Heizen Ohne Energiekosten

7/23/2019 Heizen Ohne Energiekosten

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Ingenieurbüro Czech Seite 15

Heizen ohne Energiekosten

Wir müssen umdenken!

Heizenergie einsparen kann nicht die Lösung unseres weltweit wachsenden Energiebedarfssein.

Weg von jeglicher Verbrennung. Vermeidung von CO2 bei der Beheizung von Gebäuden.

Energie ist genügend im biologischen Kreislauf unserer Welt vorhanden.

Nicht Einsparen sondern Wandeln,

ist der Leitgedanke der schon indem 1997 erschienen Buch"Faktor 4" von Herrn Weizsäcker mit dem Untertitel"Doppelter Wohlstand - halbierter

Naturverbrauch" bereits ausführlich und sehr sachlichdargestellt worden ist.

Natürlich ist es immer richtig, den Bedarf durch thermische Verbesserung der Gebäudehülle zureduzieren, was auch durch entsprechend angehobene Anforderungen in der Gesetzgebungrealisiert wurde.Das hat aber nichts mit dem Thema der Substitution von fossiler Energie in Umweltenergie zutun.

Der Wandler ist nach heutigem Stand der Technik die Wärmepumpe, mit der es jedoch nichtmöglich ist, Temperaturen oberhalb von 50° C wirtschaftlich zu erzeugen.

Alle Heizanlagenkomponenten, wie Warmwassererzeugungsanlagen, Lüftungen usw. bedingenals Inselbetrieb eine Schnittstelle zum Energieerzeuger.Dies gilt auch für Mischersteuerungen und letztlich dem Kessel selbst. Diese Schnittstelle istmit 80°C Anlagentemperatur definiert.

Diese Vorgehensweise (Hersteller unabhängig zu sein) lässt keine Niedertemperatursysteme in70/50 konzipierten Anlagen zu.

Niedertemperaturheizungen verursachen, ohne hydraulischen Abgleich, große Heizflächen undsind damit in Bestandsgebäuden aus wirtschaftlichen Gründen nicht einsetzbar.Damit fallen alle Gebäudebestände aus den Betrachtungen der regenerativenVersorgungsmöglichkeit, wie Wärmepumpen oder ähnlichen Alternativen, heraus.




Zur Substitution fossiler Energie in Umweltenergie ist es also zwingende Voraussetzung, beiHeizanlagen nicht über 40°C zu kommen. Diese Forderung lässt den theoretischen Gedankenzu, eine Heizanlage ohne Thermostatventile zu betreiben und die Temperatur nur durchKesselthermostaten zu definieren.

Die Realität zeigt jedoch einen völlig unterschiedlichen Temperaturverlauf zwischen deneinzelnen Heizkörpern und als Ergebnis in den einzelnen Räumen.

Dies Problem wird als hydraulischer Abgleich bezeichnet und geht auf die Ursprünge vonPoiseuille aus dem Jahre 1830 zurück, der die Reibungswiderstände innerhalb eines Rohresnach der Formel (Hagen-Poiseuille-Gesetz) aufstellte.

Diese Reibungswiderstände erhöhen innerhalb einer Parallelschaltung die Volumenströme in der Rangfolge der Widerstände.

Was soviel bedeutet wie: "Der erste Heizkörper bekommt zu viel (überversorgt) und der letzteHeizkörper bekommt zu wenig (unterversorgt)".

Der hydraulische Abgleich

Volumenströme lassen sich leider in der Praxis nur sehr aufwendig und kostspielig messen.

Deshalb wurde eine in der Praxis durchführbare kostengünstige Art der Volumenstrombestimmung entwickelt.Hierzu wurde folgender theoretischer Ansatz aufgestellt:

"Der Spreizwert eines jeden Heizkörpers innerhalb eines geschlossenen Systems muss gleichsein, damit der maximal erforderliche Volumenstrom für alle Heizkörper gewährleistet ist."

Für die Umsetzung dieser theoretischen Grundlage ist die Temperaturmessung von Vor- undRücklauf und eine Einstellmöglichkeit am Heizkörper erforderlich.

Dies wird mit Hilfe eines Regelgerätes und eines Adapters für jeden Heizkörper realisiert.




Das Gleichheitsprinzip wird nun, durch eine schrittweise Annäherung, vom kleinstenvorgegebenen Spreizwert zum maximal erforderlichen Spreizwert erzielt. Dies geschieht durchdie Einbeziehung des hydraulisch schlechtesten Heizkörpers und der Tatsache, dass dieHeizkörperventile bei kleinen Spreizwerten durch das Regelgerät ganz geöffnet haben.

