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Regelung und Steuerung

Der Regler ist die Schalt- und Steuereinheit der Heizzentrale einschließlich der Solarwärmeanlage. Er steuert den Trägfluss in den Kollektoren und das Ernteverhalten der Solaranlage, den sparsamen Betrieb der übrigen Wärmequellen, die wärmekonservierende Be- und Entladung des Puffers und die hygienisch günstigste Erwärmung des Frischwassers.

Intervallheiztechnik

Systemtechnik-und-PufferDie wichtigste Aufgabe des Reglers ist, die Vorteile der Intervallheiztechnik auszureizen. Mit dieser Technik erzielt der Heizkessel bis zum Ende seiner Lebensdauer den bestgeeigneten Kompromiss zwischen optimaler Leistung und geringem Energieverbrauch. Der Regler erzwingt die vergeudungsfreie Nutzung der im Pufferspeicher abgelegten Sonnenenergie bei weitestgehender Abschaltung des Heizkessels. Im Falle der Kombination mit mehreren Kesseln oder mit einer Wärmepumpe steuert er den sparsamsten Gebrauch aller Komponenten.

Heizkessel im Gebäudebestand sind fast immer überdimensioniert. Die Begründung ist verständlich ("Hauptsache der Kunde friert nicht!"), hat aber Folgen: Zum einen hat man Verrußungen und Verschmutzungen aus unvollendeter Verbrennung sowie erhöhten Reinigungs- und Wartungsaufwand und eine verkürzte Lebensdauer. Zum anderen erlebt man unnötig hohen Brennstoffverbrauch. Im Durchschnitt zünden solche Kessel in der Heizperiode 60 bis 80 mal pro Tag (manche sogar weit über 100 mal). Die Zeitschrift Green Home nennt dieses Verhalten in Bereitschaft (Standby) die "Epilepsie des Taktens": Der Kessel springt kurz an "und kaum hat er seinen optimalen Verbrennungspunkt erreicht, schaltet er wieder ab." Zum Vergleich: Der höchste Spritverbrauch im Auto kommt zustande, wenn häufig kalt gestartet und gleich wieder ausgeschaltet wird, bevor der Motor die optimale Betriebstemperatur erreicht. So fährt zwar kein Mensch, aber viele Betreiber heizen so.

Jahresnutzungsgrad des Kessels verbessern

Das Übel lässt sich beheben, indem ein Pufferspeicher anstelle des Kessels in den Mittelpunkt der Wärmezentrale rückt. Zusammen mit der entsprechend programmierten Regeltechnik ermöglicht er die Intervallheiztechnik. Dadurch kommt der Kessel in der Heizperiode auf 10 bis 20 Brennerzündungen; manche Kessel konnten wir auf diese Weise sogar auf drei Zündungen pro Tag trimmen. Das verbessert sofort den Jahresnutzungsgrad und minimiert langfristig die oben genannten Folgen. Unter diesen Bedingungen ist es unnötig, den alten Kessel auszutauschen; seine Überdimensionierung wirkt sich kaum noch negativ aus.

Waermebedarf-und-JahresnutzungsgradNicht zu verwechseln ist der Jahresnutzungsgrad des Heizkessels mit dem momentanen Wirkungsgrad des Kessels, den der Schornsteinfeger misst. Das tut er einmal im Jahr, und zwar unter den günstigsten Bedingungen, nämlich nach Erreichen des optimalen Verbrennungspunktes; deshalb sieht seine Zahl viel besser aus als die Messung des Nutzungsgrades über das gesamte Jahr ergeben würde! Der Kesselnutzungsgrad interessiert den Schornsteinfeger, der Jahresnutzungsgrad den Betreiber.

Das Schaubild zeigt den Wärmebedarf über das Jahr mit dem solaren Anteil einer typischen Anlage der Nutzklasse MX (gelbe Balken). Darunter ist der Jahresnutzungsgrad desselben Kessels dargestellt, den er bei demselben Wärmebedarf ohne Solaranlage erreicht: Die roten Balken sind dem fortwährenden Bereitschaftszustand des überdimensionierten Kessels geschuldet. Im Frühjahr bis Herbst kann der gesamte Wärmebedarf solar gedeckt werden; selbst im Winter entlastet die pufferzentrierte Regelung den Heizkessel und sorgt für einen optimalen Nutzungsgrad. Indem in der Nutzklasse MX in den rot markierten Monaten meist 100 % solare Deckung erzielt, kann sie den Kessel aus dem Wärmehaushalt über diese Zeit praktisch ausblenden.

