Kurzbeschreibung
(Deutsch)
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Die Ermittlung des Speichervolumens nach SIA 385/2 basiert auf der zu speichernden Wärmemenge. Zunächst wird der Wärmebedarf für die größte Stundenspitze ermittelt, wobei die Dusche den größten Posten darstellt. Die Wärme im Abwasser der Dusche kann auf das Kaltwasser übertragen werden, was den Massenstrom des erwärmten Wassers ab Speicher reduziert und so eine kleinere Dimensionierung des Speichers erlaubt. Diese Einsparung ist schwer quantifizierbar, da sie von individuellen Faktoren abhängt. In diesem Projekt werden Daten zu Produkten, Berechnungsverfahren und internationale Normen zum Thema Warmwasser-Wärmerückgewinnung gesammelt und zusammengefasst. Zudem wird eine stochastische Bedarfsanalyse für Warmwasser durchgeführt, um Einflussfaktoren auf den Warmwasserverbrauch zu identifizieren. Aus den kombinierten Daten werden Zusammenhänge abgeleitet, um den Warmwasserbedarf genauer zu charakterisieren. Mit den Daten wird gezeigt, ob ein neues Berechnungsverfahren zur Dimensionierung von WW-Speichern nötig ist und gegebenenfalls weitere Schritte definiert.
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Kurzbeschreibung
(Englisch)
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The determination of the storage volume according to SIA 385/2 is based on the amount of heat to be stored. First, the heat demand for the largest hourly peak is determined, with the shower representing the largest item. The heat in the waste water from the shower can be transferred to the cold water, which reduces the mass flow of the heated water from the storage tank and thus allows a smaller dimensioning of the storage tank. This saving is difficult to quantify because it depends on individual factors. In this project, data on products, calculation methods and international standards for hot water heat recovery are collected and summarized. In addition, a stochastic hot water demand analysis is carried out to identify factors influencing hot water consumption. The combined data is used to derive correlations in order to characterize the hot water demand more precisely. The data will be used to show whether a new calculation method for dimensioning hot water storage tanks is necessary and, if necessary, to define further steps.
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Kurzbeschreibung
(Französisch)
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La détermination du volume d'accumulation selon la norme SIA 385/2 se base sur la quantité de chaleur à accumuler. Tout d'abord, les besoins en chaleur sont déterminés pour la plus grande pointe horaire, la douche représentant le poste le plus important. La chaleur contenue dans les eaux usées de la douche peut être transférée à l'eau froide, ce qui réduit le débit massique de l'eau chauffée à partir du réservoir et permet ainsi de dimensionner le réservoir plus petit. Cette économie est difficilement quantifiable, car elle dépend de facteurs individuels. Dans ce projet, des données sur les produits, les méthodes de calcul et les normes internationales relatives à la récupération de chaleur de l'eau chaude sont collectées et résumées. En outre, une analyse stochastique des besoins en eau chaude est réalisée afin d'identifier les facteurs d'influence sur la consommation d'eau chaude. Des corrélations sont déduites des données combinées afin de caractériser plus précisément les besoins en eau chaude. Les données permettront de montrer si une nouvelle méthode de calcul est nécessaire pour dimensionner les ballons d'eau chaude et, le cas échéant, de définir d'autres étapes.