In Form eines periodisch, zeitlich definierten Ablaufs wird der Bezugsheizkörper (der hydraulisch schlechteste) nach seinem erzielten Spreizwert befragt.

Nach Ablauf der Zeitperiode erfolgt ein decodiertes über Repeater verstärktes Funksignal analle Regelgeräte aller Heizkörper, die ihren Referenzspreizwert um ein Kelvin erhöhen.Diese periodisch ablaufende Anhebung des Spreizwertes reduziert schrittweise dieVolumenströme der überversorgten Heizkörper und gibt den unterversorgten Heizkörperndurch höheren Druck entsprechend mehr Volumenstrom.Der periodische Prozess ist beendet, wenn auch der Bezugsheizkörper den schrittweiseangehobenen Spreizwert erreicht.

Damit haben alle Heizkörper den gleichen Spreizwert, somit den für sie erforderlichenVolumenstrom und der hydraulische Abgleich nach DIN 18380 ist erfüllt.

Selbstverständlich lassen sich bei diesem System die Ausgangswerte des Spreizwertesverändern, wodurch Räume durch die Hydraulik mit einem geringeren Volumenstrom der Heizkörper versorgt werden und damit geringere Grundraumtemperaturen haben. Dies giltzum Beispiel für Treppenhäuser.Andere Raumvoreinstellungen sind auch, durch nicht fest definierbare Nutzung der Räume,nicht empfehlenswert.

Für die individuelle Raumtemperatur ist weiterhin der Heizkörperthermostat zuständig.

Auslegungsdifferenzen der Heizkörper werden in der DIN 18380 nicht berücksichtigt, sind jedoch für gleichmäßige Raumtemperaturen ein großes Hindernis.Diese Auslegungsdifferenzen werden in einem zweiten aufgesetzten Prozess ausgeglichen. Eswerden die gemessenen Raumtemperaturen jedes Regelgerätes mit dem Bezugsheizkörper verglichen und aufeinander abgestimmt.

Damit wird der hydraulische Abgleich auf die Raumtemperaturen bezogen, nicht auf dieVolumenströme.

Dieser "praktisch durchgeführtenäherungsweise angeglichener hydraulischer Abgleich am Objekt"nach DIN 18380 ist weltweiteinzigartig und patentrechtlichgeschützt.

Dieses System trägt den Namen"REAL hydraulik ".®




REAL hydraulik

Eine, so nach dem REAL hydraulischen Prinzip abgeglichene Anlage, ermöglicht direkt nachAbschluss des Abgleiches, bei dem alle Heizkörperventile bis auf ihren maximal zulässigenWert geöffnet sind, eine Volumenstrommessung des Gesamtsystems am Anschluss des

Kessels.

Dieser erfasste, tatsächliche Volumenstrom und der gemessene über das gesamte Systemgleiche Spreizwert, ergibt diemaximal mögliche Leistung desVerteilnetzes. [Q=m*c*Dt]

Um die Balance der Heizanlage zuerreichen, muss nun die Kesselleitungdurch Reduzierung der Gas- oder

Ölmenge an die Netzleistungangeglichen werden. Bei Fernwärmemuss der maximale Volumenstromdes Primärnetzes begrenzt werden.Damit ist die Energie-Balance realisiert,die zum Namen des Systems "Energy Balance System " führte.®

Die Steuerung eines solchen Systems kann natürlich nicht über den Kesselthermostatenerfolgen, im Gegenteil, mit einer entsprechend entwickelten Steuerung kann der exakte Bedarf an Heizenergie ermittelt und dem Gebäude zugeführt werden.Dies geschieht auf Grundlage des Spreizwertes, der als Differenz der ständigen Messwerte aus

der Kesselvorlauf- und der Kesselrücklauftemperatur vorliegt.

Das nach dem REAL hydraulik Prinzip exakt abgeglichene Verteilnetz ermöglicht, dass der ®

gemessene Spreizwert im Heizraum dem gleichen Wert an jedem Heizkörper entspricht.Dies bietet die Möglichkeit den Heizbedarf des Gebäudes, im Heizraum, durch den Spreizwertzu erkennen.

Der Spreizwert ist also ein Spiegelbild der Raumtemperatur.Damit dieses Spiegelbild eine exakte Aussage wider gibt, ist eserforderlich, den Spreizwert so klein wie möglich zu gestalten.

Die Pumpen müssen entsprechend stark ausgelegt werden. Beidem Energy Balance System wird als Auslegung etwa 12 m³/h je®

100 kW Leistung angenommen.Durch die gleichmäßige Druck- und Fließgeschwindigkeits-verteilung, bei einer nach dem REAL hydraulik Prinzip®

abgeglichenen Anlage, sollten keine Fließgeräusche entstehen, undin jedem Fall sind sie die Grenze des geringsten Spreizwertes.

