FWM010
Frischwassermodul Factsheet
Modell Fresh Hydro Hersteller SEG KIOTO GmbH Adresse Solarstrasse 1
9300 St. Veit / Glan Email office@kiotosolar.com Internet www.kiotosolar.com Testdatum 08.2015
Dimensionen Hauptkomponenten
Länge 0.60 m Primärpumpe Wilo, Yonos PARA HU25/7.0
Breite 0.40 m Wärmeübertrager PBX11-41 FWS Hydro
Tiefe 0.30 m Regelung Fresh Control
Leistung
Minimaler Volumenstrom*: 1 l/min Maximaler Volumenstrom*: 31.6 l/min
Komfort
Temperaturschwankungen während stationärer Betriebszustände
TsV,soll 45 °C 60 °C
TpV [°C] 50 55 90 65 70 90 3 l/min**
7 l/min**
14 l/min**
TsV,soll Solltemperatur Sekundärvorlauf TpV Primärvorlauftemperatur
Temperatur konstant
Im Normalfall keine störenden Schwankungen Störende Schwankungen möglich
Starke Schwankungen
Temperaturschwankungen und Einschwingzeiten nach typischen Störungen im Zapfprofil**
0 20 40 60
5s Pause bei 7 l/min 60s Pause bei 7 l/min Schnapsglaszapfung bei 7 l/min 5s Pause bei 14 l/min 60s Pause bei 14 l/min Schnapsglaszapfung bei 14 l/min
Sprung von 7 l/min auf 14 l/min Sprung von 14 l/min auf 7 l/min Kaltstart (Sprung auf 7 l/min)
Zeit nach Störung in s TpV= 55 C @TsV,soll= 45 C
0 20 40 60
TpV= 90 C @TsV,soll= 45 C
0 20 40 60
TpV= 70 C @TsV,soll= 60 C
Energieeffizienz
0 50 100 150 200 250 300 350 400
Elektrischer Verbrauch Thermische Verluste Rücklauftemperatur
Abgeschätzter jährlicher Zusatzenergieverbrauch in kWh
Bereich Module 2008 − 2011 Getestetes Modul
* Eingestellte Solltemperatur 45 °C, Primärvorlauftemperatur 55 °C, Sekundärrücklauftemperatur 10 °C.
** Volumenstroman der Zapfstelle mit 42 °C unter Annahme einer Beimischung von Kaltwasser mit 10 °C.
Für die Bewertung der Temperaturschwankungen wird die Dämpfung einer 10 m langen Kupferleitung (DN 20) angenommen.
Die Abschätzungen zur Energieeffizienz wurden für ein typisches Solarkombisystem (10 m2 Kollektorfläche; 1 m3 Speichervolumen;
Gasbrennwertkessel; vier Personen Haushalt) durchgeführt und werden mit dem Bereich aller in der ersten Testreihe (2008 − 2011) geprüften Module verglichen. Genauere Informationen werden im BFE-Abschlussbericht gegeben.
SPF Testing, Institut für Solartechnik SPF, Hochschule für Technik Rapperswil HSR, CH-8640 Rapperswil, Switzerland
F010
Testbericht Frischwassermodul
Modulbezeichnung Fresh Hydro
Hersteller SEG KIOTO GmbH
Aussen Abmessungen
(Höhe x Breite x Tiefe) [mm] 600x400x300
Volumenstrom (gemessen) 1- 31.6l/min (@TpV=55°C; TsV=45°C) Volumenstrom (Zusatzmessung) 40.1l/min (@TpV=65°C; TsV=45°C)
Primärpumpe Wilo, Yonos PARA HU25/7.0
Wärmetauscher PBX11-41 FWS Hydro
Bericht erstellt durch
Institut für Solartechnik SPF
HSR Hochschule für Technik Rapperswil Oberseestrasse 10
CH-8640 Rapperswil Tel.: +41 (0)55 222 48 21 Fax: +41 (0)55 222 48 44 E-mail: spf@spf.ch Internet: www.spf.ch
Jahr der Prüfung 2015
Schutz und Rechte
Alle Rechte an diesem Dokument liegen beim SPF. Die Weiter- verbreitung in unveränderter und ungekürzter Form ist er- laubt. Die kursiv gedruckten Angaben wurden vom SPF verifi- ziert. Alle übrigen Werte entsprechen den Angaben des Her- stellers.