Getrimmte Altkessel

Mit der geregelten Intervalltechnik, in Verbindung mit der Solarthermie, heizt man in der Übergangszeit über weite Strecken sogar bei abgeschaltetem Heizkessel ohne Wärmeverluste. Aus unseren Felduntersuchungen wissen wir: Systembedingte Wärmeverluste treten wesentlich häufiger auf, als die Branche es zugibt. Deswegen entscheiden sich schlecht aufgeklärte Hausbesitzer zu früh für einen modernen Heizkessel bzw. eine Therme. Diese Investition könnte in vielen Fällen - ohne jeden Nachteil! - um Jahre verzögert werden; das Geld ist besser angelegt in die Solarsanierung des Hauses mit dem Pufferspeicher im Mittelpunkt, einer intelligenten Regeleinheit und einem Kessel, der auf minimierten Verbrauch getrimmt wird.

Umgang mit dem frei programmierbaren Regler

Der Regler wird für vollautomatischen Betrieb programmiert, gemäß den Bedingungen des Kunden, in Abstimmung mit den örtlichen Gegebenheiten und den Zielen zur Kosteneinsparung. Der Kunde kann die Parameter bei Bedarf ändern.

Regler für die gesamte Anlage: Solar und HeizkesselUnsere Erfahrung im Umgang mit der Vielschichtigkeit der Regeltechnik verhilft der Solaranlage, zu den bestmöglichen Temperaturbedingungen zu funktionieren. Erstens werden die Schichten der Temperatur im Puffer nicht verwirbelt - das ist der berüchtigte Waschmaschineneffekt. Nur wenn die Schichten sanft be- und entladen werden, gelingt ein sparsamer Wärmehaushalt. Wenn sie hingegen verwirbelt werden, erschwert das die Sonnenernte und es macht es unmöglich, kostenlos beschaffte Sonnenenergie restlos zu nutzen bevor der Kessel zu Lieferung kostenbewehrter Energie zugeschaltet werden muss.

Zweitens beruht das ausgereizte Heizverhalten der Anlage auf einer Reihe von energiesparenden Maßnahmen in der gesamten Systemtechnik, am Pufferspeicher sowie den vor- und nachgeschalteten Apparaturen, Pumpen und Ventilen. Die Wirkung dieser Maßnahmen stellt sich jedoch nicht vonselbst ein, sie muss durch Feinabstimmung im Regler erzwungen werden, und zwar individuell für jeden Bauherrn. So wie die Anlage maßgefertigt ist, programmieren wir für die Montage auch den Regler. Dabei richten wir uns nach den Wohn- oder Arbeitsumständen, dem Heiz- und Warmwasserbedarf einerseits und der investiven Entschlossenheit zum Sparen von Energiekosten andererseits.

Eine noch höhere Stufe wird künftig mit einer intelligenten Steuerung aller Geräte und Systeme im Gebäude erreicht, zumal jener die den Energieverbrauch maßgeblich beeinflussen. Mehr darüber geben wir auf Anfrage bekannt.

aussenanzeige_baer_ohorn_januar Außenanzeige mit vier der wichtigsten Messgrößen Außenanzeige

Der Regler kann nachträglich um zusätzliche Kreise (separate Fußbodenheizung im Anbau, Schwimmbad usw.) erweitert werden. Die Anlage fährt permanent im Energiesparmodus. Dabei kann man der Sonnenernte buchstäblich zuschauen und in Echtzeit kontrollieren, was die Solartechnik unter verschiedenen Wetterbedingungen erwirtschaftet.

Der Wärmemengenzähler (sitzt im Regler) zeichnet in Echtzeit auf, was die Solartechnik erwirtschaftet. Die wichtigsten Kennzahlen können auf eine digitale Anzeige an der Fassade übertragen werden - Gestaltung und Text der Anzeige sind frei wählbar:

  • Kollektortemperatur, in Grad Celsius (°C)
  • Momentane Sonneneinstrahlung, in Watt pro Quadratmeter (W/qm)
  • Momentane Leistung der Anlage, in Kilowatt (kW)
  • Ertrag der Anlage seit Inbetriebnahme, in Kilowattstunden (kWh)

Ein weiterer Zusatz ist der Datenlogger (ein Fahrtenbuch für die Daten aus der Solaranlage), der die oben genannten sowie eine Fülle weiterer Daten per USB an einen PC überträgt. Die Daten können darüber hinaus fernübertragen werden, sei es um die Fernwartung zu optimierern oder um das Energiesparen aus einer Zentrale beobachten zu können.