Mischer werden bei dem Energy Balance System zu Verteilern umgebaut, indem der ®

Rücklaufanschluss mit einer Sperrscheibe abgedichtet wird, Strangregulierventile sind

hierbei nicht mehr erforderlich.




EBS-Steuerung

Wenn der REAL hydraulik Abgleich, die Energiebalance und der kleinste mögliche®

Spreizwert genau eingestellt sind, kann folgender Überlegung nachgegangen werden:

• wenn die Außentemperatur bei 18° C liegt, braucht nicht mehr geheizt werden.Laufzeit des Brenners gleich 0.

• wenn die Außentemperatur -18° C beträgt, was die angenommeneAuslegungstemperatur sein soll, muss die Heizung durchlaufen. Leistung alsodauerhaft.

Bei allen Außentemperaturen zwischendiesen beiden Punkten ergibt sich dieBrennerlaufzeit linear und damit wird,

bei einer Außentemperatur von 0° C,

die Laufzeit des Brenners 30 Minuten betragen müssen.

Diese PhasevonBrenner-Start

bisBrenner-Auswird im Energy

BalanceSystem®

Aufheizphasegenannt.Die Phase bisder Brenner wieder startetwirdAbkühlphasegenannt.

Aufheiz- undAbkühlphase ergeben, wenn alle Verhältnisse innerhalb des Heizsystems stimmen, fast immer 60 Minuten.Aus der Zeitachse von 0 bis 60 Minuten je Zyklus lässt sich der Systemwirkungsgrad der Gesamtanlage von 0-100 % ableiten.

Es ist also möglich mit dem Energy Balance System jede Warmwasser-Heizung mit dem®

optimalen Gesamtwirkungsgrad zu betreiben, weil dieser messbar wurde.Der exakte Zusammenhang zwischen Raumtemperatur und erforderlichem Energiebedarf wirddurch den Bezug des Spreizwertes auf die Außentemperatur hergestellt.




Wenn bei 0° C Außentemperatur der Spreizwert 8° K ist, so würde der Kessel bei 34,5° C

anspringen, das entspricht bei einem Verhältnis von 0,6° C Raumtemperatur ein Anstieg von

1° C Rücklauftemperatur zu 20,7° C Raumtemperatur. Bei Erreichen der 8° K Spreizung

wird der Kessel dann wieder abgeschaltet. Die Laufzeit entspricht 30 Minuten.

Durch dieses Verfahren wird gewährleistet, dass jeder Raum und somit das gesamte Gebäudenur so viel Heizenergie zugeführt bekommt, wie erforderlich ist, um die Raumtemperatur auf dem gewünschten Wert zu halten.

Das Absenken der Raumtemperatur mittels Thermostatventil bleibt davon unberührt.Ein Überheizen der Räume ist jedoch durch dieses System nicht mehr möglich.

Der Spreizwert ist natürlich nur in der Aufheizphase von entscheidender Bedeutung.Damit der Stromverbrauch der Pumpen nicht höher wird als vorher, wird in der Abkühlphasedie Drehzahl um fast 50% reduziert, was einer Leistungsreduzierung von 70% entspricht,

dadurch der gesamte Stromverbrauch im Jahr sogar sinkt.

Eine Nachtabsenkung wird in der Einstellphase auf Grundlage der Wärmespeicherkapazitätder Gebäude ermittelt und über die Außentemperatur linear betrieben.

Bei windbelasteten Gebäuden wird über eine Windmessanlage die Größe der Veränderung desSpreizwertes nicht nur von der Außentemperatur, sondern auch durch den Wind beeinflusst.

In den Übergangszeiten entscheidet ein Gradstundenspeicher über den Einschaltpunkt der Anlage.

Bei Überschreiten der Außentemperatur über die Abschalttemperatur von 20° C wird mit jedem Grad darüber je Stunde der Speicher um1 aufaddiert.Gelangt die Außentemperatur unter denEinschaltpunkt von 18° C, wird je Grad undStunde unterhalb dieses Punktes vomgespeicherten Wert wieder 1 subtrahiert. Dabeiwird bei der Subtraktion mit einem weiterenFaktor gearbeitet, der die Speicherfähigkeit des Gebäudes berücksichtigt.Warmwasser Wärmepumpensystem




Damit im Fall einer vorhandenen Trinkwassererwärmungsanlage diese von der Heizung, beiTemperaturen zwischen 30° und 40° C versorgt werden kann, muss diese abgekoppeltwerden.