F010
1 Leistung
L1 (Maximaler Sekundärvolumenstrom bei Standardbedingungen): 𝑽′𝒔 𝒎𝒂𝒙 𝟒𝟓/𝟓𝟓= 𝟑𝟏. 𝟔 𝒍 𝒎𝒊𝒏⁄ Zusatzmessung (V’s max bei TsV_soll=45°C sowie TpV = 65°C): 𝑽′𝒔 𝒎𝒂𝒙 𝟒𝟓/6𝟓 = 𝟒𝟎. 𝟏 𝒍 𝒎𝒊𝒏⁄
L2 (Minimaler Sekundärvolumenstrom bei Standardbedingungen): 𝑽′𝒔 𝒎𝒊𝒏 𝟒𝟓/𝟓𝟓= 𝟏 𝒍 𝒎𝒊𝒏⁄
Die angegebenen Kennwerte (L1 und L2) wurden bei einer eingestellten Solltemperatur von 45°C, einer Sekun- därrücklauftemperatur von 10°C und einer Primärvorlauftemperatur von 55 °C gemessen.
Messungen bei weiteren „nicht Standard“-Bedingungen können aus der folgenden Abbildung 1 entnommen werden. Erläuterungen zur Messung befinden sich im Anhang.
Abbildung 1 Der maximale Sekundärvolumenstrom ist erreicht sobald die Sekundärvorlauftemperatur TsV_ist mehr als 3°C unter den Sollwert TsV_soll fällt. Er wurde für die zwei Solltemperaturen TsV_soll = 45°C und TsV_soll = 60°C und einer konstan- ten Sekundärrücklauftemperatur TsR =10°C ermittelt. Primärseitig wird die Vorlauftemperatur TpV variiert, so dass sie je- weils 5°C, 10°C und 15°C über dem Sollwert TsV_soll liegt. Eine zusätzliche Messung wurde für TsV_soll = 45°C bei TpV =65° ge- macht.
0 5 10 15 20 25 30 35 40
45 50 55 60 65 70 75 80
V's_max[l/min]
TpV[°C]
Maximaler Sekundärvolumenstrom
TsV_soll = 45°C TsV_soll = 60°C Zusatzmessung
F010
2 Komfort
2.1 Temperaturschwankungen bei konstantem Zapfvolumenstrom
1Temperatureinstellung: TsV_Soll = 45°C TsV_Soll = 60°C TpV (Primärvorlauftemperatur): 50°C 55°C 90°C 65°C 70°C 90°C
Händewaschen
Kleine Dusche
Grosse Dusche
A Temperatur konstant
B Im Normalfall keine störenden Schwankungen C Es können störende Schwankungen auftreten D Starke Schwankungen
Tabelle 1 Temperaturschwankungen bei den konstan- ten Zapfvolumenströmen: Händewaschzapfung, kleine Duschzapfung und gross Duschzapfung. Erläuterungen und Definitionen der Komfortstufen und Zapfungsbe- zeichnungen befinden sich im Anhang.
2.2 Temperaturschwankungen bei Störung des Zapfvolumenstroms
Die Frischwasserstation wurde auf typische Störungen im Zapfprofil getestet. Nach jeder Störung wurde die Zeit bis zum Erreichen der oben bzw. im Anhang beschriebenen Komfortstufen gemessen und dargestellt.
Abbildung 2 In diesem Diagramm werden die Temperaturschwankungen nach typischen Störungen im Zapfprofil darge- stellt. Dabei wird die Zeit nach der Störung bis zum Erreichen der oben beschriebenen Komfortstufen mit unterschiedli- chen Farben gezeigt. Bei einer eingestellten Solltemperatur von 45°C wurden Primärvorlauftemperaturen von 50°C, 55°C und 90°C getestet.
