Auslegung der Systemtemperaturen

  • Hallo
    Wir sind angehende Versorgungstechniker und arbeiten in unserem Abschlussprojekt an der Auslegung eines BHKW .
    Die Jahresdauerlinie wurde erstellt und die BHKW Größe mit etwa 30% als am wirtschaftlichsten ermittelt.
    1. Frage
    Jetzt wurde uns der Tipp gegeben, die Systemtemperaturen mit 70/40 statt mit 70/55 festzulegen.
    Verlängert sich durch die grössere Spreizung die BHKW Laufzeit oder welche Vorteile kann man davon erwarten???


    2. Frage
    Vorgesehen ist auch, dass BHKW mit einem Pufferspeicher zu betreiben, um so die Anzahl der Betriebsstunden zu erhöhen.
    Der Pufferspeicher dient hier ja quasi als hydraulische Weiche.
    Wir sind der Meinung, dass die Massenströme im Primär- und Sekundärkreislauf gleichgesetzt werden müssen.
    Ist das richtig oder sind wir auf dem Holzweg? |:-(



    Für Hinweise, die uns weiterhelfen könnten, wären wir wirklich sehr dankbar.

  • Hallo


    und Herzlich Willkommen im Forum


    ...ich versuchs mal hierzu

    Zitat

    1. Frage
    Jetzt wurde uns der Tipp gegeben, die Systemtemperaturen mit 70/40 statt mit 70/55 festzulegen.
    Verlängert sich durch die grössere Spreizung die BHKW Laufzeit oder welche Vorteile kann man davon erwarten???


    Naja,
    also bei einer größeren Spreizung läufts schon länger am Stück...aber hier sollte der Puffer mehr bringen, als die reinen Systemtemperaturen.
    Ich tippe eher,
    dass der Tippgeber in eine andere Richtung wollte
    ...Ich vermute mal, dass Euer BHKW auch Brennwerttauglich ist.
    Und für den Brennwerteffekt sind die (i.d.R. Rücklauf-) Temperaturen von entscheidender bedeutung. Im Abgaswärmetauscher kann man schon Wärme aus dem Abgas nutzen, aber um den Brennwert zu erschliessen muss man unter den jeweiligen Taupunkt gelangen. Das ist von verschiedenen Faktoren abhängig (u.a. Luftfeuchte, Druck, Lambda-Wert) und liegt grob in dem Dreh von 60°C...da stzt er gerade mal ein. Erst bei Temperaturen von 30°C kommt man zum Vollbrennwertnutzen. Ergo, würdet ihr bei 55°C kaum den Nutzen ziehn und bei 40°C schon ordentlich zusatz-Wärme abgrasen.

  • Hallo Geizer,
    ich melde mich mal als Laie zu deiner 2. Frage mit einer Gegenfrage zu Wort: _()_


    Warum sollten die Massenströme gleichgesetzt werden müssen?


    Ich verstehe den Sinn des Pufferspeichers so, dass das BHKW die Abwärme sauber in den Speicher einschichtet und im Sekundärkreislauf die Wärme nach Bedarf wieder entnommen wird. Wenn das System sauber dimensioniert und abgeglichen ist, sollte das so perfekt funktionieren.


    AxelF

    Wikipedia: ICH WEISS ALLES!


    Google: ICH HABE ALLES!


    Internet: OHNE MICH GEHT NICHTS!


    Strom: ACH WIRKLICH ???!!!

  • Hi erstmal vielen Dank für eure schnellen Antworten und ein grosses LOB an das Forum mit den hilfsbereiten Usern :sehrgut:


    Danke für deine Informationen über die Spreizung. Wir hatten doch leichte Probleme bei den Überlegungen.


    Wir liebäugeln mit einem BHKW mit Brennwerttechnik (Buderus E 0204 MN-20eco oder 2 Dachse).


    Du hast recht AxelF, wenn der Pufferspeicher als hydrauliche Weiche dient, brauchen wir keinen Massenstromabgleich.


    Mit unserem Abschlussprojekt wurden wir doch ein wenig ins kalte Wasser gestoßen. (Wußten nicht auf was wir uns einlassen)


    Desweiteren ist ein Problem bei der auslegung des Pufferspeicher aufgetreten.
    Wir wissen nicht wie wir den Pufferspeicher in unserer Jahresdauerlinie integrieren können.


    Zu unseren Daten:


    BHKW 30 KW (Thermisch)
    Systemtemp. 65/40


    In den Planungsunterlagen von Buderus sind wir auf eine Formel gestossen um den Pufferspeicher auszulegen.