Mit dem Energy Balance System wird die Trinkwassererwärmung nicht direkt von der ®

Heizung betrieben, sondern indirekt über eine Wärmepumpe.

Der gemeinsame Rücklauf der Heizungsanlage wird mit einem Ventilversehen und vor, sowie nach dem Ventil,Zuleitungen zur Wärmepumpe angebracht.

Diese Anschlüsse stellen denPrimäranschluss der Wärmepumpe dar.

Die Sekundärseite ist mit einer Boilerladepumpe versehen und speist denSpeicher, der für dieTrinkwassererwärmung zuständig ist.

Alle Steueraufgaben übernimmt die von dem Energy Balance System speziell entwickelte®

Wärmepumpensteuerung, die wiederum mit der EBS Steuerung kommuniziert.

Dieses System kann aus der Rücklauftemperatur der Heizung die Trinkwassertemperatur erzeugen.

Durch Verwendung eines speziellen Kältemittels sind auch Temperaturen bis 70° C möglich.Damit ist die Temperaturvorgabe hinsichtlich des Legionellenschutzes erfüllt.

Der entscheidende Vorteil dieser Lösungist, dass die Heizung im Sommer ganzausgeschaltet bleiben kann.Die Strangpumpe fördert beiWarmwasserbedarf im Sommer Wärmeaus den Räumen direkt zur Wärmepumpe.

Diese Energiemenge aus den Heizkörpernreicht der Wärmepumpe aus, um dieTrinkwassererwärmung zu gewährleisten.

Es werden alle weiteren Komponenteneiner Heizungsanlage auf das Energy Balance System abgeglichen und in ihren Funktionen®

von der EBS Steuerung übernommen.

Anlagen Management




Mit der Fernüberwachung des Energy Balance Systems werden sämtliche Schaltfunktionen,®

logischen Operationen und Messdaten, die im Control System ablaufen, alle 30 Sekundengespeichert.

Das Energy Balance System überträgt diese Aufzeichnungsdaten nach 24 Stunden auf einen®

Datenserver.Dort werden täglich Ablaufdiagramme und Berechnungen erstellt, mit deren Hilfe dieoptimalen Einstellungen aller Parameter dieser Anlage mit ihrer Steuerung, innerhalb von zweiHeizperioden, ermittelt werden.Aufzeichnungen und Optimierung erfolgen permanent nach den Erkenntnissen der Analysen.

Durch diese Überwachung ist die Voraussetzung geschaffen, aus jeder Heizungsanlage dieEinsparpotentiale herauszuholen.

Das Energy Balance System ist die zwingende Voraussetzung um eine Standard 70/50ausgelegte Heizanlage, ohne Umbau, auf wärmepumpentaugliches Temperaturniveau zu

bekommen.

Die erzielte Einsparung deckt die Kapitaldienstkosten der nötigen Investition.




Energie Balance System

Heizanlagen, die bis heute nach diesem ganzheitlichem Energiekonzept betrieben wurden,haben deutlich erwiesen, dass die gewünschten Raumtemperaturen auch bei niedrigstenAußentemperaturen niemals unterschritten wurden, obwohl die Vorlauftemperatur die 40°C

Marke nicht überschritten hat.

Damit ist der Einsatz von Wärmepumpen in 70/50 ausgelegten Anlagen möglich und stellt einevöllig neue Variante der Beheizung der Bestandsgebäude dar.

Will man die Heizleistung des Gebäudes direkt durch Wärmepumpen erzeugen, entstehenInvestitionsgrößen, die eine Umsetzung wirtschaftlich unrealistisch erscheinen lassen.

Mit der Bereitschaf, sich von der 100 %

Substitution zu lösen und mitder Analyseder Gradtagszahlen (GTZ) aller Wetterstationen des DeutschenWetterdienstes konnte festgestellt werden,dass mit einer geringen Grundlast(Wärmepumpenleistung) eine große Arbeit(Heizwärmeverbrauch) erzeugt werdenkann.

Der Grad der Substitution kann also durchdie Höhe der Investition entschiedenwerden.

Dabei stehen Größe der Wärmepumpen mit Umweltanteil und Stromanteil im Verhältnis zumFossilanteil.

Das Optimum entsteht, wenn der Umweltenergieanteil der Größe des Kapitaldienstes für dieInvestition dieser Substitutionsmaßnahme entspricht.




Zur technischen Realisierung wurden hier zwei Grundsätze verfolgt.Zum Ersten- soll der wichtigste Parameter einer Wärmepumpe, der Coeffizient of Performance(COP), konstant und sehr hoch gehalten werden.Zum Zweiten- sollen diese Energiewandler mit höchstem Sicherheitsniveau und industriellvorgefertigt beim Kunden installiert werden.