0 20 40 60
5s Pause bei 7 l/min 60s Pause bei 7 l/min Schnapsglaszapfung bei 7 l/min 5s Pause bei 14 l/min 60s Pause bei 14 l/min Schnapsglaszapfung bei 14 l/min Sprung von 7 l/min auf 14 l/min Sprung von 14 l/min auf 7 l/min Kaltstart (Sprung auf 7 l/min)
Zeit nach Störung in s
TpV= 50°C
@TsV_soll = 45°C
0 20 40 60
Zeit nach Störung in s
TpV= 55°C
@TsV_soll = 45°C
0 20 40 60
Zeit nach Störung in s
TpV= 90°C
@TsV_soll = 45°C
D C B A
F010
Abbildung 3 In diesem Diagramm werden die Temperaturschwankungen nach typischen Störungen im Zapfprofil darge- stellt. Dabei wird die Zeit nach der Störung bis zum Erreichen der oben beschriebenen Komfortstufen mit unterschiedli- chen Farben gezeigt. Bei einer eingestellten Solltemperatur von 60°C wurden Primärvorlauftemperaturen von 65°C, 70°C und 90°C getestet.
2.3 Zapftemperatur
Die Sekundärvorlauftemperatur wurde für verschiedene Zapfvolumenströme gemessen. Folgendes Diagramm zeigt die Sekundärvorlauftemperatur bei den Temperaturüberhöhungen 5°C und 10°C, sowie der Speichertem- peratur 90°C für eine eingestellte Solltemperatur von 45°C (blau, links) und 60°C (rot, rechts).
Abbildung 4 Die Kurven zeigen die Veränderung der Sekundärvorlauftemperatur TsV bei verschieden Sekundärvolumen- strömen V's und unterschiedlichen Primärvorlauftemperaturen. Für die Messung wurde der Volumenstrom schrittweise erhöht und jeweils während 120s konstant gehalten. Dargestellt wird der Mittelwert der letzten 60s einer konstanten Zapfung, die ersten 60s werden als „Einschwingzeit“ nicht ausgewertet.
0 20 40 60
5s Pause bei 7 l/min 60s Pause bei 7 l/min Schnapsglaszapfung bei 7 l/min 5s Pause bei 14 l/min 60s Pause bei 14 l/min Schnapsglaszapfung bei 14 l/min Sprung von 7 l/min auf 14 l/min Sprung von 14 l/min auf 7 l/min Kaltstart (Sprung auf 7 l/min)
Zeit nach Störung in s
TpV= 65°C
@TsV_soll = 60°C
0 20 40 60
Zeit nach Störung in s
TpV= 70°C
@TsV_soll = 60°C
0 20 40 60
Zeit nach Störung in s
TpV= 90°C
@TsV_soll = 60°C
D C B A
0.0 10.0 20.0 30.0 40.0 50.0 60.0 70.0 80.0 90.0
0.0 10.0 20.0 30.0 TsV[°C]
V's[l/min]
0.0 10.0 20.0 30.0 V's[l/min]
T
sVvs. V'
sF010
3 Energieeffizienz
3.1 Elektrischer Verbrauch
Die elektrische Leistung wurde bei drei unterschiedlichen Zapfsituationen, sowie im Standby-Modus gemessen und daraus ein typischer Wert für den Jahresverbrauch ermittelt (genaue Beschreibung der Methode in [1]).
Die dargestellten Werte gelten für eine eingestellte Solltemperatur von 45°C bei einer Primärvorlauftempera- tur von 55°C.
Tabelle 2 Elektrischer Energieverbrauch. Wegen der kleinen absoluten Werte insbesondere des Stand-by-Verbrauchs be- trägt die relative Unsicherheit dieser Abschätzung bis zu 30%.
