Die Zirkulation in Warmwasserbereitungsanlagen ist für viele Stunden der Hauptverbraucher. Dabei lässt sich die Temperaturschichtung im Pufferspeicher nicht aufrechterhalten. So ist es oben zu kühl und unten zu warm für einen optimalen Betrieb. Trotz des kleinen Verbrauchs ist Nachladen unvermeidlich, um eine hygienische Warmwasserbereitung sicherzustellen. Dieses erfolgt jedoch bei einer sehr hohen Rücklauftemperatur zur Wärmequelle. Das drückt den Wirkungsgrad von Kesseln und Blockheizkraftwerken. Bei Fernwärme lassen sich die Anschlussbedingungen oft nicht einhalten. Der Einfluss der Warmwasserzirkulation zeigt sich zum Beispiel bei den Unterkünften einer Bildungseinrichtung, die Dieter Herrmann vom Staatlichen Hochbauamt Heidelberg betreut. Als stellvertretender Leiter der Abteilung Technik hatte er jahrelang das Problem, dass der Fernwärme-Rücklauf dort häufig über den geforderten 50 Grad lag.
Warmwasserbereitung im Vergleich
Seit etwa einem Jahr nutzt die Bildungseinrichtung in einer ihrer beiden Unterkünfte einen Prototyp der „Exergiemaschine" für die Temperaturschichtung im Pufferspeicher, die das Unternehmen Varmeco gemeinsam mit der BMS-Energietechnik entwickelt hat. Die andere Unterkunft bezieht die Energie zur Warmwasserbereitung ebenfalls aus Fernwärme. Deren Anlage blieb jedoch unverändert, sodass sich der Nutzen ableiten lässt.
Der Vergleich der Gebäude zeigt laut Varmeco, dass mit der Exergiemaschine die Anzahl der Nachladungen an Werktagen beinahe halbiert werde. Die Rücklauftemperatur sei von durchschnittlich 51 auf zirka 33 Grad gesunken. Zugleich hebe die Exergiemaschine die Vorlauftemperatur zum Bereitstellen von Warmwasser an. Herrmann erklärt, dass die Wärmepumpe der Anlage die gewünschte Temperaturschichtung im Pufferspeicher wieder herstellt, auch bei einem reinen Zirkulationsbetrieb. "Dadurch haben wir oben im Speicher stets hohe Temperaturen für eine hygienische Warmwasserbereitung und im unteren Bereich stellt sich eine ausreichend niedrige Temperatur ein, um die Fernwärmestation mit einem Rücklauf weit unter 50 Grad Celsius zu bedienen."
Wärmepumpe für große Temperaturspreizung ausgelegt
Die in die Exergiemaschine eingebaute einstufige Wasser-Wasser-Wärmepumpe ist dem Hersteller zufolge für eine große Temperaturspreizung von etwa 50 Kelvin im Pufferspeicher ausgelegt. Die beiden Wasserkreisläufe entnehmen dazu Wasser aus der Mitte des Speichers. Ein Kreislauf leitet das Wasser zum Kondensator der Wärmepumpe, wo es erhitzt wird, bevor es in den oberen Teil des Speichers gelangt. Der andere Kreislauf führt über den Verdampfer und leitet das dort heruntergekühlte Wasser anschließend in den unteren Speicherbereich. Da die Exergiemaschine unabhängig vom Heizwärme- oder Warmwasserverbrauch eine Temperaturschichtung im Pufferspeicher herstellt, steigert sie laut Varmeco oft auch die Effizienz.
Herrmann ist zufrieden, da mit dem Prototypen auch die zu hohe Rücklauftemperatur des Nachbargebäudes mit kompensiert werde. So könnten die Anschlussbedingungen des Fernwärmeanbieters eingehalten werden, und zwar auch an den Wochenenden, wenn die meisten Besucher der Bildungseinrichtung zuhause seien. Quelle: Varmeco / al