Druckhaltung im Verbundbetrieb

Doppelt hält besser? Im Fall der Druckhaltung in Heiz- und Kühlsystemen trifft das unter bestimmten Voraussetzungen zu. Insbesondere große und dezentrale Systeme profitieren davon, wenn im Gegensatz zum Einzelbetrieb mehrere Druckhalteautomaten im Verbundbetrieb geschaltet sind. Damit lassen sich bestenfalls zwei Fliegen mit einer Klappe schlagen: Einerseits eignet sich diese Betriebsart zur Ausfallsicherung, andererseits sorgt ein lastabhängiger Parallelbetrieb für eine konstante hydraulische Arbeitsweise der Anlage.

Druckhalteautomaten fangen in geschlossenen Heizungsanlagen Änderungen im Wasservolumen ab und halten den Anlagendruck konstant. Bei großen, komplexen und dezentralen Systemen gibt es neben dem Einzelbetrieb einer Druckhaltung auch die Möglichkeit oder gar die Notwendigkeit des Verbundbetriebs. Dabei spielt die Art der Druckhaltung, ob kompressor- oder pumpengesteuert, nur eine untergeordnete Rolle.
Als Verbundbetrieb definiert man eine Anlagensituation in einem Heiz- oder Kühlsystem, in der mehrere Druckhalteautomaten miteinander verknüpft sind und arbeiten. Grundsätzlich ist zwischen zwei Arten des Verbundbetriebs zu differenzieren: dem Wechselstörbetrieb und dem lastabhängigen Betrieb. Beide unterscheiden sich maßgeblich in ihrer Funktion voneinander, sind aber miteinander kombinierbar.

Wechselstörbetrieb zur Ausfallsicherung
Zweck des Wechselstörbetriebs ist das Erzeugen einer Redundanz zur Ausfallsicherung der Heiz- oder Kühlanlage. Dafür sind zwei gleichartige Automaten aneinander geschaltet. In diesem Fall ist einem dieser Automaten die Rolle des Masters und dem anderen, sozusagen dem Reserveautomaten, die des Slaves zugewiesen. Während der Master arbeitet, verbleibt der Slave im Standby. Nach einem voreingestellten Zeitintervall, in der Regel alle 24 oder 48 Stunden, schaltet der Master auf Slave um und umgekehrt. Dabei bleibt das jeweils inaktive Aggregat insofern in Bereitschaft, als dass es die Anlagensituation mit überwacht. Bei einer schwerwiegenden Störung oder gar dem Komplettausfall eines Automaten springt der andere als Reserve ein. Auf diese Weise ist ein unterbrechungsfreier Dauerbetrieb der Anlage sichergestellt.

Lastabhängiger Betrieb
Im Gegensatz zum Wechselstörbetrieb, in dem immer nur ein Automat arbeitet, sind es beim lastabhängigen Betrieb zwei oder mehr Druckhaltungen, die das System bedienen. Diese arbeiten, auf Basis eines festgelegten Druckreferenzpunktes, kaskadenmäßig gleichzeitig. Hinsichtlich der Steuerung richtet sich das Einschalten der einzelnen Automaten nach zwei Faktoren: Füllstand und Betriebszeit der Aktoren (Pumpe beziehungsweise Kompressor und Ventile). Demzufolge arbeitet der Behälter mit dem höchsten Füllstand bei der nächsten Aufforderung zur Druckerhöhung zuerst, der mit dem niedrigsten Füllstand entsprechend als Letztes.
Der Verbundbetrieb als lastabhängiger Betrieb ist für große und dezentrale Heizsysteme sinnvoll. Er spielt insbesondere bei Anlagen mit sich stark verändernden Volumina, zum Beispiel bedingt durch einen Sommer-Winter-Betrieb, seine Vorteile aus. Ein weiterer Anwendungsfall ist die Vermischung von mehreren Heizkreisen in einem Anlagensystem.

Praxisbeispiel: Dorotheen Quartier, Stuttgart
Ein Praxisbeispiel für lastabhängige Druckhaltung im Verbundbetrieb findet sich im Dorotheen Quartier, der neuen Luxuseinkaufswelt im Herzen Stuttgarts. Im Keller des Komplexes, der drei Häuser mit insgesamt 38 000 m² Fläche und sowohl Büroflächen als auch Geschäfte umfasst, sind zwei Druckhalteautomaten der Firma Flamco installiert. Dabei handelt es sich um das Modell „Flamcomat“: ein pumpengesteuerter Automat mit integrierter Nachspeisung und Entgasung. Für das Projekt entschied sich der Anlagenhersteller für zwei Behälter mit einem Volumen von jeweils 500 l. Sie sind ausgestattet mit dem kompakten Steuermodul „M10“, das unter anderem über eine selbstlernende Mikroprozessorsteuerung verfügt und über eine Schnittstelle auch mit externen Systemen für ein vernetztes Steuer- und Alarmsystem verbunden werden kann.
Ein Verbundbetrieb war in dem Quartier notwendig, weil Heizungs- und Kühlkreislauf nicht vollständig voneinander getrennt sind. „Unter bestimmten Anlagensituationen kann es über die Mehrwegeventile in der Anlage zu einer Vermischung der beiden Kreise kommen“, erläutert Ralf Winskewitsch, Leitung Kundendienst bei Flamco. „Kommt es zur Vermischung beider Heizkreise, gleichen sich deren Drücke aneinander an. Werden sie im Anschluss wieder getrennt, zieht dies unter Umständen eine Ungleichheit im Wasservolumen nach sich.“ Die Auswertung der Druckverhältnisse der Anlage an einem festgelegten Druckreferenzpunkt sorgt für ausgeglichene Füllstände in den einzelnen Druckhaltungen im Verbund.

