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Wärmeenergie in Gebäuden effizient nutzen
patentiertes Verfahren zur Wärmeleistungsregelung
 
Leistungsregler varecon® lr auf Basis realer instationärer Wärmeströme
Wärmeleistung wird bisher in der Heizungstechnik durch die stationäre Wärmemenge definiert. Für Anwendungsfälle, die in relativ langen Zeiträumen betrachtet werden, wie z. B. Heizkörperberechnung und Energieerfassung, ist diese Methode hinreichend genau. Für die Betrachtung von zeitabhängigen Wärmeströmen ist diese Methode ungeeignet und führt zu falschen Werten, die dementsprechend als Regelgrößen unbrauchbar sind. Mit den z.Z. in der Heizungstechnik üblichen Sensoren werden vorwiegend Temperaturen und seltener Volumenströme erfasst. Diese wiederum können nur zu stationären Wärmemengen verrechnet werden.
Der varecon® lr verwendet diese Werte als Basis zur mathematischen Überführung in reale instationäre Datenpunkte, die dann als Regelgrößen effektiv verwendbar sind. Er dient zur Regelung und Steuerung von Wärmeströmen in Fern- und Nahwärmestationen, Kesselanlagen, Heizung, Lüftung, Trinkwasser-Erwärmung und Kälteanlagen. Das Ziel des Regelsystems ist die Einbeziehung aller instationären Vorgänge innerhalb der zu versorgenden Liegenschaft oder eines Gebäudes einschließlich des Nutzerverhaltens zur betriebswirtschaftlich günstigsten Umsetzung für den vorgegebenen Zweck.
 
Der varecon® lr gibt dem Wärmelieferer und dem Wärmenutzer gleichermaßen ein Instrument in die Hand, sein Verbrauchs- und Versorgungsverhalten optimal an die wirklichen Bedingungen anzupassen. Durch die Einbeziehung von instationären externen Wärmeeinträgen in das zu versorgende Bauwerk wird ein automa-tisches Energiebedarfsabbild der versorgten Liegenschaft erstellt, welches alle verwertbaren instationären Einflüsse erfasst. Abweichend von bisherigen temperaturgeregelten und volumenstrombegrenzten Anlagen wird hier eine real instationäre Wärmeleistung als entscheidender Anteil in die Regelung eingefügt.

Weitere Beschreibung:
 
für den Verbraucher für den Versorger für den Architekten und Planer für administrative Dienste
 
Bestand:

Bisherige Heizungsregelungen beschränken sich auf die Regelung der Vorlauftemperatur über die Stellung von Ventilen und des Differenzdrucks durch die Stellung von Pumpen im Heizmedium. Weiterhin wird die Vorlauftemperatur in Abhängigkeit der Außenlufttemperatur und der Zeit reduziert. In den meisten Gebäuden stehen diesem zentralen Regelkreis die thermostatisch geregelten Räume gegenüber. Damit verändert sich in den Phasen der Temperaturreduzierung nur der Sollwert des zentralen Kreises, der thermostatisch geführte Raum behält seinen Sollwert bei. Das Reduzieren der Vorlauftemperatur gleicht der thermostatische Regelkreis im Raum durch eine Erhöhung seines Volumenstromes über eine Öffnung des Thermostatventils aus. Die differenzdruckgeregelten Pumpen begünstigen diesen Effekt durch einen volumenstromabhängig steigenden Differenzdruck. Die überdimensionierten Heizflächen bringen damit auch während der Absenkungen die Wärmeleistung in den Raum, die der thermostatische Regelkreis wünscht. In diese Betrachtung ist die Aufschaltung von Versorgeranlagen auf Altnetze, die Überdimensionierung im Teillastbetrieb und die Durchführung von baulichen Wärmeschutzmaßnahmen ohne Veränderung der Anlagentechnik aufzunehmen. Bei der energetischen Untersuchung dieser Anlagen wird oft festgestellt, dass nur geringe Energieeinsparungen durch eine Absenkung stattfinden oder dass die zu versorgende Zone den gleichen energetischen Zustand behält. Da der Teillastbetriebsfall der Regelbetriebsfall ist, ist der beschriebene Zustand der Regelfall. Eine wesentliche Leistungsabsenkung wird erst dann wirksam, wenn die Temperaturabsenkung so stark ist, dass die Heizflächen die Leistung nicht mehr erbringen können. Das so zu erreichende Energiesparpotential ist aber auf Grund der nicht eindeutig festzulegenden energetisch instationären Raumzustände und dem instationären Betriebszustand von Lüftungs- und Trinkwasseranlagen kaum im Voraus zu definieren. Der vertragliche Leistungswert des Anschlusses wird nach den Primärnetzdaten des Versorgers festgelegt und durch Volumenstrom- oder Leistungsbegrenzung über das Primärregelventil realisiert. Diese Werte müssen auf Grund der fehlenden Regelmöglichkeiten für Wärmeleistung auf der Sekundärseite den Erfordernissen einer überdimensionierten Anlagentechnik im Spitzenlastfall genügen. Ansonsten führen die Begrenzungsfunktionen zu einer Unterversorgung des Gebäudes mit den bekannten Problemen ungenügender Raum- oder Warmwassertemperaturen. Die Nutzeranlage ist bei Ansprechen der Begrenzungen nicht mehr in der Lage, ihre vertraglich bezahlte Anschlussleistung abzunehmen.
Leistungsregler varecon® lr.1: Der Leistungsregler dient in seiner Grundfunktion zur Regelung und Begrenzung der Wärmeleistung nach benutzerspezifischer Wärmeleistungs-Grenzkurve auf instationärer Basis. Die Leistung wird geführt von der Außenlufttemperatur und wahlweise von der Gebäudetemperatur oder den weiteren Witterungsbedingungen. Weitere Witterungsbedingungen sind die Strahlungsleistung der Sonne, die Windlast und die Außenluftfeuchtigkeit. Die Erfassung der Wärmeleistung erfolgt über die Messung des Volumenstromes, der Vorlauf- und Rücklauftemperatur des Heizmediums und der entsprechenden Leistungsberechnung. Die Stellung der Wärmeleistung erfolgt durch die Stellung des Volumenstromes über die Pumpe. Der Regler besteht aus einem kompakten Regelschrank mit displaygeführtem Regelmodul einschließlich Programm für die beschriebene Leistungsregelung. Er besitzt eine LON®-Bus Schnittstelle am Regler für den Anschluss einer Pumpe mit Volumenstrom- und Differenzdruckmessung, Drehzahlregelung, Betriebs- und Störmeldungserfassung über ebenfalls LON®-Bus Schnittstelle. Mit dem Regler mitgeliefert werden ein Außenlufttemperatursensor und ein Gebäudetemperatursensor. Im Regler befindet sich ein integriertes Modem für Online-Kommunikation über Telefon / Internet. Der Regler besitzt eine Handbedienung für die Pumpe, Betriebs- und Störmeldung. Bedarfsweise werden Sensoren für Strahlungsleistung, Windlast und Luftfeuchte mitgeliefert. Die Kommunikation zwischen Regler und Betreiber wird durch die Lieferung entsprechender Hard- und Soft-warekomponenten unterstützt.
Leistungsregler varecon® lr.1.zlb: In einem erweiterten Funktionsumfang realisiert dieser Regler eine Rücklauf-temperaturregelung durch die Stellung des Volumenstromes über die Pumpe und ein Energiemanagement über eine Definition der Leistungsbegrenzung einzelner Leistungsregler innerhalb zentraler Leistungsvorgaben.