Technologiesprung für mehr Energieeffizienz
Informationsverbund für kontinuierlichen hydraulischen Abgleich
Der Regelungsspezialist blossom-ic hat mit dem digitalen hydraulischen Abgleich (dhb – digital hydraulic balancing) ein System entwickelt, bei dem elektronische Thermostate im „Informationsverbund“ über eine zentrale Regelung den hydraulisch abgeglichenen Zustand des gesamten Heizsystems herbeiführen. Dies funktioniert laut Hersteller für Konvektor- und Fußbodenheizungen. Die Nachrüstung in Bestandsbauten kann in den meisten Fällen auch während des laufenden Heizbetriebs durchgeführt werden.
Ein kurzer Rückblick: Die ersten Zentralheizungen arbeiteten nach dem Schwerkraftprinzip. Hier wurde die Dichtedifferenz von kaltem und warmem Wasser genutzt, um den Kreislauf aufrecht zu erhalten. Dies erforderte ein sorgfältig abgeglichenes hydraulisches System. Erst viele Jahre später wurde das Wasser mittels Umwälzpumpe (sogenannte Umwälzbeschleuniger) bewegt, wobei die Hydraulik deutlich einfacher bemessen werden konnte. Die Temperatur in den Räumen wurde anfangs mittels Handrädern an den Heizkörpern und später über analoge Thermostatventile geregelt. Da sich diese Regler durch einen niedrigen Preis, lange Haltbarkeit, einfache Bedienbarkeit und Wartungsfreiheit auszeichnen, sind sie immer noch allgemein in Gebrauch.
Eine im Vergleich zum heutigen Standard noch recht junge Technik sind elektronische Thermostate, die es inzwischen in zahlreichen Varianten gibt. Diese ermöglichen die Einstellung von Raumtemperaturprofilen, verbessern durch Temperaturfühler im Aufenthaltsbereich die Bedarfssteuerung der Heizung und damit die Behaglichkeit, sind fernbedienbar, sichern durch zyklische Ventilbewegung die Funktionalität der Heizung und besitzen mitunter sogar integrierte Bewegungsmelder.
Technologiesprung
Bei blossom-ic werden die elektronischen Thermostate drahtlos mit einem Rechner (Hard- und Softwarekomponenten) verbunden, um damit den automatischen hydraulischen Abgleich durchzuführen. Die Thermostate informieren den Rechner über ihre Sollraumtemperatur, die gemessene Istraumtemperatur und die Stellung des Ventils. Daraus generiert der Rechner über hinterlegte Algorithmen für den Stellmotor des jeweiligen Thermostats einen Steuerbefehl, der gewährleistet, dass sich das komplette Raumheizungssystem in allen Lastzuständen im hydraulisch abgeglichenen Zustand befindet.
Technisch gesehen ordnet sich dieses System in die sogenannten „Temperaturbasierten Verfahren zum hydraulischen Abgleich“ ein. Temperaturbasiert deshalb, weil die Regelalgorithmen gemessene Werte verwenden – im Falle einer Raumbeheizung mittels Heizkörper die gemessenen Raumtemperaturwerte. Steigt z. B. beim morgendlichen Aufheizvorgang die Temperatur in einem Raum schneller als in den anderen Räumen, dann wird der Stellmotor dieses Heizkörpers aktiviert und über das Ventil der Durchfluss reduziert. Bei einer Flächenheizung werden die gemessenen Temperaturwerte des Rücklaufs verwendet, um über die Stellmotoren eine gleichmäßige Spreizung in allen Strängen zu sichern.
Das Verfahren funktioniert generell auch bei Einrohrheizungen, dabei bedarf es dann eines speziellen Regelventils, welches in den Einrohrstrang installiert wird. Bei sinkender Wärmeanforderung verringert das Ventil den Durchfluss im Ringstrom, um die ungewollte Rücklauftemperaturanhebung zu vermeiden.
