Fronius Ohmpilot in heating water and water utility systems Whitepaper [DE]

HINWEISE FÜR DIE VERWENDUNG DES FRONIUS OHMPILOT ZUR WARMWASSERBEREITUNG IN HEIZUNGS- BZW. BRAUCHWASSER­SYSTEMEN
Anleitung für Installateure
White Paper © Fronius Deutschland GmbH Version 04 03/2019
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1. Eigenverbrauchsoptimierung mit dem Fronius Ohmpilot

Sie planen den Neubau einer PV-Anlage oder die Nachrüstung einer Bestandsanlage zur Erhöhung des Eigenverbrauchs?
Mit dem Fronius Ohmpilot haben Sie neben Anwendungen wie z.B. der Anbindung von Infrarotheizungen, Handtuchtrocknern, Wärmepumpen, etc. die Möglichkeit den selbst erzeugten Solarstrom für die Warmwasseraufbereitung zu nutzen. Dadurch ist es möglich, den Anteil des Eigenverbrauchs im Haushalt deutlich zu steigern. In den Monaten April bis Oktober kann der benötigte Strom für die Warmwasseraufbereitung damit bis zu 100% durch den Solarstrom gedeckt werden.
Die im Folgenden beschriebenen Beispiele beziehen sich ausschließlich auf die Verwendung des Fronius Ohmpilot zur Anbindung an ein bestehendes Heizungs- bzw. Brauchwassersystem.
Dazu gilt es bereits im Vorhinein einiges zu beachten, denn nicht jede Heizungs- bzw. Brauchwasseranlage bietet die Voraussetzung zur Anbindung eines elektrischen Heizstabes. Unterschiedliche Bedürfnisse und Hausgegebenheiten erfordern individuell geplante Heizungssysteme. Daher gibt es eine Vielfalt an Heizungssystemen, von denen nicht jede Anlage für die Einbindung eines E-Heizstabes geeignet ist. Genau an dieser Stelle möchten wir ansetzen und Ihnen als Installateur, dessen Hauptgeschäft nicht im Bereich der Heizungstechnik angesiedelt ist, anhand von Fallbeispielen häufige Hausinstallationen vorstellen, die Sie bei Ihren Kunden antreffen können.
Ziel ist es, Sie auf verschiedene Lösungen aufmerksam zu machen, die Ihnen trotz fehlendem Anschluss im speziellen Anwendungsfall zur Verfügung stehen. So können Sie Ihren Kunden konkrete Vorschläge unterbreiten, mit denen beispielsweise durch die relativ einfache Nachrüstung der überschüssige Solarstrom zur Warmwassererzeugung verwendet werden kann. Abbildung 1 stellt eine gängige Konfiguration in Verbindung mit einem Heizstab (auch Heizpatrone genannt) dar.
Abb. 1 Konfigurationsschema einer Heizstab Anwendung
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2. Beispiele für häufige Heizungs- bzw. Brauchwasserinstallationen

Im Folgenden stellen wir Ihnen Beispiele häufiger Einbausituationen vor. Im Anschluss daran zeigen wir Ihnen anhand weniger Schritte die Möglichkeiten einer Nach- bzw. Umrüstung auf.

2.1 Fallbeispiel 1 – Konventioneller Warmwasserspeicher stehend

Stehende konventionelle Warmwasserspeicher in den Größenordnungen von 120-200 Litern Fassungsvermögen können monovalent oder multivalent sein. Bei mono- oder multivalenter betriebsweise werden ein oder mehrere Heizsysteme oder Energieträger zur Deckung des Wärmebedarfs eingesetzt. Für die elektrische Erwärmung werden Einschraub- oder auch Flanschheizkörper verwendet. Um den Temperaturfühler zu platzieren ist eine freie Tauchhülse von Vorteil. Abbildung 2 zeigt die schematische Darstellung eines stehenden Warmwasserspeichers.
Abb. 2 Schematische Darstellung eines stehenden Warmwasserspeichers
Warmwasserspeicher in den Größenordnungen > 200 Liter besitzen meist einen Anschluss für einen oder mehrere elektrische Heizstäbe.
Ergänzender Hinweis: Wenn kein Anschluss für den Temperaturfühler verfügbar ist, kann oft ein Temperaturfühler als Anlegefühler (von außen) verwendet werden. Ausführliche Hinweise zur Mindesttemperaturüberwachung finden Sie in der Bedienungsanleitung des Fronius Ohmpilot.

