Bachelorarbeit Thomas Schreiber

 

Dynamische Simulationen und Evaluation von Systemen der Trinkwarmwasserbereitstellung

Vor dem Hintergrund eins steigenden Umweltbewusstseins und der Endlichkeit fossiler Energieträger
sowie ein damit in Verbindung stehendes Interesse von Politik, Wirtschaft und Gesellschaft
an Energieeinsparungen im Gebäudebereich beschäftigt sich diese Arbeit mit Systemen der Trinkwarmwasserbereitstellung.
Trinkwarmwasser macht schon jetzt 10%des Endenergiebedarfs in deutschenHaushalten
aus. Dieser Anteil wird bedingt durch bessere Dämmung der Gebäude in Zukunft
weiter steigen. Baukonstruktive Maßnahmen verbessern die Wärmedämmung der Gebäudehülle
und reduzieren somit den Wärmeverlust an die Umgebung. Die technische Gebäudeausstattung
kann durch moderne und effiziente Anlagentechnik den Energiebedarf senken.Die Energieeinsparverordnung
(EnEV) ist ein einheitliches Instrument der Politik, die Anforderungen für den Primärenergiebedarf
im Gebäudesektor einzuschränken und somit einwichtiger Baustein der Energie und
Klimapolitik der Bundesregierung Deutschland. Die TWW-Bereitstellung nimmt einen erheblichen
Anteil des Energiebedarfs, insbesondere für Neubauten und sanierte Bestandsbauten ein. Ziel der
Arbeit ist mitHilfe von Simulationsmodellen, Systeme zur TWW-Bereitstellung zu untersuchen. Die
Modelle werden in der objektorientierten Programmiersprache Modelica geschrieben und in der
Simulationsumgebung Dymola entwickelt, getestet und simuliert. Grundlage hierfür ist ein saniertes
Bestandsgebäude in Süddeutschland. Im betrachteten Fall wird das Trinkwarmwasser von 10
Mietparteien durch eine Wärmepumpe mit CO2-Erdwärmesonde bereitgestellt. Der Wärmeübergang
an das Trinkwarmwasser wird dezentral mittels Wärmeübertrager in den Wohneinheiten realisiert.
Nach Vorbild des realen Szenarios werden unterschiedliche Varianten in ihren Vorlauf- sowie
maximal zulässige Zapftemperaturen unterschieden. Diese Varianten werden zusätzlich mit einem
elektrischen Durchlauferhitzer in derWohnung ausgestattet. Es wird geprüft, welche Konfiguration
die Wirtschaftlichste ist und gezeigt dass es sich lohnt die Spitzenlastfälle der TWW-Bereitstellung
durch den elektrischenWiderstand zu gewährleisten. Es werden die Vor- undNachteile der Systeme
mit und ohne Durchlauferhitzer herausgearbeitet. So konnten imkonkreten Beispiel 36% Endenergie
eingespart und die Verluste durch Speicher und Verteilung um 9% reduziert werden. Darüber
hinaus wurden die gewünschten Zapftemperaturen wesentlich schneller erreicht, was für die Nutzer
eine erhebliche Steigerung des Komforts bedeutet.