Kriterien für ein modernes Regelsystem
Mehr als nur Steuerung
In Mehrfamilienhäusern, größeren Immobilien oder Verwaltungsgebäuden bestehen moderne Heizsysteme häufig aus mehreren Wärmeerzeugern. Oder sie integrieren verschiedene Energieträger wie Öl, Gas, Umweltenergie, Sonne sowie Nah- und Fernwärmekonzepte. Das effiziente Zusammenspiel dieser unterschiedlichen Komponenten muss von einer zentralen Stelle geregelt werden – dem Regelsystem. Allerdings ist dies heute nicht mehr dessen einzige Aufgabe, es leistet weitaus mehr.
Energieeffizienz steht bei Heizungsanlagen nach wie vor im Fokus. Hier ist neben dem Wärmeerzeuger und der Einhaltung aller hydraulischen Anforderungen in erster Linie das Regelsystem als ‚Gehirn‘ des Heizungssystems gefragt. Über seine Sensorik erfasst das Regelsystem verschiedenste Messwerte der Heizungsanlage und passt so bedarfsorientiert die Wärmeerzeugung an. Nach Paragraph 14 ‚Verteilungseinrichtungen und Warmwasseranlagen‘ der Energieeinsparverordnung (EnEV) fordert der Gesetzgeber, dass Zentralheizungsanlagen in Gebäuden mit zentralen, selbsttätig wirkenden Einrichtungen auszustatten sind, die in Abhängigkeit von der Außentemperatur oder einer anderen Führungsgröße und der Zeit die Bereitstellung der Wärme sowie den Einsatz der elektrischen Antriebe koordinieren. Diese Forderung wird mit jedem zentralen Regelsystem erfüllt. Für eine effiziente Nutzung des eingesetzten Brennstoffes sollte die im Regelgerät werksseitig vorgegebene Grundeinstellung auf die jeweiligen Bedürfnisse und Gewohnheiten der Bewohner angepasst sein. Hierzu verfügen moderne Regelgeräte über Funktionen wie Heizkennlinie, Heizzeiten, Umstellung Sommer-/Winterbetrieb und weitere Optimierungsmöglichkeiten. Systeme zur Nutzung regenerativer Energien sind inzwischen fester Bestandteil eines modernen Heizsystems. Regenerative Energien haben aber Besonderheiten: Die Sonne scheint lediglich tagsüber und alternative Wärmeerzeuger benötigen oft eine längere Vorlaufzeit, um die benötigte Wärme zu erzeugen. Damit die daraus gewonnene Wärme bei Bedarf verfügbar ist oder eine effektive Kombination ermöglicht wird, ist oft eine Zwischenspeicherung erforderlich. Das Regelsystem koordiniert den Betrieb der Wärmeerzeuger und Pufferspeicher untereinander und stellt die erzeugte Wärme bedarfsgerecht zur Verfügung. Dabei haben regenerative Energien immer Vorrang.
Flexibel und zukunftsfähig
Die Kombination verschiedener Energieträger eröffnet viele Heizsystemvarianten – dem tragen modular aufgebaute Regelsysteme wie das intelligente Regelsystem Buderus Logamatic 5000 Rechnung. Selbst wenn sich die Anlagenkonfiguration einmal ändert, ist ein Um- und Nachrüsten mit Funktionsmodulen möglich. Das Angebot reicht von Modulen zur Regelung des alternativen Wärmeerzeugers mit Pufferspeicher bis hin zu Strategiemodulen zur Steuerung von Kesselkaskaden. Mit zwei Buderus Modulen FM-CM in einer Mehrkesselanlage lassen sich z.B. bis zu acht Kessel mit einstufigen, zweistufigen oder modulierenden Brennern in beliebiger Kombination betreiben. Das Regelgerät erkennt das ergänzte Funktionsmodul und zeigt alle einstellbaren Parameter in der Bedieneinheit an. Dadurch ergeben sich viele Möglichkeiten, etwa bei der Anlagenerweiterung oder dem Kesseltausch. Das Modul FM-CM bietet große Planungsfreiheit, weil sich z.B. auch Brennwert-Wandgeräte mit bodenstehenden Kesseln kombinieren lassen. Andere Funktionsmodule, z.B. das Modul FM-AM, binden regenerative Wärmeerzeuger in ein Heizsystem ein: Festbrennstoffkessel, Wärmepumpe oder Blockheizkraftwerk. Das Regelsystem Logamatic 5000 erkennt die Betriebszustände wie auch die Soll-Temperaturen des Gesamtsystems, erfasst die Ist-Temperaturen und schaltet bedarfsabhängig nicht nur den Heizkessel, sondern bindet auch den regenerativen Wärmeerzeuger ein. Das Regelsystem übernimmt somit gemeinsam mit dem Modul das Management für beide Wärmeerzeuger und – sofern vorhanden – für den Pufferspeicher. Dabei hat der regenerative Wärmeerzeuger als Führungskessel Priorität und wird als erster an- und als letzter Wärmeerzeuger abgewählt.
