So sorgt die Regelung für das Zusammenspiel einzelner Komponenten

Energieeffizienz steht bei Heizungsanlagen nach wie vor im Fokus. Hier ist – außer einem energieeffizienten Wärmeerzeuger und der Einhaltung aller hydraulischen Anforderungen – in erster Linie das Regelsystem gefragt. Über seine Sensorik erfasst das Regelsystem verschiedenste Messwerte der Heizungsanlage und passt so bedarfsorientiert die Wärmeerzeugung an die Wünsche des Betreibers an.

Nach § 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 geeigneten Führungsgröße und der Zeit die Bereitstellung der Wärme sowie den Einsatz der elektrischen Antriebe koordinieren. Diese Forderung wird mit einem zentralen Regelsystem erfüllt. Für eine effiziente Nutzung des eingesetzten Brennstoffes sollte die im Regelgerät werkseitig vorgegebene Grundeinstellung auf die Bedürfnisse und Gewohnheiten der Bewohner angepasst sein. Hierzu verfügen moderne Regelgeräte über Funktionen wie Heizkennlinie sowie -zeiten, Umstellung Sommer-/Winterbetrieb und viele weitere Optimierungsmöglichkeiten.

Darüber hinaus ist die Nutzung regenerativer Energien mit all ihren Besonderheiten inzwischen fester Bestandteil moderner Heizsysteme. So scheint die Sonne lediglich tagsüber und alternative Wärmeerzeuger benötigen oft eine längere Vorlaufzeit, um die benötigte Wärme zu erzeugen und einzubringen. Damit die aus regenerativen Quellen gewonnene Wärme bei Bedarf verfügbar ist oder auch eine effektive Kombination ermöglicht wird, ist oftmals 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.

Funktionsmodule als Bausteine

Die Kombination verschiedener Energieträger eröffnet viele Heizsystemvarianten – dem tragen modular aufgebaute Regelsysteme Rechnung. Selbst wenn sich die Anlagenkonfiguration ändert, ist ein Um- und Nachrüsten mit entsprechenden Funktionsmodulen mit geringem Aufwand möglich. Das Angebot reicht hier von der Regelung eines alternativen Wärmeerzeugers mit Pufferspeicher bis hin zur Steuerung von Kesselkaskaden. So lassen sich etwa beim Regelsystem Buderus Logamatic 5000 in einer Mehrkesselanlage mit zwei Modulen 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. Mit den Modulen geht auch eine größere Planungsfreiheit einher, weil sich zum Beispiel auch Brennwert-Wandgeräte mit bodenstehenden Kesseln kombinieren lassen. Andere Funktionsmodule dienen der Einbindung regenerativer Wärmeerzeuger in ein Heizsystem – ganz gleich ob Festbrennstoffkessel, Wärmepumpe oder Blockheizkraftwerk.

Das Regelsystem von Buderus erkennt hier die Betriebszustände wie auch die Soll-Temperaturen des Gesamtsystems, erfasst über Fühler die Ist-Temperaturen und schaltet bedarfsabhängig nicht nur den Heizkessel, sondern bindet auch den regenerativen Wärmeerzeuger optimal ein. Somit übernimmt es 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 zuerst an- und als Letztes abgewählt.

Einbindung des Pufferspeichers

Ein intelligentes Puffermanagement erkennt, ob die vorhandene Wärme im Speicher ausreicht, um aktuelle Wärmeanforderungen abzudecken, und vermeidet unnötige Kesselstarts. Für die hydraulische Einbindung des Pufferspeichers haben Fachhandwerker die Wahl zwischen drei Varianten:

1. 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. Bei der Auslegung lässt sich die Leistungsaufteilung Grundlast/Spitzenlast unter wirtschaftlichen Gesichtspunkten ideal berücksichtigen.
2. In einem anderen Einsatzfall soll der Wärmebedarf des Gebäudes ausschließlich über den alternativen Wärmeerzeuger gedeckt werden. Der Heizkessel steht nur für den Notfall in Reserve und wird hydraulisch nicht durchströmt. Da ein gemeinsamer Betrieb nicht möglich ist, sollte bei der Auslegung darauf geachtet werden, dass jeder Wärmeerzeuger für sich den Wärmebedarf des Gebäudes decken kann.
3. Eine weitere Möglichkeit ist die Anbindung beider Wärmeerzeuger an den Pufferspeicher, der dann als Pendelspeicher für den Heizkessel dient. Letzterer wird eingeschaltet, wenn die Temperatur im oberen Teil des Pufferspeichers die von den Verbrauchern angeforderte Soll-Temperatur unterschreitet, und ausgeschaltet, wenn die Temperatur im unteren Teil des Pufferspeichers die Anlagen-Soll-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 eingeschaltet. Er bleibt so lange in Betrieb, bis der Pufferspeicher vollständig geladen ist.

So eingebundene Wärmeerzeuger lassen sich mit einer eigenen, anlagenunabhängigen Temperaturanforderung und einem Zeitprogramm betreiben. Damit erhält etwa ein BHKW lange Lauf- und ebenso lange Stillstandszeiten. Zudem können die Aufheizzeiten der regenerativen Wärmeerzeuger berücksichtigt werden. Währenddessen bedient sich die Heizungsanlage permanent aus dem Pufferspeicher. Der Heizkessel bleibt blockiert, solange der Fühler im oberen Teil des Pufferspeichers eine ausreichende Temperatur misst. Erst wenn diese unterschritten wird, geht der Heizkessel in Betrieb.

