarmwasser-Bereitschaftszone (oberer Speicherbereich) – siehe Grafik.
- Der untere Speicherbereich bleibt somit immer auf niedrigem Temperaturniveau und die Wärmepumpe arbeitet im optimalen COP-Bereich.
Nicht allein deshalb ist der FORSTNER Hygiene-Systemspeicher nach Fachvereinigung der Wärmepumpen Schweiz als zertifiziertes Wärmepumpen-System-Modul (WPSM) deklariert worden.
Thermohydraulische Überströmtechnologie
Ein weiterer ausschlaggebender Faktor für die Effizienzsteigerung ist die Erhaltung der Temperaturzonen im Speicher. Die Schichtungseffizienz eines Kombispeichers hat nämlich einen entscheidenden Einfluss auf die Effizienz des gesamten Heizsystems. Vor allem bei der Verwendung von Wärmepumpen sind der Bedarf an elektrischer Energie und der Schichtungseffizienz des Speichers direkt zusammenhängende Aspekte.
Am SPF (Solartechnik Prüfung Forschung) in Rapperswil wurde eine spezielle Methode zur Prüfung der Schichtungseffizienz von Kombispeichern entwickelt. Dabei wird die im Speichersystem produzierte Entropie als Maß für Durchmischungsprozesse herangezogen.
Patentierte Schichttechnik
Maßgeblich für jene Systemeffizienz im Hygiene-Systemspeicher sind die FORSTNER® thermohydraulischen Überströmweichen (auch Schichtweichen genannt).
Die leistungsangepassten Schichtweichen entschleunigen die für den Wärmetransport durch Umwälzpumpen verursachte Einströmdynamik. Schichtzerstörende Turbulenz bzw. die synchron mitreißende Konvektion wird permanent vereitelt. Das heisst, in definierten Gleitschichtzonen herrscht nun ein rein thermischer Auftrieb. Wärmeres Medium ist leichter und steigt auf, kälteres sinkt ab.
Zudem werden alle Erzeuger- und Verbraucherkreisläufe hydraulisch ideal entkoppelt. Dies sorgt für Betriebssicherheit, spart Betriebskosten und maximiert die Wärmenutzung.
Bei der Speicherprüfung des SPF wurde mit dem FORSTNER Hygiene-Systemspeicher eine Schichtungseffizienz von 86% erzielt, welcher deshalb mit dem Qualitätszertifikat SPF-20-006-SE ausgezeichnet wurde.
Wie funktioniert die FORSTNER® Wärmepumpen-Hydraulik?
- Sind garantiert mit jeder typisierten Wärmepumpe kombinierbar.
- Die patentierte Überströmtechnologie kommt insbesondere der Betriebscharakteristik von Wärmepumpen zugute.
- Der COP-Wert (ein idealer laborbezogener Betriebspunkt) bleibt optimiert.
- Die Jahresarbeitszahl /JAZ wird begünstigt.
- Der Wirkungs- und Nutzungsgrad (Effizienz) einer Heizanlage wird maßgebend verbessert.
- Die ausgeklügelte Wärmepumpen-Hydraulik bewirkt eine flinke Temperaturanhebung der obersten Speicherzone und garantiert die hygienische Frischwassererwärmung.
- Durch das Puffervolumen des Speichers wird die Taktfrequenz, also die Zahl der Ein- und Ausschaltvorgänge der Wärmepumpe erheblich reduziert.
- Insgesamt bewirken alle angeführten Vorteile eine längere Gerätelebensdauer.