    V (Speicher,min) = Q(BHKW) * t / ( c * Spreizung)


    Mit der Formel kämen wir auf 2,2 m³ Speichervolumen bei einem t von 2 Stunden.
    Unser Problem liegt dabei, herauszufinden um wieviele Stunden unsere Laufzeit des BHKW´s im Jahr verlängert wird und wie diese in unsere Jahresdauerlinie einzubinden ist.


    Ist es rechnerisch möglich die längere Laufzeit des BHKW´s zu ermitteln oder wird sie aus der Jahresdauerlinie abgelesen???
    Wenn uns jemand weiterhelfen könnte wären wir sehr dankbar.

  • Hi,


    wieso soll durch einen Pufferspeicher die Laufzeit /a größer werden ?(_()__()_


    Ob ich jetzt 100000KWh mit oder ohne Puffer erzeuge, ist doch Jacke wie Hoose :D und erzeugt die gleiche Laufzeit. Der Pufferspeicher dient eigentlich nur als Speicher für hohe Lastspitzen um diese evtl. abfangen zu können und als Verhinderung das dass BHKW taktet (und somit länger am Stück läuft), oder habe ich da nen Denkfehler ?(


    Gleichzeitig ist er auch eine hydr. Weiche die eben unterschiedliche Massenströme ausgleicht (habt ihr ja schon festgestellt) ;)



    Grüße
    Tom

  • tom
    grunsätzlich neee...praktisch, nen kleiner Denkfehler;)



    Hallo Geizer,


    Zitat

    Desweiteren ist ein Problem bei der auslegung des Pufferspeicher aufgetreten.
    Wir wissen nicht wie wir den Pufferspeicher in unserer Jahresdauerlinie integrieren können.


    öhm,
    das wäre auch recht schwierig...
    Ich nehm doch mal an, dass ihr eine Auflösung der Linie in Tagen habt, oder?
    Wenn ihr nun es ganz genau machen wolltet, dann bräucht man ja eine genauere, stundenweise Auflösung der Linie


    ....oder halt,
    einen Puffer, der 24h Puffern könnte.


    Das erscheint mir etwas zu heftig ;)


    Zitat

    V (Speicher,min) = Q(BHKW) * t / ( c * Spreizung)


    Ist ja schonmal nicht schlecht...aber

    Zitat

    BHKW 30 KW (Thermisch)
    Systemtemp. 65/40


    Du schreibst hier von Systemtemperaturen
    ....ich nehm doch mal stark an, dass dies die Temperaturen sind, die im Heizkreis marschieren.
    ...der Puffer kann ja ganz andere Temperaturen fahren ;)
    (eine Einsatz eines Mischers natürlich vorrausgesetzt...und wehe, der ist noch nicht vorgesehen...der gehört in fast jedes Heizsystem)


    Der Puffer selber...na ich mach's mal provokant... kann die Laufzeiten nicht verbessern
    ...also z.B. wenn das BHKW ein stand-alone wär. Ist ja nun schnuppe, ob das Teil 48mal 1/4tel Stunde läuft oder einmal 12 Stunden.
    Laufzeit ist identisch, aber natürlich sind Taktungen nicht gerade förderlich für die BHKW Gesundheit.
    Weiterhin, werden in so einem Objekt auch Spitzen auftreten, z.B. durch Anheizen nach einer Nachtabsenkung und vor allem Spitzenlastbedarf durch WW-Bereitung.
    Hier würde es halt frisch werden, wenn kein Puffer vorhanden ist, bzw. es keine Spitzenlastlösung gibt.


    Ihr habt ja nun einen Spitzenlastkessel,
    aber der sollte ja tunlichst schweigen, wenn's nicht unbedingt nötig ist
    ...deshalb soll halt ein Puffer ran und auch nur dann führt es zu einer Laufzeitverlängerung


    Nun kann man verschiedene Ansätze nehmen, um die optimale Puffergröße zu ermitteln
    - ein absolutes Muss ist in meinen Augen, eine Spitzenlastanforderung durch WW-Bedarf zu eleminieren.
    Deshalb im Puffer mindestens soviel Energie parken, wie bei max. WW-Abnahme
    Bei einem EFH kann man grob 20-50l WW-Vorrat pro Person rechnen (halt mit WW-Temperatur)
    ..bei einem MFH, gibts Richtwerte, dass es auch etwas geringer geht, weil kaum alle gleichzeitig zapfen.
    ....soviel zum absolutem Minimum
    - weiterhin, kann man sich überlegen, welche Mengen man speichern möchte...insbesonder aus der Tageslast.
    Es gibt ja Tage, wo ziemlich exakt das BHKW 24h laufen müsste um den Bedarf zu decken. Nun könnte es aber sein, dass ihr Tagsüber im Schnitt 40kw braucht (30 aus Betrieb+ 10 ausm Puffer) und nachts nur einen Bruchteil, weil z.B. Nachtabsenkung. Da könnten im Extremfall gar nichts ins Heizsystem und 30kw würden in den Puffer marschieren.
    Am besten wäre natürlich, wenn dieser die Zeiten ohne Abnahme komplett schlucken könnte...doch kommen da schon erhebliche Mengen zusammen....extremfall 8h x 30kw = 240kwh



