Energiekosten-Reduzierung durch hydraulische Optimierung

Verbesserung der Heizungs-Hydraulik durch Rücklaufnutzung für die Fußbodenheizung und Zwei-Zonen-Be- und Entladung des Pufferspeichers

Dipl.-Ing. Hans-Georg Baunach, Wolfgang Heinl, freier Fachjournalist

Auf die Anlagenhydraulik konzentrierte sich die energetische Optimierung der Heizungsanlage in einem Gewerbeobjekt in Schweinfurt. Zielsetzungen waren die Nutzung von Wärmeüberschüssen für Niedertemperaturkreise, die Optimierung der Pufferladung, längere Laufzeiten für ein vorhandenes BHKW sowie der Betrieb eines Gas- Spitzenlastkessels mit maximaler Brennwertnutzung.

Erreicht wurde die Optimierung der Anlagenhydraulik durch den Einsatz der Mehrwege-Mischverteiler rendeMIX von HG Baunach zusammen mit einem speziellen Dreikammer- Heizungsverteiler. Ein Jahr nach der Heizungs- Hydraulik- Optimierung zeigte eine Auswertung der Energieverbrauchsdaten eine Reduzierung der Energiekosten von mehreren tausend Euro. Für den Anlagenbetreiber hat sich die Investition damit nach einem Jahr bereits zu rund einem Viertel amortisiert.

Die Modernisierung der Heizungsanlage in der Niederlassung des SHK-Fachgroßhändlers Richter + Frenzel in Schweinfurt umfasste neben dem Austausch des Gas-Spitzenlastkessels in erster Linie die hydraulische Optimierung. Seit der Wiederinbetriebnahme im November 2006 läuft das BHKW im Dauerbetrieb und aus dem Brennwertkessel läuft kontinuierlich Kondensat. In der gesamten Anlage herrschen definierte Systemtemperaturen, und dies mit minimalem regelungstechnischem Aufwand. Das Heizsystem, Baujahr 1984, hat drei Hoch- und zwei Niedertemperaturkreise zu versorgen:

Hochtemperatur-Heizkreise (75/50 °C):

• Waren- und Abhollager, zu beheizende Fläche: 900 m², Beheizung über Lufterhitzer
• Badausstellung: Beheizung über Unterflurkonvektoren
• Warmwasserbereitung in der Bad-Oase (über Plattenwärmetauscher)

Niedertemperatur-Heizkreise (40/30 °C):

• Fußbodenheizung für die Badausstellung, zu beheizende Fläche: 600 m²
• Fußbodenheizung für Büroräume, zu beheizende Fläche: 200 m².

Wärmeerzeuger benötigen tiefe Rücklauftemperaturen
Die Grundlast des Heizwärmebedarfs wird durch ein Dachs-BHKW von Senertec mit einer Leistung von 15 kW_th gedeckt. Als zusätzlicher Wärmeerzeuger zur Spitzenlastabdeckung dient ein Gas-Brennwertkessel von Wolf Heiztechnik mit 130 kW Wärmeleistung und einem Modulationsbereich von 19 bis 100%. Dieser übernimmt die Nachheizung und verstärkt so bei Bedarf die Kraft-Wärme-Kopplung.Die vom BHKW produzierte Wärme wird in einem 1000 Liter fassenden Pufferspeicher bevorratet, Abb.2. Die vom BHKW produzierte elektrische Energie (ca. 5 kW_el) versorgt die Außenbeleuchtungen des Gebäudes sowie alle Verbraucher im Standby-Betrieb. Eine der wichtigsten Voraussetzungen für einen energieeffizienten Betrieb dieser bivalenten Wärmeerzeuger-Kombination sind tiefe Rücklauftemperaturen, um für das BHKW lange Laufzeiten sowie für den 130 kW-Mittelkessel eine kontinuierliche Brennwertnutzung zu erreichen.

Rücklaufnutzung in Richtung der niedrigeren Temperaturbereiche
Die Planungsaufgabe lautete nun einerseits, die Laufzeiten des vorhandenen Klein-BHKWs zu maximieren und für den neuen Gas-Brennwertheizkessel sicherzustellen, dass dieser auch tatsächlich den Brennwert aus dem Abgas nutzt. Hierzu sollte auf der Seite der Wärmeverteilung das Prinzip der Rücklaufnutzung umgesetzt werden: Reicht die Temperatur aus dem Rücklauf eines Heizkreises aus, um damit einen anderen Heizkreis mit niedrigerem Temperaturniveau zu versorgen, soll zuerst diese verfügbare Heizwärme dafür genutzt werden, bevor auf den Vorlauf zugegriffen wird. […]