LowEx: Qualitätssicherung (LowEx-QS) – Qualitätssicherung bei der Planung und Ausführung von Hydraulikkonzepten in niedrig-exergetischen Heiz- und Kühlsystemen

Das Projekt adressiert die Analyse, Bewertung und Optimierung hydraulischer Anlagen in LowEx-Heiz- und Kühlkonzepten. Ziel des Vorhabens ist, Kennzahlen und Zielgrößen für die Auslegung und die energetische Bewertung von hydraulischen Systemen für die Kälte- und Wärmeverteilung in Nichtwohngebäuden mit besonderer Beachtung der Anforderungen von LowEx-Systemen zu erstellen. Aus den Analysen werden geeignete, vereinfachte Verfahren für die energetische Bewertung im Rahmen von EnEV und DIN V 18599 entwickelt.

Durch den sich stetig verringernden Bedarf und Verbrauch von Primärenergie für die Gebäudetechnik bei Niedrigenergie- und Nullenergiegebäuden muss dem Hilfsenergieverbrauch für die Hydraulik von wassergeführten Systemen eine größere Bedeutung beigemessen werden. LowEx-Systeme zeichnen sich im Bereich der Heiz- und Kühlsysteme dadurch aus, dass der Wärmetransport bei geringen Temperaturdifferenzen realisiert wird. Dieses Prinzip hat Vorteile im Bereich der Energiebereitstellung, da Umweltenergie (z. B. oberflächennahe Geothermie, Grundwasser oder Außenluft) direkt genutzt oder mit einer hohen Energieeffizienz auf das gewünschte Temperaturniveau gehoben bzw. gesenkt werden kann. Aufgrund der geringen Temperaturdifferenzen in den Wärmequellen (z. B. Erdwärmesonden) sowie in den Verteil- und Übergabesystemen (z. B. Flächentemperierung) ist der elektrische Pumpenenergieaufwand für den Wärmetransport in LowEx-Systemen von besonderer Bedeutung. So zeigen Erfahrungen aus laufenden und abgeschlossenen Forschungsprojekten, dass gerade in der Dimensionierung und im Betrieb des hydraulischen Systems immer wieder Fehler gemacht wurden und werden.

Aus diesem Grund werden im Rahmen dieses Forschungsprojekts die hydraulischen Primär- (Umweltwärmequellen und -senken) und Sekundärkreisen (z. B. Flächentemperiersysteme) bestehender Anlagen analysiert. Die Anlagen wurden bezüglich typischer Schwachstellen in der Auslegung und Dimensionierung der hydraulischen Wärme- und Kälteverteilsysteme untersucht. Auf Basis dessen haben wir Optimierungsmöglichkeiten zur Erreichung eines energieeffizienten Betriebs identifziert.

Häufig lässt sich durch Maßnahmen in der Betriebsführung und Regelung der Hilfsenergieaufwand (Pumpenstrombezug) deutlich reduzieren. Dies betrifft die Reduzierung des Teillastverhaltens, die Leistungsabstimmung der einzelnen Verbraucher und die Vermeidung von geringen Temperaturspreizungen. Es ist auf eine möglichst weitgehende Reduzierung der Betriebszeiten zu achten, ggf. sind ein intermittierender Pumpenbetrieb bzw. eine Volumenstromregelung je nach Temperaturdifferenz zwischen Vor- und Rücklauf (zwischen 3 und 5 Kelvin) zielführend.

In Form von Planungsleitfäden werden Empfehlungen und Richlinien für die Auslegung und Dimensionierung hydraulischer Systeme in LowEx-Konzepten der Fachöffentlichkeit zur Verfügung gestellt.