Entgasung und Nachspeisung im Verbundbetrieb
Bei pumpengesteuerten Druckhalteautomaten, wie dem im Dorotheen Quartier eingesetzten „Flamcomat“, erfolgt die Anlagenentgasung vollautomatisch. Bei einer kompressorgesteuerten Druckhaltung kann adaptiv eine Entgasungsanlage installiert werden, die, unabhängig vom Automaten, eigenständig arbeitet. Für solche Situationen bietet Flamco Systemkomponenten wie den „VacumatEco“ oder die „ENA“ an, die neben der Entgasung auch die vollautomatische Nachspeisung übernehmen.
Die Nachspeisung im Verbundbetrieb ist zentral gesteuert. Dabei werden stets die Volumina aller Behälter betrachtet. Erst wenn alle Behälter des Verbundes keine Wasservorlage mehr haben, kommt eine Nachspeiseaufforderung. Im lastabhängigen Betrieb erhält der Master die Informationen aus den anderen Behältern und reagiert entsprechend.

Saubere hydraulische Arbeitsweise für Großsysteme
Der Verbundbetrieb, egal welcher Art, ist immer ein technisch zu begleitendes Objekt-/Projektgeschäft, da die Druckhalteautomaten selbst und ihre einzelnen Aggregate auf die hydraulischen Voraussetzungen verschieden großer Systemanlagen abzustimmen sind. Trotz der aufwendigen Planung und einer vergleichsweise kostenintensiven Anschaffung zahlt sich der Verbundbetrieb auf lange Sicht aus. Er bietet Großheizsystemen eine größtmöglich saubere hydraulische Arbeitsweise. Infolgedessen bleibt die Funktionstüchtigkeit des Systems und seiner Komponenten gewährleistet und die Lebensdauer der Anlage verlängert sich. Durch die Reduktion von Reparatureinsätzen werden zudem an anderer Stelle Kosten eingespart.

Autor: Michael Jansen, Leiter Marketing Kommunikation Region DACH

Bilder: Flamco

www.flamcogroup.com/de

Nachgefragt
IKZ-HAUSTECHNIK: Der Wechselstörbetrieb unterscheidet sich signifikant vom Verbundbetrieb, diese Unterscheidung ist insbesondere bei der Auslegung der Aggregate zu beachten. Wann bietet sich welche Variante an?
Ralf Winskewitsch: Der Wechselstörbetrieb dient der Ausfallsicherung von Anlagen, deren störungsfreier Dauerbetrieb absolut notwendig ist, zum Beispiel in Krankenhäusern. Der lastabhängige Verbundbetrieb dagegen eignet sich für große und dezentral ausgelegte Heizsysteme, insbesondere bei Anlagen mit sich stark verändernden Volumina oder bei Vermischung von mehreren Heizkreisen in einem Anlagensystem. Beide Betriebsarten können auch im speziellen Fall kombiniert werden.

IKZ-HAUSTECHNIK: Nach welchen Parametern erfolgt die Auslegung der Aggregate? Gibt es Tools oder Hilfsmittel dafür?
Ralf Winskewitsch: Die Auslegung der Aggregate erfolgt auf der Basis des Heizungssystems – seiner thermischen Leistung, des Wasserinhalts des Heizungssystems sowie der Temperatur- und Druckverhältnisse. Um die richtige Auswahl zu erleichtern, hat Flamco ein Onlineberechnungsprogramm entwickelt.

IKZ-HAUSTECHNIK: Inwieweit unterstützen Sie Fachplaner und Anlagenbauer bei der Auslegung, Parametrierung – falls überhaupt erforderlich – und Inbetriebnahme des Druckhaltesystems?
Ralf Winskewitsch: Bei der Projekt- und Objektbearbeitung betreut die Firma Flamco den Kunden von der Planung bis zur Inbetriebnahme. Dies geschieht durch unseren technischen Innen- und Außendienst einerseits und durch unser flächendeckendes Serviceteam andererseits.