Heizung

Einbindung von erneuerbaren Energien in die Hydraulik der Heizung

Die Verbindung von unterschiedlichen Wärmeerzeugern in die Heizungshydraulik ist eine anspruchsvolle Aufgabe für die Anlagenhydraulik. Zielsetzung muss dabei sein die unterschiedlichen Volumenströme und Systemtemperaturen mit möglichst hoher Energieeffizienz in die Heizung einzubinden.

Anlagensysteme die auf erneuerbare Energien setzen, kommen in den meisten Fällen nicht mit einem Wärmeerzeuger aus. Es ist zwar möglich mit einer Solaranlage in Kombination mit der Wärmepumpe und entsprechender Gebäudedämmung ein Einfamilienhaus oder auch ein Zweifamilienhaus zu mit Wärmeenergie für Heizung und Warmwasserbereitung zu versorgen, aber bei größeren Anlagen und bei der Sanierung von Altanlagen ist dies oft nicht realisierbar.

Dabei wird vor allem auch in Großanlagen der Einsatz von regenerativen Energien immer interessanter und durch die steigenden Preise von Öl und Gas auch deutlich wirtschaftlicher. Man denke nur an den hohen Warmwasserbedarf etwa in Krankenhäusern oder Wellness Hotels, hier für die Wärmeerzeugung kostenlose Energiequellen wie Solarwärme, Umweltwärme oder Geothermie zu nutzen wir zunehmend interessanter. Ähnlich stellt sich die Situation bei Betriebs-, Verwaltungs- oder Produktionsgebäuden dar, so wie die Verwendung der mit erneuerbaren Energien erzeugten Wärme für die Prozesswärme, beispielsweise in Waschanlagen.

Bei der Einbindung von thermischen Solaranlagen in ein bivalentes oder multivalentes Heizungssystem muss die Solarthermie so eingebunden werden, dass die Energieeffizienz möglichst hoch ist. Es bringt nur wenig wenn die Wärme der Solaranlage für eine Rücklaufanhebung des Brennwertkessels genutzt wird. Dabei erwartet der Nutzer natürlich von einem multivalenten Heizsystem dieselben Eigenschaften wie bei einer Einkessel-Anlage. Gleichmäßige Wärmeverteilung, konstante Vorlauftemperaturen, optimale Energieausnutzung und das zur Verfügung stehen des Heizmittels mit der gewünschten Temperatur an den Wärmeverbrauchern.

Ein Pelletkessel benötigt auf Grund seines Anfahrverhaltens möglichst lange Brennerlaufzeiten, da die Holzpellets erst durch ein Heißluftgebläse entzündet werden. Dies nimmt schon einige Minuten in Anspruch. Dauerndes An- und Abschalten der Pelletheizung reduziert von daher die Effizienz der Anlage. Ähnliche Probleme bestehen bei Blockheizkraftwerken (BHKW) oder Wärmepumpen, bei denen zu häufiges Takten zu einer Reduzierung der Wirkungsgrade und zu hohem Verschleiß führt.

Weiterhin muss gewährleistet werden, dass keine überschüssige Wärme verloren geht. Hier können entsprechende Pufferspeicher mit in die Hydraulik der Heizung eingebunden werden. So ist ein energieoptimierter Betrieb aller vorhandener Wärmeerzeugern gewährleistet, ein vergleichsweise geringer Aufwand bei der Anlagenhydraulik und konstante hohe Vorlauftemperaturen die den einzelnen Heizkreisen zur Verfügung gestellt werden kann.

Damit die Solarthermie effizient eingesetzt werden kann, nützt es nichts wie oben schon ausgeführt, die Rücklauftemperatur des Brennwertkessels anzuheben, diese Auffassung findet man zwar immer wieder, aber sie ist falsch.  Die betriebsbedingten Eigenschaften der Wärmeerzeuge sind bei der Anlagenhydraulik zu berücksichtigen. Eine Solaranlage benötigt möglichst niedrige Wassertemperaturen beim Eintritt des Heizmittels in den Sonnenkollektor, nur dann ist die Sonne in der Lage das Wasser im Kollektorkreis aufzuheizen und möglichst viel Wärmeenergie abzugeben.

Ähnliche Bedingungen benötigen auch Brennwertkessel oder die Wärmepumpe. Auch hier sind für einen energieeffizienten Betrieb möglichst niedrige Temperaturen zum Wärmeerzeuger notwendig. Für diese Wärmeerzeuger, Brennwertkessel, Solaranlage, BHKW oder Wärmepumpe, ergibt sich somit die Forderung für die Anlagenhydraulik der Heizung, ein möglichst niedriges Niveau des Rücklaufs zu erzielen.

Die Hydraulik muss von daher dynamisch auf die wechselnden Bedingungen, bezüglich, Druck, Temperatur und Volumenstrom,  innerhalb der Heizungsanlage reagieren. Dies lässt sich nur durch eine hydraulische Entkopplung der Anlagenteile realisieren, dies kann in Form bei hydraulischen Weiche für zwei Wärmeerzeuger oder bei Multianlagen durch spezielle Speichern erfolgen, die sowohl als Sammler wie auch als Verteiler für das Heizungswasser dienen. Hierdurch wird vermieden, dass sich die unterschiedlichen Druckverhältnisse negativ auf die Energiebilanz der Wärmeerzeuger auswirken und die über Umwälzpumpen angeschlossenen Heizkreise sich gegenseitig beeinflussen.

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