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Schlussbericht
(Deutsch)
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Das Projekt StoWaDim-WRG befasste sich mit der Analyse des Warmwasserbedarfs und der Wärmerückgewinnung (WRG) aus Duschabwasser sowie ihren Einfluss auf die Dimensionierung von Trinkwarmwasserspeichern. Vor dem Hintergrund steigender relativer Anteile des Warmwasserbedarfs am Heizwärmebedarf in gut wärmegedämmten Gebäuden wurden bestehende Messdaten, stochastisch erzeugte Bedarfsprofile sowie verschiedene Prüf- und Berechnungsnormen von WRG bei Duschen systematisch ausgewertet und verglichen. Um den Warmwasserbedarf in der Schweiz zu untersuchen, wurden verschiedene Studien herangezogen. Dabei wurde der Fokus auf den Warmwasserbedarf für Duschen gelegt. Die ausgewerteten Messkampagnen zeigen, dass der Anteil des Duschens am Warmwasser-bedarf in allen Studien hoch ist und typische Duschvorgänge 20 bis 30 Normliter bzw. 40 bis 50 L Mischwasser umfassen, was mit den Werten der Norm SIA 385/2:2025 gut übereinstimmt. Es wurden unterschiedliche Werkzeuge zur Erzeugung von Warmwasserprofilen (dhwCalc, LoadProfileGenerator, pySimdeum) miteinander verglichen. Diese unterscheiden sich hinsichtlich Modellansatz, Datengrundlage, zeitlicher Auflösung und den berücksichtigten Entnahmestellen. Für die weitere Analyse im Projekt wurde aufgrund der stochastischen Struktur und der vorhandenen Datengrundlagen primär dhwCalc eingesetzt. Damit konnten Profile für Mehrfamilienhäuser mit normalem und gehobenem Standard erzeugt und die jeweiligen Stundenspitzen hinsichtlich ihres Duschanteils analysiert werden. Durch den Einsatz von WRG kann der Duschanteil reduziert werden, wodurch sich wiederum die erforderliche Speichergrösse verringert. Der Vergleich verschiedener nationaler Normen und Berechnungsverfahren hat ergeben, dass es keinen einheitlichen Ansatz gibt, weder was die Effizienzbestimmung noch was die Berechnungen in Bezug auf die durch WRG eingesparte Energie betrifft. Eine Reduktion des erforderlichen Speichervolumens auf Grund der WRG konnte lediglich in der SIA-Norm 385/2:2025 gefunden werden. Die Wärmeverluste der WRG werden unterschiedlich berechnet und sind in keiner Norm zufriedenstellend abgebildet. Zu diesen gehören (sortiert nach ihrer Grösse): Wärmeverluste in der Duschkabine, reduzierte Effizienz des WRG-Geräts durch Verschmutzung, sowie Wärmeverluste in der Aufwärmphase und in den Rohrleitungen. Bei einer Effizienz des Dusch-WRG-Geräts zwischen 20 % und 50 % liegen die zu erwartenden Reduktionen des Warmwasserverbrauchs bei 17 % bis 38 % eines Duschvorgang. Je nach Einbauvariante der WRG kann bei Objekten mit mehr als 10 Personen das Steuervolumen des Speichers zwischen 4 % und 13 % reduziert werden. Diese Werte hängen jedoch von zahlreichen Annahmen ab, unter anderem auch vom Nutzerverhalten, und können somit nicht allgemeingültig bestimmt werden. Aus hygienischen Überlegungen wird in der Norm SIA 385/2 bisher keine Reduktion des Spitzendeckungsvolumens vorgesehen. Aufgrund der vorliegenden Analyse erscheint eine solche Reduktion jedoch sinnvoll. Sie könnte relativ einfach mit derselben Formel eingeführt werden, mit welcher auch der relative Anteil des Spitzendeckungsvolumens am Tagesbedarf bestimmt wird, indem für den Tagesbedarf der durch die WRG reduzierte Bedarf eingesetzt wird.
Zugehörige Dokumente
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Schlussbericht
(Englisch)
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The StoWaDim-WRG project focused on analysing hot water demand and heat recovery (HWHR) from shower waste water, as well as their influence on the dimensioning of domestic hot water storage tanks. Against the backdrop of rising relative proportions of hot water demand in well-insulated buildings, existing measurement data, stochastically generated demand profiles and various testing and calculation standards for HWHR in showers were systematically evaluated and compared. Various studies were consulted in order to investigate hot water demand in Switzerland. The focus was placed on the proportion of hot water demand for showers. The measurement campaigns evaluated show that this proportion of hot water demand for showers is consistently high and that a typical showering process involves between 40 and 50 litres of mixed water, which is in line with the values specified in SIA standard 385/2:2025. Various tools for generating hot water profiles (dhwCalc, LoadProfileGenerator, pySimdeum) were compared with each other. These differ in terms of their modelling approach, data basis, temporal resolution and the type of draw-offs taken into account. Due to its stochastic structure and the available data bases, dhwCalc was primarily used for further analysis in the project. This made it possible to generate profiles for multi-family houses with normal and high standards and to analyse the hourly peaks in terms of their shower share. The use of HWHR can reduce this share, which in turn reduces the required hot water storage size. A comparison of different standards and calculation methods has shown that there are still no uniform approaches, either in terms of efficiency determination or calculations relating to the energy saved by HWHR. A reduction in the required storage volume due to HWHR could only be found in the standard SIA 385/2:2025. The heat losses of heat recovery systems are calculated differently and are not yet satisfactorily treated in these documents. These include (sorted by importance): heat losses in the shower cubicle, reduced efficiency of the heat recovery device due to contamination, as well as heat losses during the warm-up phase and heat losses in the pipes. With HWHR device efficiency between 20% and 50%, the expected reductions of hot water demand are between 17% and 38% per shower. Depending on the installation variant, the control volume of the storage tank can be reduced by between 4% and 13% in properties with more than 10 people. However, these values depend on numerous inputs, including user behaviour, and therefore cannot be determined universally. The reduction in peak coverage volume, which has not been provided for in SIA 385/2 to date, would make sense based on the present analysis and could be introduced relatively easily using the same formula used to calculate the relative share of peak coverage volume in daily demand, by using the demand reduced by HWHR for daily demand.