Um den COP hoch und konstantzu halten, wurde eine dreistufigePrimärenergieschaltung entwickelt,

bei der in erster Priorität dieAußenluft (Abluft Mitnutzung istdenkbar) mit 100 % der Leistungder Wärmepumpen genutzt wird.

Bei Unterschreiten des

gewünschten COP wird auf Erdsonden zugegriffen, die nacheinem patentrechtlich geschütztenSystem als Einrohrwärmetauscher mit innerem hydraulischenAbgleich ca. 50 % der Wärmepumpenleistung realisieren.

Im Spitzenlastfall kann der Wärmepumpe durch den vorhandenen Kessel eine Unterstützungzur Erhaltung des COP zur Seite gestellt werden.Diese Primärquellen werden gleitend eingesetzt.

Bei vollständiger Auslastung der Heizanlage im Auslegungsfall ist der Kessel alleiniger Energieversorger der Heizanlage.

Durch die Wahl eines eigenen Gebäudes (Container) mit maximal 14 einzelnenWärmepumpen, ist ein leicht vorzufertigendes Heizmodul mit einer max. Leistung von 500kWentstanden, bei dem der Ausfall von mehreren Wärmepumpen nicht den Ausfall des gesamtenSystems erzeugt.

Die Dimensionierung und Wahl der

Primärenergiequellen hängt in erster Linie vonden Kriterien des Standortes ab.Jede Wärmepumpe besitzt eineWP-EBS-Steuerung, die untereinander überein Netzwerk mit der EBS-Heizungssteuerungkommuniziert.Mit dieser Konstellation entsteht ein Mix ausEinsparung, Umweltenergie, Strom- und Fossilenergie.

Einsparung und Umweltenergie dienen wiederum zur Finanzierung.




Bei der wirtschaftlichen Betrachtung dient die Baseline als Grundlage.

Hierbei werden die Verbrauchszahlen von drei Jahren witterungsbereinigt für den Mittelwertherangezogen.

Alle Maßnahmen überschreiten diese Baseline weder einzeln noch als gesamtes.




Einleitung zum Thema HOEG

Heizen ohne Energiekosten?

Traum oder Wirklichkeit?

In der heutigen Zeit extrem steigender Energiekosten

und nach den Erfahrungen mit Tschernobyl und

Fukushima, ist der Zeitpunkt zum Umdenken

gekommen!

Das schlichte Verheizen fossiler Energie hat keine Zukunftmehr!

Energie gibt es in verschiedenen Energieformen. Jede dieser Energieformen ist nur für bestimmte Einsätze effizientnutzbar.

Als Beispiel: Konstantes Licht ohne Strom - undenkbar!! Freie Verbrennung im Raum nur mit Gas möglich!! Große Antriebsleistung ohne Diesel oder Schweröl - nicht zu

realisieren!! usw.

Wieso wird eine Heizspirale elektrisch betrieben um damit einen “Piepkessel” zu erwärmenwenn sich mit einer Gasflamme die gleiche Energiemenge wesentlich schneller und effizienter erzeugen lässt?

Strom ist eines, der komplexesten und aufwendigsten Energieformen weltweit.

Gleichmässige Sinusschwingungen, konstante effektive Spannung undgleichmäßig verschobene Phasen zeichnet diese Energieform aus.

Damit einen Faden zum Glühen zu bringen und somit die Hitze zu übertragen, ist pureVerschwendung und aus effizienter Sicht eine falsche Anwendung.

Die richtige Energieform zum Heizen gibt es nicht.

Viel mehr geht es um Wandlung einer Energieform in eine andere, mit möglichst geringenVerlusten, um dadurch regenerative Energie zu speichern und im Bedarfsfall nutzen zu können.




1. These

Bestandsgebäude lassen sich ohne Umbau nicht durch regenerative

Energien beheizen.Eine Standard-Warmwasserheizung mit einer 70/50 Grad Celsius Auslegung kann jederzeit auf ein Niedrigtemperatursystem gebracht werden, wenn:

1. ein 100%-iger hydraulischer Abgleich durchgeführt wurde2. der Spreizwert des gesamten Heizsystems auf sein kleinstes Maß gebracht wird3. nicht mehr nach dem Vorhalteprinzip gesteuert wird.

Diese Forderungen haben wir in punctohydraulischem Abgleich mit der Entwicklung des

REAL hydraulik® Systems erfüllt. Die REALhydraulik® ist das weltweit erste Messsystem zumautomatischen hydraulischen Abgleich einer Heizanlage.