FM-CM lassen sich in einer Mehrkesselanlage mehrere Kessel in beliebiger Kombination betreiben. (Bild: Buderus)
Einbindung des Pufferspeichers
Ein intelligentes Puffermanagement erkennt, ob die vorhandene Wärme im Pufferspeicher ausreicht, um aktuelle Wärmeanforderungen abzudecken. Für die Einbindung des Pufferspeichers haben Fachfirmen die Wahl zwischen drei Varianten:
- • Heizkessel, regenerativer Wärmeerzeuger und Pufferspeicher können so hydraulisch eingebunden werden, dass sie gemeinsam den Wärmebedarf des Gebäudes decken. Diese Schaltung ist ideal für alle Anwendungsfälle, in denen der alternative Wärmeerzeuger die Grundlast liefert und der Heizkessel die Spitzenlast. Durch diese Art der Einbindung decken beide Wärmeerzeuger gemeinsam den Bedarf des Gebäudes.
- • In einem anderen Einsatzfall soll im Wesentlichen über den alternativen Wärmeerzeuger der Bedarf des Gebäudes gedeckt werden. Der Heizkessel steht nur für den Notfall in Reserve und wird hydraulisch nicht durchströmt. Diese Art der Einbindung empfiehlt sich, wenn ausschließlich über den regenerativen Wärmeerzeuger geheizt werden soll. Ein gemeinsamer Betrieb ist nicht möglich.
- • Eine weitere Möglichkeit ist die Anbindung beider Wärmeerzeuger an den Pufferspeicher. Hierbei dient der Pufferspeicher als Pendelspeicher für den Heizkessel. Der Heizkessel wird eingeschaltet, wenn die Temperatur im oberen Teil des Pufferspeichers die Soll-Temperatur unterschreitet, und ausgeschaltet, wenn die Temperatur im unteren Teil des Pufferspeichers die Temperatur erreicht hat.
Automatisch gestartete Wärmeerzeuger wie ein Pelletkessel können über einen Kontakt und optional mit 0-10V-Signal angefordert werden. Die Regelung gleicht die Temperatur in der Mitte des Pufferspeichers mit der Temperaturanforderung der Verbraucher ab. Liegt diese unterhalb der geforderten Temperatur, wird der regenerative Wärmeerzeuger angefordert. Er bleibt so lange in Betrieb, bis der Pufferspeicher vollständig geladen ist. Automatische regenerative Wärmeerzeuger lassen sich mit einer eigenen, anlagenunabhängigen Temperaturanforderung und Zeitprogramm betreiben – damit erhält ein Blockheizkraftwerk lange Lauf- und ebenso lange Stillstandszeiten. Um die unterschiedlichen Aufheizzeiten der regenerativen Wärmeerzeuger zu berücksichtigen, können so entsprechende Zeitprogramme vorgegeben werden. Die Heizungsanlage bedient sich permanent aus dem Pufferspeicher. Der Heizkessel bleibt blockiert, solange der Fühler im oberen Teil eine ausreichende Temperatur misst.
