Heizung Installationstechnik

Großprojekt mit klimaneutraler Beheizung

TA
Ein regeltechnisches Musterprojekt im genossenschaftlichen Wohnbau.
TA

Die Wohnungsbaugenossenschaft WBG Neuruppin hat mit „WoMeNa“ (WohnenMenschNatur) ein ganzheitliches Wohnkonzept kreiert. Das Wohnprojekt „An der Pauline“ ist das entsprechende Modellprojekt, bei dem zwischen 2017 und 2022 in fünf Bauabschnitten insgesamt etwa 100 Wohnungen entstehen.

von: Redaktion

Das Konzept hat eine „spürbar höhere Wohn- und Lebensqualität“ als Ziel. Das soll einerseits über Gemeinschaftsräume und Rückzugsorte ermöglicht werden, andererseits über leistbares Wohnen, Barrierefreiheit und erweiterte Angebote wie zum Beispiel eine gemeinsame Werkstatt, eigene Gastronomie und einem Kindergarten. Die Ziele des Energiekonzepts sehen eine klimaneutrale Beheizung sowie eine 100%ige Versorgung mit zertifiziertem Ökostrom vor. Zwei Solarthermie-Anlagen sorgen für genügend Wärme vom Frühjahr bis in den Herbst hinein. Der Überschuss aus der Solarthermie kann in den warmen Monaten sowohl über ein Nahwärmenetz zwischen den Gebäuden ausgetauscht oder in den Erdspeicher geladen werden, der im Winter wiederum als Energiequelle für drei Sole-Wasser Wärmepumpen dient. Sollten alle Speicher zu 100% gefüllt sein, besteht sogar technisch die Möglichkeit, die Wärmeüberschüsse in diesem Fall in das Fernwärmenetz einzuspeisen. Die Fernwärme wiederum dient auch als Backup für wirklich sehr kalte Tage mit wenig oder gar keinem Sonnenschein. Zu guter Letzt wurde auch eine Wärmerückgewinnung in der Lüftungsanlage realisiert. Über ein Kühlregister in der Abluft wird dieser Energie entzogen und dem Solespeicher für die Wärmepumpen zugeführt. Drei Erdspeicher, ein Solespeicher, ein großer Pufferspeicher für die Fußbodenheizung und einer für die hygienische Warmwasserbereitung ergeben zusammen mit den verschiedenen Wärmelieferanten eine regelungstechnisch sehr komplexe Anlage. Die Daten aus den ersten Monaten zeigen, dass man mit dem Konzept eine gute Mischung gefunden hat. Die Solaranlage lieferte Anfang April bereits genug Wärme für die Warmwasserbereitung und einen Großteil des Heizbedarfs. „Die Fernwärme wurde seit Anfang März überhaupt nicht mehr benötigt. Ich gehe davon aus, dass auch die Wärmepumpen ab Mai kaum noch benötigt werden“, sagt David Hein, Geschäftsführer der „Digitale Haustechnik GmbH“ aus Teltow. Die Auswertung zeigt, dass die Sonne bereits den überwiegenden Teil des Energiebedarfs von 282 kWh (67 kWh davon für Warmwasser) liefert. Die Wärmepumpen überbrücken hauptsächlich die Morgen- und Abendstunden und der Erd- sowie der Solespeicher machen den erzielten Überschuss von 119 kWh für kältere, weniger sonnige Tage nutzbar.