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Schlussbericht
(Französisch)
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Le projet StoWaDim-WRG s'est penché sur l'analyse des besoins en eau chaude et la récupération de chaleur (RDC) à partir des eaux usées des douches, ainsi que sur leur influence sur le dimensionnement des réservoirs d'eau chaude potable. Dans un contexte d'augmentation relative des besoins en eau chaude dans les bâtiments bien isolés thermiquement, les données de mesure existantes, les profils de besoins générés de manière stochastique et différentes normes d'essai et de calcul de la RDC pour les douches ont été systématiquement évalués et comparés. Différentes études ont été utilisées pour analyser les besoins en eau chaude en Suisse. L'accent a été mis sur la part des besoins en eau chaude pour les douches. Les campagnes de mesure évaluées montrent que la part des douches dans les besoins en eau chaude est constamment élevée et que les douches typiques consomment entre 40 et 50 litres d'eau mélangée, ce qui correspond bien aux valeurs de la norme SIA 385/2:2025. Différents outils permettant de générer des profils de consommation d'eau chaude (dhwCalc, LoadProfileGenerator, pySimdeum) ont été comparés entre eux. Ceux-ci se distinguent par leur approche modélistique, leur base de données, leur résolution temporelle et les points de prélèvement pris en compte. En raison de sa structure stochastique et des bases de données disponibles, dhwCalc a été principalement utilisé pour l'analyse approfondie dans le cadre du projet. Cela a permis de générer des profils de standard moyen et supérieur dans l’habitat et d'analyser les pointes horaires des besoins en termes de proportion de douches. L'utilisation de la récupération de chaleur permet de réduire cette proportion, ce qui diminue à son tour la taille de stockage nécessaire. La comparaison de différentes normes et méthodes de calcul a montré qu'il n'existe pas encore d'approches uniformes, ni en ce qui concerne la détermination de l'efficacité, ni en ce qui concerne les calculs relatifs à l'énergie économisée grâce à la récupération de chaleur. Une réduction du volume de stockage nécessaire grâce à la récupération de chaleur n'a été trouvée que dans la norme SIA 385/2:2025. Les pertes thermiques de la récupération de chaleur sont calculées de différentes manières et ne sont pas encore représentées d’une manière satisfaisante dans ces documents. Elles comprennent (classées par ordre d'importance): les pertes thermiques dans la cabine de douche, la réduction de l'efficacité de l'appareil de récupération de chaleur due à l'encrassement, ainsi que les pertes thermiques pendant la phase de réchauffement et dans les tuyaux. Avec une efficacité de l'appareil RDC comprise entre 20 % et 50 %, les réductions d’eau chaude attendues sont de 17 % à 38 % pour une douche. Selon le type d'installation, le volume de contrôle du réservoir peut être réduit de 4 % à 13 % dans les bâtiments accueillant plus de 10 personnes. Ces valeurs dépendent toutefois de nombreux facteurs, notamment du comportement des utilisateurs, et ne peuvent donc pas être déterminées de manière générale. La réduction du volume de couverture des pointes, qui n'était pas prévue jusqu'à présent dans la norme SIA 385/2, serait judicieuse au vu de la présente analyse et pourrait être introduite relativement facilement à l'aide de la même formule que celle utilisée pour calculer la part relative du volume de couverture de pointe dans les besoins quotidiens, en utilisant les besoins quotidiens réduits de la récupération de chaleur.
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