Verbundvorhaben: EnOB: Technische Anforderungen an Durchfluss-Trinkwassererwärmer zur Steigerung von Energieeffizienz und Komfort großer, regenerativer Wärmezentralen

Abstract

Die Trinkwassererwärmung ist in Deutschland für mind. 5 % des Endenergieverbrauchs und rund 36 Mio. t CO₂-Emissionen verantwortlich. In Großanlagen mit Warmwasserspeichern behindern hohe Speichertemperaturen oft den effizienten Einsatz von Wärmepumpen und Solarthermie. Hier bieten zentrale Durchfluss-Trinkwassererwärmer (DTE) eine technologische Lösung zur Dekarbonisierung, da sie eine Absenkung und eine Flexibilität der Pufferspeichertemperaturen ermöglichen und gleichzeitig die geltenden Hygiene- und Komfortstandards sicherstellen. Da es für große DTE mit einer Schüttleistung von über 30 l/min bisher keine einheitlichen Ansätze zur Qualitätssicherung bezüglich der Regelgüte und Energieeffizienz gab, wurde im Projekt TA-DTE-XL eine unabhängige Prüf- und Bewertungsmethode entwickelt. Rahmenparameter dazu entstammen einer Feldstudie bei der in rd. 50 Nicht-Wohngebäuden umfangreiche Messungen durchgeführt wurden, aus der realistische Prüf-Zapfprofile und Auslegungsempfehlungen zur Vermeidung von Überdimensionierungen abgeleitet wurden. Zur Definition von Qualitätsanforderungen an die Regelgüte, wurden in Laboruntersuchungen mit 120 Probanden das Komfortempfinden beim Duschen ermittelt (Duschtemperatur und Wahrnehmung von Temperaturschwankungen). Diese Erkenntnisse wurden durch mathematische Modelle zur Rohrleitungsdämpfung zur Abbildung einer realistischen Installationssituation ergänzt. Systemsimulationen unterstützten die energetische Bewertung relevanter technischer Parameter in unterschiedlichen regenerativen Wärmezentralen und ihre Betriebsoptimierung. Die entwickelte Methode wurde bereits erfolgreich auf neun marktgängige Produkte angewendet und schafft eine fundierte Basis für die zukünftige Normung und Kennzeichnung. Die bereitgestellten Ergebnisse und Factsheets unterstützen Fachleute wie Planer und Installateure dabei, regenerative Systeme effizienter zu gestalten und die Marktentwicklung hochwertiger DTE-Lösungen zu fördern. Domestic hot water accounts for at least 5% of final energy consumption and approximately 36 million tons of CO₂ emissions in Germany. In large-scale systems with hot water storage tanks, high storage temperatures often hinder the efficient use of heat pumps and solar thermal energy. Central instantaneous water heaters (IWHs) offer a technological solution for decarbonization in this area, as they allow for lower and more flexible buffer storage temperatures while simultaneously ensuring compliance with applicable hygiene and comfort standards. Since there were previously no standardized approaches to quality assurance regarding control accuracy and energy efficiency for large IWHs with a flow rate exceeding 30 l/min, an independent testing and evaluation method was developed within the TA-DTE-XL project. The framework parameters for this method were derived from a field study in which extensive measurements were conducted in approximately 50 non-residential buildings. From these measurements, realistic test draw-off profiles and design recommendations for avoiding oversizing were derived. To define quality requirements for control systems, laboratory tests with 120 participants were conducted to determine the perceived comfort level while showering (shower temperature and perception of temperature fluctuations). These findings were supplemented by mathematical models of pipe damping to represent a realistic installation scenario. System simulations supported the energy-related evaluation of relevant technical parameters in various renewable energy heating plants and their operational optimization. The developed method has already been successfully applied to 9 commercially available products and provides a basis for future standardization and labelling. The results and fact sheets provided support professionals such as planners and installers in designing more efficient renewable energy systems and promoting the market development of high-quality IWH solutions.