    Man kann die ganze Sache natürlich auf die Spitze treiben und es für jeden denkbaren Fall ausklabüsern,
    aber evt. reicht ja auch eine etwas pragmatischere rangehensweise
    Du sagtest, ihr habt ungefähr 30% bhkw-power zur Spitzenlast
    Vermutlich ist es am interessantesten, wenn man sich genau den Grenzfall anschaut...also Tage, wo im Tagesschnitt genau die 30% erreicht werden. Also Tage mit 30kw x 24h = 720kwh Wärmebedarf
    Welche Systemtemperaturen würden an solchen Tagen benötigt (sicherlich doch weniger als 65/40)
    ...hier könnte durch eine Trinkwasservorratsschaltung(auch hydraulisch) vermutlich auch geringere Werte akzeptiert werden
    Welche Temperaturen könnt ihr im Puffer reinbringen (90?)
    Wie wäre an so einem Tag die ungefähre Heizlast...also wieviel Stunden wäre geringere (ggf. keine) Wärmeabnahme?


    mal als reines Bsp.
    - T_max Puffer: 90°C
    - T_min System-VL (bei 30% Auslegung): 45°C
    - t_max_Heizung_aus: 6h


    ihr würdet gerne die kompletten 6h brücken, also 6h x 30kw = 180kwh
    (falls Heizung nicht aus, sondern nur mit x%Lesitung dann nicht mit 30, sondern mit 30-x rechnen)
    Delte T (maxPuffer zu min Vorlauftemp) = 90°C-45°C = 45°C
    -> Puffervolumen = 180kwh/(1,163kwh/m³K x 45K) = 3,44 m³


    hmm,
    erscheint mir etwas üppig ;)


    Vielleicht ist es im Rahmen einer Abschlussarbeit auch nicht so schlecht,
    wenn ihr einfach sagt..."Wir würden gerne um Takten zu vermeiden und höhere Laufzeiten wegen Spitzenlastüberbrückung zu gewährleisten einen Puffer einsetzen, der die Leistung von 2h vollständig aufnehmen kann. Hierbei berücksichtigen wir die max. Puffertemperatur von 90°C und die System-VL temperatur von 65°C. daraus ergibt sich ein Puffervolumen von 2m³"
    ....und den ganzen anderen Kladderadatsch ---sowas kommt immer gut in einer Abschlussarbeit--- in einer Fehlerbetrachtung angehängt. Ja, ihr wisst, dass man es so machen könntet...habt Euch darüber gedanken gemacht...und dennoch einen leichter zu überblickenden Weg gewählt ;)


    2m³ (oder vll. auch einen kleinen Tick mehr) erscheinen mir für 30kw in einem Standardobjekt (ausm Bauch) für halbwegs angemessen


    und soweit zum Bauchgefühl
    ..ich hab nämlich keine Lust hier nun Normen, auslegungsrichtlinien und co. rauszusuchen
    ...falls die Arbeit sehr wissenschaftlich werden soll, müsst ihr da tiefer einsteigen ;)
    ...soll nur so ein kleiner Hinweis sein, was man so mit reinnehmen könnte :)

  • Zitat

    tom
    grunsätzlich neee...praktisch, nen kleiner Denkfehler


    und der wäre ?(


    Gruß
    Tom

  • naja,
    im Grunde haste es ja selbst schon gesagt

    Zitat

    Der Pufferspeicher dient eigentlich nur als Speicher für hohe Lastspitzen um diese evtl. abfangen zu können und als Verhinderung das dass BHKW taktet (und somit länger am Stück läuft), oder habe ich da nen Denkfehler ?(


    ...und ich ersucht noch deutlicher zu machen.


