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Bereich 3: Regelung

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Allgemeine Merkmale

Zum Bereich 3 gehören die Regelung von Solaranlage und Nachheizung, die Ertrags- und Funktionskontrolle sowie das Anlagenmonitoring.

Aufbau

Für Solaranlage und Nachheizung werden getrennte Regler oder gemeinsame Systemregler eingesetzt.

Variationen

  • Im Kollektorkreis wird in der Regel eine Differenztemperaturregelung eingesetzt. Es sind aber auch andere Regelungsstrategien wie beispielweise eine Zieltemperaturregelung möglich. Manche Regler verfügen über viele Basis- und Sonderfunktionen bis hin zu eingebauten Funkmodems für das Anlagenmonitoring.
  • Kollektorkreissteuerung ohne Kollektorfühler:
    Einige Hersteller bieten eine kollektorfühlerlose Regelung des Kollektorkreises an. Dadurch können Montageaufwand und Fehleranfälligkeit reduziert werden. Beachten Sie die entsprechenden Herstellerunterlagen.
  • Falls vorhanden, kann die Einbindung in die Gebäudeleittechnik erfolgen.

Planung des Regelkonzeptes

Im Planungsprozess ist abzustimmen, welcher Regler weitere zu regelnde Bereiche wie Zirkulation, Legionellenschutzschaltung etc. übernimmt und welche Regelfunktionen benötigt oder gewünscht werden. Die Ausstattung der Regler muss entsprechend den Anforderungen (benötigte Anzahl an Ein- und Ausgängen, gewünschte Steuerungs- und Zusatzfunktionen) festgelegt werden. Die Überwachbarkeit der Anlage ist sicherzustellen (siehe Ausführungen zu Funktions- und Ertragskontrolle, Anlagenmonitoring, garantierte solare Erträge).

Knackpunkte

Die fehlende Kommunikation zwischen Solarregler und Nachheizregler ist häufig ein Knackpunkt und ein Optimierungsansatz. Viele Systemregler regeln zwar beide Systeme, nehmen aber keine Rücksicht auf Effizienz.

Beachten Sie:

Systemeffizienz bedeutet, der Solaranlage möglichst niedrige Rücklauftemperaturen bereitstellen zu können. Es gilt der Grundsatz: je niedriger die Rücklauftemperatur, desto höher die Anlageneffizienz.
Das Regelkonzept und die Verrohrung der Solaranlage sollten so ausgelegt sein, dass die Verbraucher (Warmwasser, Zirkulation, Heizkreise) entsprechend ihrer Rücklauftemperatur zeitgleich in die entsprechende Temperaturzone des Solarspeichers eingespeist werden können.

Ergänzungen für bestimmte Funktionsprinzipien

WW3

Variationen

Bezüglich der regelungstechnischen Einbindung von Trinkwasserstationen zur Erwärmung des Kaltwassers im Durchlaufprinzip (ohne Trinkwasserspeicher) bieten die Hersteller eine Fülle an Variationsmöglichkeiten und Optimierungsstrategien:

  • Einsatz mehrerer Trinkwasserstationen
    Trinkwasserstationen werden in großer Bandbreite mit Leistungsgrößen bis über einige 100 l/min angeboten. Bei Gebäuden mit 3–12 WE können auch die aus dem EFH-Bereich bekannten Stationen bis etwa 40 l/min eingesetzt und zwei bis vier Stationen entweder kaskadierend oder parallel verschaltet werden. Für die Regelung der drehzahlgeregelten Pumpe im Pufferkreis sind mehrere Verfahren üblich:
    • Echte Kaskadierung der Stationen durch:
      • Verkettung mehrerer eigenständiger TWS-Regler nach dem Master-Slave-Prinzip
      • Zentralregler mit schneller Temperatur- und Volumenstrommessung an allen Stationen inkl. zentralem Vorlauf
    • Parallelschaltung mehrerer eigenständiger Stationen und Anpassung über hydraulischen Abgleich

Hinweis: Beachten Sie die Herstellerunterlagen zum Einsatz mehrerer TWS!

  • Regelung einer optimierten Einschichtung des TWS-Rücklaufes in den Puffer
    Werden das Trinkwasser und der Zirkulationsrücklauf über denselben Wärmetauscher erwärmt, können bei laufender Zirkulation (Rücklauf: 55 °C) je nach Zapfmenge Rücklauftemperaturen zum Pufferspeicher von mehr als 40 °C auftreten. Diese sollten auch in eine höhere Speicherebene eingeschichtet werden können, beispielsweise über Schichtlanzen im Pufferspeicher oder über ein geregeltes 3-Wege-Umschaltventil im zentralen Rücklauf der Trinkwasserstationen. Damit Kaltwasser und Zirkulationsrücklauf nicht vermischt werden, können manche Regler die Zirkulationspumpe abschalten, wenn gezapft wird.
    Optimal ist die Einbindung der Zirkulation über eine separate, speziell auf die Zirkulation zugeschnitte TWS, wodurch die Rückläufe der Trinkwassererwärmung und Zirkulation separat in getrennte Speicherbereiche eingeschichtet werden.

Hinweis: Alle Möglichkeiten zur Reduzierung von Zirkulationsverlusten sind anzuwenden (siehe Bereich 9).

Auslegung und Detailplanung

Die Regelung der Trinkwasserstation erfolgt üblicherweise mit einem eigenständigen TWS-Regler, da hier speziell abgestimmte, schnell reagierende Komponenten zur Temperaturmessung, Volumenstrommessung und Ansteuerung der drehzahlgeregelten Pumpe eingesetzt werden müssen.

WW4

Variationen

Da die solare Beladung des Pufferspeichers unabhängig von der Wärmeübergabe an das Trinkwasser ist, können statt eines auch zwei eigenständige Differenztemperaturregler eingesetzt werden. In der Regel sind bei diesem Funktionsprinzip weitere Regelfunktionen notwendig, beispielsweise ein geregeltes 3-Wege-Ventil am Pufferspeicher-Entladewärmetauscher zur Maximaltemperaturbegrenzung (Verkalkungsschutz).

Knackpunkte

Regelungstechnisch muss sichergestellt werden, dass

  1. Bei der Beladung des Vorwärmspeichers keine Wärme zurück zum Entladewärmetauscher "verschleppt" wird, und
  2. das Vorwärmspeichervolumen voll ausgenutzt wird.

Lösungsansätze

  • Die Wärmeübergabe Pufferspeicher–Vorwärmspeicher sollte differenztemperaturgesteuert sein bei relativ kleiner Spreizung von ca. 3–5 K.
  • Der Fühler im Vorwärmspeicher sollte nicht ganz oben, sondern z. B. auf ca. 4/5 der Speicherhöhe sitzen. Das sorgt für die notwendige Hysterese beim Wiedereinschalten.
  • Ein zusätzlicher Abschaltfühler (Speicher unten, bestenfalls Speicherrücklauf) verhindert, dass warmes Wasser zurück zum Entladewärmetauscher gelangt und damit die Speicherschichtung im Puffer durchmischt.

WW5

Bei WW5 gehören zum Bereich 3 die Regelung der Solaranlage, der Nachheizung, des WW-Verteilnetzes sowie die Regelung der dezentralen Trinkwasserstationen.

Aufbau

Die Regelung der dezentralen Trinkwasserstationen und des Wärmeverteilnetzes erfolgen in der Regel über eigenständige, dezentrale TWS-Regler.