Die Umsetzung des geforderten kleinstenSpreizwertes ist durch Beachtung größtmöglicher Querschnitte und dem Einsatz entsprechendleistungsstarker elektronischer Pumpenrealisierbar.

Das Prinzip der bedarfsorientierten Steuerung ruhtauf dem Messergebnis des REAL hydraulischenAbgleichs. Bei dieser Steuerung wird der realistische Spreizwert erfasst. Die EnergyBalance System Steuerung registriert den®

Zeitpunkt des Energiebedarfs der Heizung undstoppt bei Bedarfserfüllung die Energiezufuhr.Damit wird erreicht, dass dem Gebäude nur dieerforderliche Energiemenge zugeführt wird undkein Überheizen mehr möglich ist.

Nach dem REAL hydraulischen Abgleich wird diereale Leistung des Verteilnetzes gemessen, umdann den Energiewandler auf exakt diese Leistungeinzustellen. Damit ist die Balance zwischenzugeführter und abgeführter Leistung hergestellt.




2. These

Wärmepumpen lassen sich nur mit Boden- oder Wandheizungen betreiben.

Gebäude, die nach dem Energy Balance System betrieben®

werden, kommen durch Absenken der Heiztemperaturen inden Temperaturbereich der Wärmepumpen.

Grund dafür sind hohe Volumenströme, geringeSpreizwerte und vollständig durchströmte Heizkörper.

Eine Änderung des Verteilnetzes ist nach dem erfolgtenREAL hydraulischen Abgleich für den Einsatz von

Wärmepumpen nicht erforderlich. Im Heizraum hingegensind Änderungen notwendig.

Die Wärmepumpe ist immer als zusätzliche Leistung des bereits bestehenden Energiewandlers zu sehen.Damit ist die Frage des prozentualen Anteils der Leistung einer Wärmepumpe an der Heizleistung nicht mehr technisch geprägt,sondern in erster Linie eine Frage der wirtschaftlichenMachbarkeit.

Der prozentuale Anteil der erbrachten Arbeit einer Wärmepumpemit einer geringen Leistung ist sehr hoch und kann auf Grundlage der GTZ Mittelwerte vonDeutschland leicht bestimmt werden.

Diese Berechnung ist auch auf die lokale Örtlichkeit umsetzbar.

Dies bedeutet, es kann für jedes Objekt im Vorfeld die Höhe derEinsparung ermittelt, sowie der Anteil der substituiertenEnergiemenge festgelegt und die Höhe der Investition bestimmtwerden.

Durch Festlegung der Amortisationszeit wird der Grad der Substitution bestimmt und somit die Höhe der Investition.




3. These

Die Primärenergie einer Wärmepumpe ist nicht ganzjährig verfügbar.Dadurch sinkt der COP auf Werte um 2.

Der Einsatz monovalenter oder bivalenter Wärmepumpensysteme entspricht nicht mehr denErkenntnissen der Energiewandlung.

Entscheidend für die Primärenergie ist der Standort des Objektes selbst.

Nur durch genaue Recherche der meteorologischen undgeologischen Rahmenbedingungen, sowie der Erfassungführender Wasserschichten und dem Einbeziehen externer undinterner Energiequellen, ist eine Festlegung der Primärenergiearten und ihrer prozentualen Größenzuordnung

möglich.

Die Primärenergie der Wärmepumpe darf nicht auf eine einzigeEnergiequelle aufgebaut werden.

Mehrere Quellen in verschiedenen Größenordnungen sind in ein solches Projekt einzubeziehen.

Selbstverständlich muss die Steuerung, wie die des Energy Balance System gleitend je nach®,

vorhandener Energiemenge zwischen den Energieformen fließend umschalten.

Nach dieser Methode wird dafür gesorgt, dass der COP immer oberhalb von 3 liegt. Hierbeikann es erforderlich werden, Leistungen z.B. aus dem Brennwertkessel als Primärenergie der Wärmepumpe zuzuführen, um damit die Brennwerteffizienz 100 %ig nutzen zu können.Selbstverständlich wird ab einem vorbestimmten Punkt die Kesselleistung dem Verteilnetzdirekt zugeführt.




4. These

Wärmepumpen benötigen Strom zum Antrieb.Wenn alle Heizungen darauf umgestellt wären, würde es Probleme

bei der ausreichenden Stromversorgung geben.

Der entscheidende Punkt bei einer Heizungsanlage dieser Art ist die Möglichkeit der Energiespeicherung.

Eine, der Heizungsanlage in seiner Größe angepasste Photovoltaikanlage, ist die Energiequelleder Stromversorgung.