2.2 Fallbeispiel 2 - Kombispeicher

Der Kombispeicher umfasst beides, die Kombination von Heizung und Warmwasser. Kombigeräte sind platzsparend und ermöglichen einen hohen Heiz- und Warmwasserkomfort. Der Warmwasserbereich im Kombispeicher hat häufig ein Fassungsvermögen von 80-200 Litern. Es gibt auch Kombispeichersysteme bei denen das Warmwasser im Durchlaufprinzip in einer Wärmetauscher Spirale im Pufferbereich erwärmt wird. Der Pufferbereich fasst meist 300-1000 Liter. Kombispeicher können ebenfalls mono- oder multivalent betrieben werden. Es gibt auch Varianten ohne Wärmetauscher. Auch bei den Kombigeräten können entweder Einschraubheizkörper oder auch Flanschheizkörper eingesetzt werden. Ein Anschluss zur Mindesttemperaturüberwachung ist in den meisten Fällen vorhanden. Bei einem Kombispeicher können Elektro­Heizelemente im Warmwasser und / oder im Pufferbereich angeschlossen werden.
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Abb. 3 Schematische Darstellung eines Kombispeichers

2.3 Fallbeispiel 3 – Externer Wärmetauscher

Externe Wärmetauscher sind für fast alle Arten von Speichern, wie Warmwasser-, Kombi- oder Pufferspeicher einsetzbar. Elektro-Heizstäbe werden direkt an den externen Wärmetauscher angeschlossen. Die Mindesttemperaturüberwachung erfolgt meist direkt im Speicher.
Abb. 4 Schematische Darstellung mit einem externen Wärmetauscher
Hinweis: Der Einsatz eines externen Wärmetauschers ist in fast allen Systemen möglich, auch wenn keine freien Anschlüsse vorhanden sind. Beim Einsatz einer individuell zusammengestellten Lösung muss die Ansteuerung der Ladepumpe separat berücksichtigt werden. Dies kann auf verschiedene Weise erfolgen:
a. Durch eine einfache Differenztemperaturreglung zwischen Speicher und Wärmetauscher. Dabei startet die
Ladepumpe sobald die Temperaturdifferenz den eingestellten Wert erreicht (z.B. tekmar Typ 1780, ST-AD DT-3.1, H-Tronic TDR 2004).
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b. Durch eine Temperatursteuerung mit Messung am/im Wärmetauscher. Dabei startet die Ladepumpe
sobald die eingestellte Temperatur erreicht ist.
c. Durch ein Relais, welches bei Überschussleistung durch den Datamanager angesteuert wird. Bis die
optimale Einstellung gefunden ist, kann es notwendig sein die Einstellung mehrfach anzupassen.
Eine Temperaturschichtung im Speicher ist nur bei entsprechender Ausführung und optimaler Abstimmung bzw. Einregulierung der Hydraulik zu erreichen.

2.4 Fallbeispiel 4 – Hydraulik für externe Beladung

Die elektrothermische Station tubra – eTherm T der Firma Tuxhorn kann zusammen mit dem Fronius Ohmpilot eingesetzt werden. Sie ist für alle Trinkwasser- und Pufferspeicher verwendbar und eignet sich auch zur Nachrüstung von bestehenden Heizungssystemen. Es erfolgt eine exakte Messung des Überschussstroms am Einspeisepunkt. So kann überschüssige elektrische Energie stufenlos genutzt und im Warmwasser-Speicher in Form von Wärme gespeichert werden.
Abb. 5 Schematische Darstellung des Tuxhorn tubra®-eTherm T
Es handelt sich bei dieser Lösung um eine einbaufertige Komplettstation, die auch die notwendige Ansteuerung der Ladepumpe beinhaltet. Das Wasser wird in einem Rohrsystem durch Zirkulation erwärmt bis die Zieltemperatur erreicht ist. Das erwärmte Wasser fließt in den Speicher und ermöglicht dadurch eine verwirbelungsfreie Schichtung im Speicher. Schon bei geringer zur Verfügung stehender Energie wird auf diese Weise Wasser mit nutzbarer Temperatur bereitgestellt. Der Eigenverbrauch kann damit um über 40% gesteigert werden.

2.5 Fallbeispiel 5 – Liegende Speicher

Bei den liegenden Speichern bieten nur sehr wenige die Möglichkeit ein elektrisches Heizelement nachzurüsten. Es fehlt die Anschlussmuffe oder der Anschluss für den Flansch. In einigen Fällen ist der Reinigungsflansch für die Einbindung eines Elektroheizkörpers nutzbar.
Abb. 6 Beispiel eines liegenden Speichers
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