Neues Kapitel in der Regelung

Angesichts der zunehmend komplexen Anforderungen moderner Heizsysteme sind die Hersteller gefordert, entsprechende Regelungssysteme zu entwickeln. Dies gilt insbesondere für größere Objekte, wie etwa Mehrfamilienhäuser, Verwaltungsgebäude oder gewerbliche Anwendungen. Buderus ermöglicht es dem Anlagenbetreiber hier beispielsweise mit der Logamatic 5000, das gesamte System über das Sieben-Zoll-Touchdisplay im Blick zu haben und komfortabel zu bedienen. Auf dem Display wird an zentraler Stelle im Master-Regelgerät eine übersichtliche Auswahl der Kenndaten sämtlicher Systemkomponenten angezeigt. Dazu gehören etwa die Wärmeerzeuger, die Heizkreise oder auch die Warmwasserbereitung. Das Master-Regelgerät bietet dabei auch vollen Zugriff auf alle Daten von Folge-Regelgeräten für Unterstationen oder Mehrkesselanlagen. SHK-Unternehmen können für den besseren Überblick beispielsweise alle Kessel und Heizkreise grafisch im Display visualisieren, individuell benennen und einstellen.

Durch die flexible Einbindung unterschiedlicher Wärmeerzeuger, wie etwa von BHKWs oder einer Gaswärmepumpe, und die serienmäßige Modbus-Schnittstelle für die standardisierte Anbindung an übergeordnete Gebäudeleittechniksysteme unterstützt die Regelung auch bei der Planung komplexer Anlagen. Innerhalb des Heizsystems erfolgt die Kommunikation dann über normale Netzwerkkabel und Buskommunikation. Für die modulare Erweiterung des Regelsystems stehen vier Steckplätze zur Verfügung, in welche die hochwertig gekapselten Funktionsmodule über spezielle Führungsschienen einfach eingesetzt werden können.

So lässt sich das System im Laufe der Nutzung sukzessive ergänzen, wenn beispielsweise zu einem späteren Zeitpunkt die Anlage erweitert oder eine regenerative Energiequelle wie ein BHKW integriert werden soll. Funktionen, die aktuell noch nicht zur Verfügung stehen, werden über ein Upgrade der Software per USB-Stick bequem aufgespielt.

Internet eröffnet neue Möglichkeiten

Auch das Internet hat mittlerweile großen Einfluss auf das Thema Regelung. Nachdem heute praktisch jeder Haushalt online ist, bieten auch moderne Regelungssysteme neue Möglichkeiten, welche die tägliche Arbeit der Fachbetriebe erheblich erleichtern. So lassen sich Heizungsanlagen mit der Portalanwendung Control Center Commercial über eine gesicherte Verbindung via Internet aus der Ferne bedienen. Dabei wird der Touch-Bildschirm der Regelung 1:1 im Browser des PCs dargestellt und Handwerkspartner haben auf diese Weise einen Überblick über die angebundenen Heizsysteme mit allen Komponenten.

Ergänzend stehen umfassende Zusatzfunktionen zur Verfügung, zu denen etwa ein vollständiges Fehlerprotokoll, die komplette Parametrierung auch auf der Serviceebene oder der Versand von Störmeldungen per E-Mail gehören. Auf diese Weise können Fachhandwerker mit dem Portal alle aufgeschalteten Anlagen komfortabel überblicken und betreuen.

Konzept zur Datensicherheit

Dies bedeutet, dass Datensicherheit ein zentrales Thema bei der Fernwartung von Heizsystemen ist. Grundsätzlich muss der Anlagenbetreiber zustimmen, dass die Fachfirma auf die Anlage zugreifen darf. Und er kann auch definieren, in welchem Umfang dieser Datenaustausch erfolgt. Für den zuverlässigen Datenschutz sorgt ein durchdachtes Sicherheitskonzept. Die Kommunikation ist verschlüsselt und der individuelle Zugang über Log-in und Passwort personifiziert.

Fazit

Moderne Regelungstechnik ist maßgeblich verantwortlich dafür, die einzelnen Komponenten einer Heizungsanlage zu einem optimalen System zusammenzubringen. Den vielfältigen Kombinationen verschiedener Energieträger tragen modular aufgebaute Regelsysteme Rechnung. Selbst wenn sich die Anlagenkonfiguration einmal ändert, sind ein Um- und Nachrüsten mit entsprechenden Funktionsmodulen und auch das nachträgliche Anpassen von Anlagenparametern aus der Ferne ohne Aufwand möglich.

Deshalb spielen Benutzerfreundlichkeit, Konnektivität und flexible Modularität bei modernen Regelsystemen eine große Rolle. SHK-Unternehmen profitieren von der Internetanbindung durch zusätzliche Optionen. Dazu gehören die Regelung von Heizungsanlagen aus der Ferne oder die vollständige Parametrierung auch auf der Serviceebene.

Dieser Artikel von Markus Möser ist zuerst erschienen in: SBZ 21-2018.