Diese Photovoltaikanlage wird ohne Wechselrichter betrieben.

Den für die Wasserstoffelektrolysegerätsynthese erforderlichen Gleichstrom liefert in reinster

Form die Photovoltaik.Die Wasserstoffelektrolysegerätsyntheseegeräte sind durch das fehlende Netzteil sehr kostengünstig.

Die Größe einer solchen Anlage ist selbst für eine Heinzanlage mit 500 KW Kesselleistungüberschaubar.Der daraus entstehende Wasserstoff ist problemlos durch Scrollkompressoren zu verdichten,um ihn dann in handelsüblichen Gasflaschen, wie beim Flüssiggas üblich, zu lagern.

Bei der Wandlung des PV-Stroms in Wasserstoff ist durch einfachste Beachtung großer

Anoden- und Kathodenflächen eine sehr hohe Effizienz realisierbar.

Die Lagerung des Wasserstoffs ist unbedenklich und wird vom TÜV mit der von Flüssiggasverglichen.

Die Wandlung des Wasserstoffs in Strom wird bei Heizbedarf im günstigsten Fall über den Stelzer-Motor realisiert.Dieser Wandler mit seiner hohen Effizienz ist auch durch seine Größe für den Einsatz solcher Systeme optimiert.Selbstverständlich können auch herkömmliche Motoren mit Generatoren für die Stromerzeugungherangezogen werden.

Die Stromerzeugung dient einzig dem Antrieb der Wärmepumpen zuHeHeizzwecken.

Die Möglichkeit der Versorgung desScrollkompressors mit elektrischem Strom ausdem Stelzer-Motor und damit aus demWasserstoff, muss aus der Gesamtenergiebilanzerarbeitet werden.




HOEK Heizen ohne Energie Kosten

Konzept der Wasserstoffheizung nach dem Energy Balance System ®

Die Idealvorstellung für zukünftige Heizanlagen bestünde doch darin, den Kessel auszubauen unddurch ein neues Energiesystem zu ersetzen. Die Verhältnisse in denen so etwas denkbar wärehaben jedoch unterschiedliche Bedingungen, so dass ein komplexer Bereich erkannt und verändertwerden muss.Zum Einstieg möchte ich die fast schon satirisch klingende Beschreibung eines anonymen

Heizungsfachmanns darstellen . Eine Kopie dieser Beschreibung des Heizungsfachmannes liegt bei.

Schaut man sich den Energieverbrauch im Heizungsbereich genau an, stellt man schnell fest, dassder größte Anteil der heutige Immobilienbestand ist. Wenn man also Systeme entwickelt, dievollständige Substitutionen der Primärenergien erreichen sollen, muss der Bestand verändertwerden.Im Bestand sind 70/50 ausgelegte Systeme mit witterungsgeführter Vorlaufsteuerunghauptsächlich vorzufinden.

Jeder Ansatz von alternativen oder regenerativen Heizsystemen bedarf sehr geringenAnlagentemperaturen. Um dies zu realisieren sind Flächenheizungen (Fußbodenheizungen)erforderlich, die jedoch einen vollständigen Umbau der Gebäude nach sich ziehen und damitwirtschaftlich unrealistisch sind. Im Neubau ist dies natürlich anders.

Durch das Energy Balance System unter der Anwendung der REAL hydraulik ist es nun® ®

gelungen, 70/50 ausgelegte Heizanlagen, ohne Umbau, auf wärmepumpentauglichesTemperaturniveau zu bringen. Damit ist der Einsatz von Wärmepumpen im Gebäudebestand,ohne Umbau der Heizungsanlage, möglich.

Auf dieser Basis ist das Modell der Wasserstoffheizung entstanden. Wasserstoff wurde gewählt,

weil es am einfachsten zu erzeugen ist, ohne Umweltgefährdung gespeichert werden kann, bei der ²Rückwandlung wieder zu Wasser wird und somit CO frei Energie transformiert. Bei der

Wasserstoffgewinnung im traditionellen Verfahren ist teuerer Strom erforderlich und die Glättungdes Wechselstroms erzeugt einen sehr hohen Investitionsbedarf.Der Strom aus PV-Anlagen ist 100%iger Gleichstrom und somit ideal zur Erzeugung vonWasserstoff. Die Energiemenge, die durch eine PV-Anlage in Wasserstoff gewandelt werdenkann, steht in einem Verhältnis zum Energieverbrauch des Gebäudes und der vorhandenenDachfläche. Himmelsausrichtung und Dachwinkel seien erst einmal unberücksichtigt. Der gewonnene Wasserstoff wird durch Kompressoren komprimiert. Hierbei werdenScrollkompressoren eingesetzt, weil diese in ausgereifter Technik vorliegen und sehr effizientsind. Der unter Druck stehende Wasserstoff wird in Gasflaschen gespeichert. Der TÜV hat eine




Speicherung für den jährlichen Energieverbraucheines Gebäudes wie eine Flüssiggasanlage betrachtet.

