Präsentation - Hartmann Energietechnik
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Optimierte Integration von Pufferspeichern in hydraulische Systeme Institut für Gebäude- und Energiesysteme Hochschule Biberach, Germany Prof. Dr.-Ing. Alexander Floß Dipl.-Ing. (FH) Christian Dietrich Prof. Dr.-Ing. Alexander Floß Seite 1 Aufgabe von Pufferspeichern • Wärme aufnehmen • Wärme verlustarm speichern • Wärme auf dem notwendigen Temperaturniveau abgeben • gegebenenfalls hydraulische Entkoppelung (Erzeuger/Verbraucher) Prof. Dr.-Ing. Alexander Floß Seite 2 Hochschule Biberach Gebäudeklimatik Einsatzgebiete von Pufferspeichern Ungleichgewicht Wärmeangebot / Wärmenachfrage • Solare Pufferspeicher • Brauchwasserspeicher (Reduzierung Spitzenleistung) • Heizungswasserspeicher – Reduzierung der Takthäufigkeit des Wärmeerzeugers – Vermeidung von Teillastbetrieb bei geringem Wirkungsgrad • Kältespeicher Prof. Dr.-Ing. Alexander Floß Seite 3 Hochschule Biberach Gebäudeklimatik Q = m ⋅ c p ⋅ ∆ϑ Speicherkapazität von Pufferspeichern Ideale Speicherkapazität: Q = m · cp · ∆t Q = 1000 kg · 4,2 kJ/kg K · 40 K = 47 kWh Prof. Dr.-Ing. Alexander Floß Seite 4 Hochschule Biberach Gebäudeklimatik Theoretische Schaltzyklen BHKW • Verbraucher Kleinlast QHeizlast = 1 kW – Ladezeit 5,2 Stunden – Entladezeit 47 Stunden • Verbraucher Großlast QHeizlast = 9 kW – Ladezeit 47 Stunden – Entladezeit 5,2 Stunden • Verbraucher Mittellast QHeizlast = 5 kW – Ladezeit 9,4 Stunden – Entladezeit 9,4 Stunden Prof. Dr.-Ing. Alexander Floß Seite 5 Hochschule Biberach Gebäudeklimatik Tatsächliche Schaltzyklen BHKW ⇒Kurze Schaltzyklen deuten auf geringe effektive Speicherkapazität Prof. Dr.-Ing. Alexander Floß Seite 6 Hochschule Biberach Gebäudeklimatik Erhöhung der Speicherkapazität eines Pufferspeichers 1. Speichermedium mit höherer spez. Wärmekapazität oder Phasenwechsel 2. Vergrößerung der Speichermasse 3. Temperaturschichtung im Speicher 4. Positionierung der Temperaturfühler 5. Schaltpunkte für Umstellung Be- / Entladung Prof. Dr.-Ing. Alexander Floß Seite 7 Hochschule Biberach Gebäudeklimatik Speicher-Effizienz-Darstellung nach Dietrich Prof. Dr.-Ing. Alexander Floß Seite 8 Hochschule Biberach Gebäudeklimatik Idealisierte Wärmespeicher ideal gemischt Prof. Dr.-Ing. Alexander Floß Seite 9 ideal geschichtet linear geschichtet Hochschule Biberach Gebäudeklimatik Speicher-Effizienz-Darstellung nach Dietrich Ideal durchmischter Speicher Prof. Dr.-Ing. Alexander Floß Seite 10 Hochschule Biberach Gebäudeklimatik Speicher-Effizienz-Darstellung nach Dietrich Ideal geschichteter Speicher Prof. Dr.-Ing. Alexander Floß Seite 11 Hochschule Biberach Gebäudeklimatik Speicher-Effizienz-Darstellung nach Dietrich Linear geschichteter Speicher Prof. Dr.-Ing. Alexander Floß Seite 12 Hochschule Biberach Gebäudeklimatik Analyse Pufferspeicher Effizienz-Darstellung nach Dietrich Beladung ein: T3 < 45°C Beladung aus: T6 > 50°C Effektive Speicherkapazität 17 kWh Theoretische Speicherkapazität 59 kWh Prof. Dr.-Ing. Alexander Floß Seite 13 Hochschule Biberach Gebäudeklimatik Zwei–Zonen-PufferspeicherEntladung Prof. Dr.-Ing. Alexander Floß Seite 14 Hochschule Biberach Gebäudeklimatik Analyse Pufferspeicher Beladung ein: T3 < 45°C Beladung aus: T6 > 50°C Effizienzsteigerung: •Zwei Zonen Entladung Faktor 1,6 •Fühlerpositionierung Faktor 1,5 Prof. Dr.-Ing. Alexander Floß Seite 15 Hochschule Biberach Gebäudeklimatik Laufzeitvergleich BHKW durch hydraulische Umstellung Nur noch ein Start am Tag! Prof. Dr.-Ing. Alexander Floß Seite 16 Hochschule Biberach Gebäudeklimatik Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Noch Fragen? Prof. Dr.-Ing. Alexander Floß Seite 17