    Ein Puffer kann halt Laufzeiten verlängern, wenn
    - es kein monovalentes BHKW ist
    - es Einspringen von Spitzenlastkessel verringert
    - und da bei 30-70 Auslegung der Begriff Spitzenlastkessel schon dehnbar ist....man mit ausreichend Puffervolumen Zeiten geringer (keiner) Abnahme die Leistung dennoch parken kann


    oder noch deutlicher,
    was sind Lastspitzen....Anheizen und WW-Bereitung...dass schafft der locker, aber mal den Fall
    konstant 40kw für 12h am Tag
    konstant 20kw für 12h in der Nacht
    macht im Tagesschnitt 30kw
    wenn nun aber der Puffer in der Nacht nur 50kwh parken könnte, dann ist der nach 5h voll
    ...dann das bhwk 2h off (kurz bevor Puffer fast leer) und in weiteren 5h wieder voll (rechtzeitig zum Tagesstart ;))
    Dat läuft und läuft und daaaann nach 5h ist Puffer leer und der Spitzenlastkessel die fehlenden 10kw liefern.
    In so einem Fall, fürde ein Puffer, der 120kw schluckt tatsächlich die Laufzeit erhöhen...um immerhin grob 2h/Tag
    und bei 5/2 Stunden, bzw 20/40kw würd ich nicht von Takten oder Spitzen sprechen ;)
    ....dass wollte cih eigentlich nur damit rausstellen


    Klar,
    ein in der Praxi eher kaum anzutreffender Fall (sowas von statisch), aber ne Laufzeitverlängerung ist in der Konstellation schon drin.

  • Zitat

    aber ne Laufzeitverlängerung ist in der Konstellation schon drin.


    Ok, wenn du das in Verbindung mit einem Kessel siehst, stimme ich zu ;)



    Grüße
    Tom

  • Hallo Geizer,


    ist Euer Name auch 'Programm'? - Bei so einer BHKW-Auslegung spielt die Wirtschaftlichkeit meist die entscheidene Rolle. Davon hängen dann auch die Auswahl des/der Module und die Pufferspeichergröße ab. Denn ein Puffer kostet nicht nur in der Anschaffung sondern auch im Betrieb Geld (durch die Speicherverluste).
    Zwei Dachse machen wegen dem schlechten Preis/Leistungsverhältnis keinen Sinn. Die Buderus-BHKW haben wiederum kurze Wartungsintervalle von 2000 Bh. Die Herstellerangabe bzgl. Temperaturniveau bei Nennleistung ist 65/50°C für Vor- bzw. Rücklauf bei einem Volumenstrom von 1,29 m³/h. An anderer Stelle steht aber die Angabe von 30-65°C für den Zulauf zum BHKW . Das genannte BHKW-Modul ist aber nicht für den taupunktunterschreitenden Betrieb vorgesehen!


    Soll das BHKW modulierend betrieben werden (bei Buderus optional mgl.)? - Das erhöht auch die Bh-Zahl.


    Schaut Euch doch mal das EC Power XRGI 15G-TO (6-15,2kWel + 17-30kWth + gr. Wartungsabstände) und diesen Thread an.


    Fire hat ja schon diverse Überlegungen zur Auslegung der Pufferspeichergröße dargelegt. Dem kann ich eigentlich nur die Ergebnisse einer Beispielrechnung (deren Ansatz ich nicht kenne) beifügen. (Habt Ihr Euch schon die einschlägigen VDI-Richtlinien 2067 (Bewertung gebäudetechnischer Anlagen in energetischer, ökologischer und wirtschaftlicher Sicht) 3807 (Energie- und Wasserverbrauchskennwerte für Gebäude) und für die BHKW-Planung 3985 (Grundsätze für Planung, Ausführung und Abnahme von Kraft-Wärme-Kopplung mit Verbrennungskraftmaschinen) sowie VDI 6025 (Betriebswirtschaftliche Berechnungen für Investitionsgüter und Anlagen) 'reingezogen'?)


    Bei einer angenommenen Heizlast von 100 kW (nach VDI 2067) ergeben sich beispielhaft gemäß einem bekanntem Simulations-Programm folgende Werte für die Jahreswärmebedarfsdeckung bei Pufferspeichergrößen von:


    1000l - 66,5% (etwa 4900Bh)
    1500l - 72,8%
    2000l - 73,6%
    2500l - 74,7%
    3000l - 75,4%
    4000l - 76,9%
    5000l - 77,6%


    Die Speicherverluste betragen selbst bei sehr guten 1000l-Typen mindestens 3kWh pro Tag.


    Bezüglich dem Systemtemperaturen-Tipp von 70/40°C kann ich nur bemerken, dass das praktisch nicht (wirtschaftlich) realisierbar ist. Eine Spreizung von 20K ist aber bei einem guten hydraulischem Abgleich machbar. Ein Vorteil dabei ist der geringere Volumenstrom mit geringerer Pumpenleistung aber größeren notwendigen Heizkörperflächen. Weiterere positive Effekte sind die geringere Speicherdurchmischung (wichtig für die Warmwasserbereitung) und die bessere Abgaskondensation bei niedrigen Rücklauftemperaturen.



    Denkmaler