Energieeffizienz und eine bessere Regelbarkeit
Der Vergleich von konventionellen Thermostatventilen zu elektronischen Thermostaten zeigt die Vorteile: Elektronische Thermostate ermöglichen die Einstellung von Temperaturprofilen entsprechend der Raumnutzung. Abwesenheit oder Nachtabsenkungen können berücksichtigt werden. Im „Informationsverbund“ werden sie so eingebunden, dass darüber hinaus der hydraulische Abgleich als Neujustierung der Massenströme in der Raumheizung möglich wird. Dies schafft die entscheidende Voraussetzung, um die Systemtemperaturen (Heizkurve) auf den optimalen Wert zu senken. Im Ergebnis laufen Brennwertgeräte wie auch Wärmepumpen effizienter, weil für das gesamte Gebäude nur die tatsächlich benötigte Vorlauftemperatur zur Verfügung gestellt werden muss. Hier sind die digitalen Systeme gegenüber den konventionellen Systemen im Vorteil, da sie den optimalen Durchfluss in allen nutzer- und wetterbedingten Lastsituationen steuern können.
Energieeinsparungen in der Größenordnung von 30 % sind laut Hersteller durch den Einsatz von Thermostaten im Informationsverbund durchaus erreichbar.
Installationsvarianten im Vergleich
Will man ein Heizungssystem hydraulisch abgleichen (Verfahren B, um eine Förderung nach BEG zu erhalten), muss auch für Bestandsgebäude eine Berechnung der benötigten Raumlast erfolgen. Auf dieser Basis wird die Voreinstellung für jedes Heizkörperventil ermittelt. Sind keine voreinstellbaren Ventile vorhanden, sind diese gegen voreinstellbare Ventile auszutauschen, was eine Entleerung und Befüllung der Anlage erfordert. Dieser Vorgang gestaltet sich insbesondere in Objekten wie Hotels, öffentlichen Gebäuden oder Beherbergungsbetrieben während des laufenden Betriebs als herausfordernd, wenn nicht sogar unmöglich.
Im Gegensatz dazu bietet der digitale hydraulische Abgleich eine zeit- und kostensparende Alternative, die – mit Ausnahme von Einrohrheizungen ohne Strangvolumenregler – ohne Unterbrechung des Betriebsablaufs eine präzise Anpassung des Heizsystems ermöglicht: Der Zustand der Heizungsanlage wird überprüft und die zentrale Steuereinheit an das sogenannte Gateway angeschlossen. Daraufhin werden die erforderlichen Anlagenkomponenten installiert und auf dem Gateway registriert. Sobald dies geschehen ist, gleicht das System die Heizungsanlage permanent vollautomatisch hydraulisch ab. Nach Durchlaufen des Algorithmus bekommt der Nutzer Informationen über unterdimensionierte Heizkörper, die getauscht werden müssen sowie die optimale Justierung der Heizkurve. Bei Anschluss des Gateways an einen Router lassen sich alle Einstellungen zusätzlich per Smartphone vornehmen.
Zertifikat als Nachweis
Bis das Verfahren allgemein anerkannt ist, stützt sich blossom-ic auf Zertifikate für die Systeme „Avalon“ und „Hera“. Diese Zertifikate bestätigen die Funktion des digitalen hydraulischen Abgleichs, das Erkennen der Abweichung der Dimensionierung eines Heizkörpers von der Raumlast und die Größe der möglichen Absenkung der Heizkurve. Konkret wird im VdZ-Nachweis folgende Bestätigung vermerkt: „Der hydraulische Abgleich wurde mit einem zertifizierten temperaturbasierten System im Informationsverbund durchgeführt. (Zertifikat ITG Dresden: „Avalon“ und „Hera“ System gleichwertig Verfahren B, Stand Mai 2024) Die Berechnung der Raumheizlast erfolgt im Fall einer messwertbasiert detektierten Unterdimensionierung der Heizfläche, die Berechnung der Gebäudeheizlast, des Gesamtdurchflusses und die Optimierung Vorlauft emperatur erfolgt nach zugelassenen Verfahren.“