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
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Aufgabe von Pufferspeichern
• Wärme aufnehmen
• Wärme verlustarm speichern
• Wärme auf dem notwendigen
Temperaturniveau abgeben
• gegebenenfalls hydraulische
Entkoppelung
(Erzeuger/Verbraucher)
Prof. Dr.-Ing. Alexander Floß
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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
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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
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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
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Hochschule Biberach
Gebäudeklimatik
Tatsächliche Schaltzyklen BHKW
⇒Kurze Schaltzyklen deuten auf
geringe effektive Speicherkapazität
Prof. Dr.-Ing. Alexander Floß
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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
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Hochschule Biberach
Gebäudeklimatik
Speicher-Effizienz-Darstellung
nach Dietrich
Prof. Dr.-Ing. Alexander Floß
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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
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Hochschule Biberach
Gebäudeklimatik
Laufzeitvergleich BHKW durch
hydraulische Umstellung
Nur noch ein Start am Tag!
Prof. Dr.-Ing. Alexander Floß
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Hochschule Biberach
Gebäudeklimatik
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für Ihre Aufmerksamkeit!
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Prof. Dr.-Ing. Alexander Floß
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