Standby: 2.17 W
Händewaschen ( 3l/min): 4.18 W
Kleine Dusche ( 7l/min): 4.86 W Grosse Dusche (14l/min): 27.69 W Jahreskennzahl elektrischer Verbrauch: 20 kWh
3.2 Thermische Verluste
Zur Bestimmung der thermischen Verluste wurde zunächst die thermische Mass 𝐶 des gesamten Moduls sowie der Wärmeübergangskoeffizient 𝑈𝐴 zur Umgebung (Auskühlungskoeffizient) und die mittlere Temperatur nach einer Zapfung ermittelt. Daraus kann ein Wert für typische Jahresverluste abgeschätzt werden (genaue Be- schreibung der Methode in [1]). Die dargestellten Werte gelten für eine eingestellte Solltemperatur von 45°C bei einer Primärvorlauftemperatur von 55°C.
Tabelle 3 Thermische Verluste
Thermische Masse C: 17.65 kJ/K
Auskühlungskoeffizient UA: 0.31 W/K
Modultemperatur nach kleiner Duschzapfung: 36.96 °C Jahreskennzahl Auskühlverluste: 39.4 kWh
3.3 Primärrücklauftemperatur
Für die wichtigsten Betriebspunkte wurde die Primärrücklauftemperatur gemessen. Mit einer vereinfachten Methode kann aus der Rücklauf Temperaturspreizung (TpR-TsR) eine Jahreskennzahl für den zusätzlichen Jahres- energieverbrauch eines typischen solaren Kombisystems abgeschätzt werden (Systemparameter im Anhang, eine genaue Beschreibung der Methode wird in [1] gegeben). Die dargestellten Werte gelten für eine einge- stellte Solltemperatur von 45°C.
Tabelle 4 Induzierte Systemverluste
Zapfvolumenstrom2 Primärvorlauftemperatur Temperaturspreizung Rücklauf
Händewaschen ( 3l/min): 55 °C 17.3 °C
Kleine Dusche ( 7l/min): 55 °C 10.6 °C
F010
4 Wartung/Installation
Tabelle 5 Aufbau des getesteten Modules Aufbau
Anschlüsse Primärseite 1“, flachdichtend
Anschlüsse Sekundärseite 1“, flachdichtend
Materialien Primärseite Messing/Edelstahl
Materialien Sekundärseite Messing/Edelstahl
Masse Wärmeübertrager 41Platten l 330 x 125 x 100 mm
Pumpe Primärseite Wilo, Yonos PARA NU25/7.0-PWM2
Pumpe Zirkulation optional
Entlüfter Nicht vorhanden
Rückschlagventil Primärseitig Nicht vorhanden
Temperaturfühler 2
Durchflusssensor 1
Regler Fresh Control, SEG Kioto GmbH
Tabelle 6 Wartung und Massnahmen bezüglich Verkalkung Wartung/Verkalkung
Absperrhahnen Primärseite Vorhanden
Absperrhahnen Sekundärseite Vorhanden
Position warme Anschlüsse am WÜ Oben
Anschlüsse zur Entkalkung Vorhanden
Primärtemperaturbegrenzung Vorhanden
Automatische Erkennung von Verkalkung Nicht vorhanden Tabelle 7 Eigenschaften der Regelung
Eigenschaft
Bereich Solltemperatur 40-65 °C
Desinfektionsfunktion Vorhanden
Zirkulationsmodi Vorhanden
Geschichteter Rücklauf Vorhanden
Tabelle 8 Überprüfung der Betriebsanleitung Anleitung
Anschlussschema Vorhanden
Anleitung Inbetriebnahme Armatur/Entlüftung Vorhanden Anleitung Inbetriebnahme Regler Vorhanden
Anleitung Entkalkung Vorhanden
F010
5 Anhang : Definitionen und Begriffe
Frischwasser- modul
Verbraucher
V’Zapf
mit TZapf = 42°C
T
pVT
pRT
sVT
sRV’
sFrischwasser
TsR = 10 ±1°C
Pufferspeicher
Legende
Symbol Einheit Beschreibung Toleranzen
TpR °C Primärrücklauftemperatur ±0.1°C
TpV °C Primärvorlauftemperatur ±0.1°C
TsR °C Sekundärrücklauftemperatur Geregelter Wert auf TsR = 10 ±1°C TsV °C Sekundärvorlauftemperatur ±0.1°C
V‘S l/min Sekundärvolumenstrom ±3%
V‘Zapf l/min Zapfvolumenstrom Theoretisch berechneter Wert, bezogen auf eine Zapftemperatur von 42°C.