Während des Heizbedarfs wird der Wasserstoff einem Schwingkolbenmotor zugeführt, dem

sogenannten Stelzermotor. Hier wird mit höchster Effizienz normaler Drehstrom erzeugt , der keiner besonderen und genauen Definition unterliegt (Amplitude, Frequenz), weil er nur zumAntrieb der handelsüblichen Wärmepumpen für die Heizung mit dem Energy Balance System®

unter Anwendung der REAL hydraulik eingesetzt wird.®

²Damit ist die erste Wasserstoffheizung realisiert, es ist eine CO freie Heizung und sie bedarf keiner Fremdenergie, außer der Sonne.

Ihre Immobilie umgestellt auf HOEK

Wenn Sie sich für dieses ganzheitliche Heizenergiekonzept entscheiden, müssen Sie nicht alleSchritte auf einmal durchführen. Aufgrund der zweijährigen Optimierungszeit ist dies auch kaummöglich.

Mit der Entscheidung des REAL hydraulischen Abgleichs, wurde von Ihnen der erste

Schritt in die richtige Zukunft vollzogen.

Alle weiteren Maßnahmen bauen darauf auf, die Ausführung kann zeitlich von Ihnen bestimmtwerden.

Ihre Immobilie und der Standort, ist die Ausgangsbedingung für alle Überlegungen.

Ideal ist es, wenn:

die Kesselanlage Brennwerttechnik besitzt, die Kesselleistung zwischen 100 und 800 kW beträgt, das Verteilnetz 70/50 ausgelegt sein soll und historisch gewachsen ist, die Warmwasserversorgung zentral erfolgt, die hauptsächliche Versorgung über Heizflächen erfolgt und die Lüftung nur

Anteile trägt. der Stromertrag aus PV über 900 kWh/m²/a, Grundwasser durchströmtes Erdreich zu erwarten ist.




Mit der Umstellung auf das Energy Balance System wird:®

das gesamte Verteilnetz nach dem Prinzip der REAL hydraulik einjustiert®

der reale Leistunsbedarf der Heizanlage ermittelt die Wärmepumpen entsprechend der rest Leistung eingebaut Luft-Wärmetauscher für mehr als 100 % Leistung aufgestellt der selbst entwickelte Grundwasser-Wärmetauscher mit etwa 50 % der realen

Leistung eingesetzt der Brennwertkessel in das primäre Energiesystem eingebunden im Falle von Warmwassererzeugung wird diese durch Einbindung von

Wärmepumpen ins Heizsystem realisiert Lüftungsanlagen werden, soweit vorhanden, in das Heizsystem integriert die EBS-Steuerung installiert, die das Gesamtsystem steuert und die

Überwachung übernimmt, sowie alle Zusatzsteuerungen wie Warmwasser;Wärmepumpensteuerung; Lüftungssteuerung; usw. alle Steuerungenkommunizieren über Bus-Systeme untereinander

Für den finalen Schritt der CO² freien Heizung wird:

eine PV-Anlage auf dem Dach des Gebäudes errichtet, die die restliche Arbeitder Heizanlage im Jahr erwirtschaftet. Diese Anlage wird ohne Wechselrichter

betrieben ein Wasserstoffelektrolysegerät installiert, welches der Leistung der PV-

Anlage entspricht Kompressoren (Scroll) montiert, welche die Wasserstoffmenge des

elektrolysegerätes auf 8 bar verdichten Gasflaschenbatterien in Erdmulden eingelassen, die mit Kies aus

sicherheitstechnischen Gründen aufgefüllt, von einander gehalten werden unddie Jahreswasserstoffmenge aufnehmen können

ein Stelzermotor mit der elektrischen Leistung der Wärmepumpenantriebe,der den Wasserstoff als Primärenergie nutzt

Dabei sind zwei Sicherheitsstufen vorgesehen:

1. Der Brennwertkessel bleibt bestehen und kann weiterhin im Notfall dieVersorgung übernehmen

2. Die Wärmepumpen können durch Umschaltung aus dem Stromnetz versorgtwerden

Somit ist ein Ausfall der Heizanlage sehr unwahrscheinlich.




Anlagenschema zum Konzept der Wasserstoffheizung nach HOEK

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