Probleme zu Beginn
David Hein ist im Auftrag der „Herrmann GmbH“ aus Dabergotz für das regeltechnische Konzept verantwortlich: „Die Regelung bei diesem Objekt ist recht komplex. Vorrang haben Solarthermie und Warmwasser, sprich: Immer, wenn die Sonne scheint, soll sie genutzt werden, um Warmwasser zu bereiten. Danach folgen der Speicher für die Fußbodenheizung und die Erdspeicher.“ Scheint die Sonne nicht oder nicht stark genug, kommen die Wärmepumpen zum Einsatz, von denen drei mit je 13kW (Nennleistung Wärme) zur Verfügung stehen aber meist eine davon völlig ausreicht. Die Regelung muss also auch entscheiden, wie viele Wärmepumpen im Moment benötigt werden. Zu Beginn gab es noch unerwartete Probleme, weil innerhalb der Wärmepumpen keine Rückschlagklappen installiert sind. Das führte dazu, dass der Volumenstrom zu einem gewissen Teil durch die jeweils anderen beiden Wärmepumpen lief und es durch diesen „Kurzschluss“ auf der Soleseite sehr kalt und auf der Heizungsseite wiederum sehr warm wurde. Um der Ursache für dieses Problem auf die Spur zu kommen, hat Hein über mehrere Tage mit einer zusätzlichen Universalregelung UVR16x2 und einer Sensorerweiterung alle Vor- und Rücklauftemperaturen von Sole, Heizung und Warmwasser – insgesamt 18 Werte - auf die interne SD-Karte aufzeichnen lassen. Die Analyse der Messdaten hat ergeben, dass sich trotz nur einer aktiven Wärmepumpe auch die Temperaturen der beiden inaktiven veränderten wobei die Vor- und Rücklauftemperaturen gleich waren. Nur wenn alle drei gleichzeitig aktiv waren, haben die Wärmepumpen wie gewünscht gearbeitet. „Die Effizienz sank dadurch erheblich ab, weil nach einiger Laufzeit mit extrem kalter Sole sehr heißes Wasser bereitet wurde. Mit zwei motorbetriebenen Kugelhähnen und einem zusätzlichen Modbus-Modul je Wärmepumpe erreichen wir nun, dass die Anforderung für Heizung oder Warmwasser vorgegeben werden kann und dann immer nur der Rücklauf jener Seite, die gerade benötigt wird, geöffnet ist“ freut sich David Hein über seine Lösung: „Die Ansteuerung der Wärmepumpen wurde dadurch insgesamt zwar recht kompliziert, war aber im Endeffekt mit den frei programmierbaren Reglern der ‚Technische Alternative‘ problemlos umsetzbar.“

Die Bewohner bekommen „nichts“ mit, die Stadtwerke dafür umso mehr.
Von den Bewohnern gibt es inzwischen nur noch positives Feedback, da die gesamte Anlage nach den anfänglichen Problemen sehr gut funktioniert. Von den vier verbauten Reglern kümmert sich eine UVR16x2 um die Solarthermie, den Erdtank und die Wärmerückgewinnung, eine um die Heizkreise, Warmwasser, Fernwärme und den Pufferspeicher und eine UVR16x2S-DC um die Überwachung (Betriebs- und Störmeldungen) und Freigabe der acht Grundfos Magna3 Pumpen. Ein RSM610 – die kleine Schwester der UVR16x2 – wiederum ist für alle Regelaufgaben rund um die Wärmepumpen zuständig: Aufgrund der M-Bus Zählerdaten entscheidet es, wie viele der Wärmepumpen benötigt werden. Die Regelung berücksichtigt mittels Mindestlauf- und Wartezeiten aber auch, dass eine Wärmepumpe nicht beliebig ein- und ausgeschaltet werden kann. Befinden sich alle drei in der Wartezeit, oder reicht die verfügbare Leistung nicht aus, wird als letzter Wärmelieferant die Fernwärme aktiviert. Über drei kleine Bus-Module (CAN-BC2) werden einerseits die 12 M-Bus Zähler der Anlage an die Regler weitergegeben. Andererseits werden aber auch alle Messwerte sowie Betriebs- und Störmeldungen gemeinsam mit den M-Bus Werten – insgesamt 192 Datenpunkte - über Modbus an das Leitsystem der Stadtwerke Neuruppin übertragen.

„Die Regler funktionieren einfach sehr gut und zuverlässig.“
Vor etwa zweieinhalb Jahren hat sich David Hein selbständig gemacht. „Ziel war es schon immer, die Regler der ‚TA‘ im Norden Deutschlands bekannter zu machen. Ich war mir sicher, dass ich meinen Kunden damit eine echte technische Alternative zu anderen Lösungen bieten kann, die oft deutlich teurer und meist weniger leistungsfähig sind.“ Das hat offenbar gut funktioniert, denn David Hein war vom Start weg bestens mit Arbeit versorgt und hält auch selbst Einsteigerseminare in Berlin. „Das hat sogar sehr gut funktioniert, da die TA-Regler wirklich sehr gut und zuverlässig sind und genau das machen, was sie sollen. Ob es Verschattung, Beleuchtung, Heizung, Klimatisierung, Lüftung oder das Energiemanagement ist, die TA-Regler können das alles und bieten den Kunden und den Dienstleistern dabei noch eine extrem gute und zuverlässige Fernwartungs- und Fernüberwachungslösung.“


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