5.1 Definition: Maximaler Sekundärvolumenstrom
Der maximale Sekundärvolumenstrom V’s_max wird definiert als der Sekundärvolumenstrom, bei dem die Sekun- därvorlauftemperatur TsV um mehr als 3°C unter die eingestellte Solltemperatur TsV_soll sinkt. V’s_max 45/55 bezieht sich auf eine eingestellt Solltemperatur von 45°C bei einer Primärvorlauftemperatur von 55°C und einer Sekun- därrücklauftemperatur von 10°C. Diese Betriebssituation wird als „Normalfall“ betrachtet. Der maximale Se- kundärvolumenstrom V’ ändert sich aber mit den Betriebsbedingungen, Werte für abweichende Betriebs-
F010
5.3 Definition: Komfortstufen
Tabelle 9 Komfortklassen
Auswirkung, Bezeichnung Kriterium
A Temperatur konstant ΔTA < 1C°
B Im Normalfall keine störenden Schwankungen nach 10m Cu 22-1mm Leitung ist ΔTA < 2°C C Es können störende Schwankungen auftreten nach 10m Cu 22-1mm Leitung ist ΔTA < 5°C D Starke Schwankungen nach 10m Cu 22-1mm Leitung ist ΔTA > 5°C
5.4 Definition: Zapfungen
Tabelle 10 Beschreibung der getesteten Störungen des Zapfvolumenstromes.
Bezeichnung Beschreibung
Händewaschzapfung Zapfung, welche nach der Beimischung von 10°C kaltem Wasser zu einem Zapf- volumenstrom von 3l/min bei 42°C an der Zapfstelle führt.
Kleine Duschzapfung Zapfung, welche nach der Beimischung von 10°C kaltem Wasser zu einem Zapf- volumenstrom von 7l/min bei 42°C an der Zapfstelle führt.
Grosse Duschzapfung Zapfung, welche nach der Beimischung von 10°C kaltem Wasser zu einem Zapf- volumenstrom von 14l/min bei 42°C an der Zapfstelle führt.
Kurze Pause Pause von 5s
Pause Pause von 60s
Schnapsglaszapfung Erhöhung des Zapfvolumenstromes um 5l/min während 5s Kleiner Sprung Sprung von kleiner zu grosser Duschzapfung oder umgekehrt Kaltstart Kleine Duschzapfung nach einer Auskühlzeit von 8h
5.5 Definition: Typisches System für Energieeffizienz-Abschätzungen
Auf Basis des TRNSYS Decks, das im Rahmen IEA SHC Task 32 als Referenz für eine Vielzahl von Simulationsstu- dien definiert wurde, wurden Jahressimulationen durchgeführt. Einige Parameter und Modelle wurden dabei aber angepasst und verändert. Wesentliche Rahmenbedingungen für die Simulation waren dabei:
Speicher: 1m3 Pufferspeicher mit 150-200l Bereitschaftsvolumen (Tein 50 °C, Taus 55 °C) und weitere 150l „Be- reitschaftsvolumen“ für die Heizung (Temperatur nach Heizkurve), Speicherverlust (6.75 W/K Wände, 0.5 W/K Deckel, 4.5 W/K Boden) , Solarbeladung mit zwei internen Wärmeübertragern, Zusatzheizung direkt eingebun- den, unterschiedliche Höhen für Heizungs- und Warmwasseranforderung.
Kollektor: 10 m2 Apertur mit a1=3.311; a2=0.012 und 14-35 l/hm2 Durchfluss angepasst Brenner: modulierender, externer Gasbrenner mit 15.6 kW
Gebäude: Unterschiedlicher Wärmebedarf von 15-100 kWh/m2; Parameter aus Task 32 übernommen.
Zapfprofil: Minutenbasis aus DHWcalc, 200l/d @ 45°C Frischwassermodul: Lookup-Table basierend auf Messdaten Standort: Zürich
