Kluge Regelung spart 15 bis 35 Prozent

Selbst bei Gebäuden mit moderner Heiztechnik und aktuellem Dämmstandard sind Brennstoffeinsparungen von zirka 20 Prozent und eine Verminderung des CO2-Ausstoßes um zirka 35 Prozent realisierbar.

(22. September 2003) Der Erfinder Walter Sander hat ein neues Verfahren der Heizungsregelung entwickelt und patentiert. Neben einem hydraulischen Abgleich reagiert die Heizung auf den aktuellen Heizbedarf des Gebäudes und heizt das gesamte Heizwasser nur noch einmal stündlich auf die erforderliche Temperatur. Damit lassen sich auch mit alten Kesseln 30 Prozent an Brennstoffkosten einsparen.

1054_Schema einer Heizanlage

Die Osnabrücker Planungs- und Vertriebsgesellschaft Bajorath hat das System zur Marktreife entwickelt und bietet nun bundesweit Hardware und Schulungen an. Die neue Regelung nimmt drei wesentliche Änderungen am Heizsystem und dessen Regelung vor. Durch deren Kombination ergeben sich eine Reihe von Verbesserungen im Nutzungsgrad, Schadstoffausstoß und Komfort.

Die drei Änderungen:
  1. Hydraulischer Abgleich der gesamten Heizung, damit alle Räume gleichmäßig mit Wärme versorgt werden.
  2. Die Temperatur, auf die der Kessel hochheizt (Heizkurve), wird nicht nur von der Außentemperatur, sondern zusätzlich vom Wärmebedarf des Gebäudes bestimmt. Dieser Bedarf zeigt sich durch die Auskühlungsgeschwindigkeit des von der Heizung zum Kessel zurückfließenden Wassers.
  3. Das gesamte Heizwasser wird vom Heizkessel nur einmal stündlich durch eine längere Brennerlaufzeit auf die notwendige Temperatur hochgeheizt. Nach dem Aufheizen wird der Brenner ausgeschaltet und das erwärmte Wasser kühlt in den Heizkörpern ab.
Teil 1: Hydraulischer Abgleich

Der erste Schritt beim Einbau der Bajorath-Regelung ist der hydraulische Abgleich der gesamten Heizanlage. Schätzungsweise 80 bis 85 Prozent der Heizsysteme im deutschen Gebäudebestand sind nicht hydraulisch abgeglichen: In höheren Stockwerken kommt kaum noch Wärme an, während in heizungsnahen Räumen eine Überhitzung auftritt. Abhilfe wird oft mit einer Erhöhung der ohnehin schon zu hohen Pumpenleistung geschaffen, was das Problem noch verschärft. Durch eine geschickte Wahl von Ventilen und Drosseln kann man die Wassermenge genau auf den Wärmebedarf abstimmen: Hydraulischer Abgleich nach DIN 18380.

1054_Cartoon Haus Innen Winter
Ohne hydraulischen Abgleich werden Räume unterschiedlich warm. Die Heizung wird unnötig hochgeheizt, damit es auch oben genügend warm ist.

Wie gleicht man die Hydraulik ab?

In jedem Heizkörper wird über eine Rücklaufverschraubung oder ein voreinstellbares Thermostatventil die optimale Wassermenge eingestellt. Die erforderlichen Einstellwerte können über eine Rohrnetzberechnung ermittelt oder über die Messung der Temperaturdifferenz an den beiden Heizkörperverschraubungen am Heizkörper eingestellt werden. Alternativ kann die Wassermenge auch durch ein flexibles Ultraschallgerät gemessen und über die oben genannten Bauteile reguliert werden.

Teil 2: Heizkurve wird wärmebedarfsabhängig

Bisher steuert bei einer Heizung die Außentemperatur die Kesseltemperatur über eine so genannte "Heizkurve": Je kälter es draußen ist, auf um so höhere Temperaturen heizt der Kessel das Heizungswasser hoch (Vorlauf), das dann zur Heizung strömt. Wird die erwünschte Temperatur im Kessel überschritten, die der Außentemperatur entspricht, dann schaltet der Kessel ab. Wird die Temperatur unterschritten, startet der Kessel erneut. Weil die Steuergröße der Regelung die Temperatur des Wassers am Heizkesselaustritt beziehungsweise am Eintritt in den Heizkörper (Vorlauf) ist, spricht man von einer "Vorlauftemperaturregelung".

Die Bajorath-Regelung ermittelt den Wärmebedarf des Gebäudes. Wenn das Wasser in der Heizung schneller abkühlt, besteht ein höherer Heizbedarf im Haus, zum Beispiel durch Wind oder offene Fenster. Wenn das Wasser langsamer abkühlt, dann ist durch Sonnenstrahlung oder viele Personen der Heizbedarf geringer. Die Regelung erfasst die Temperatur des von den Heizkörpern zurückströmenden Wassers (Rücklauf).

1054_Temperaturverlauf Heizkessel Heizungen

Temperaturverlauf am Ausgang des Heizkessels (Vorlauf) und nach Durchströmen der Heizungen (Rücklauf).

Geringere Leitungsverluste

Bei der üblichen Vorlaufregelung wird die Kesseltemperatur meist zu hoch eingestellt, damit es im Haus bestimmt auch warm genug wird. Die Bajorath-Regelung legt die Kesseltemperatur so niedrig wie möglich fest und berücksichtigt gleichzeitig die internen Wärmegewinne. Dadurch sind die Verteilungsleitungen und Heizkörper nicht unnötig warm. Die Wärmeverluste durch unnötig warme Leitungen sind üblicherweise ganz beträchtlich.

Teil 3: Nur einmal stündlich wird geheizt

Die Bajorath-Regelung heizt nur einmal in der Stunde das gesamte Wasser im Heizsystem auf eine Temperatur, die zur Beheizung der Räume ausreichend ist. Ein Beispiel: Bei Null Grad Außentemperatur wird der Kessel gestartet, wenn die Rücklauftemperatur 32 Grad erreicht hat. Der Brenner läuft solange, bis das vom Heizkörper zurückfließende Wasser auf 36 Grad erwärmt ist. Bei dieser Temperatur reicht die Kapazität der Heizkörper für die Erwärmung auch des Raumes, der am meisten Wärme benötigt. Nachdem das Wasser erwärmt ist, wird der Heizkessel abgeschaltet und die Pumpleistung wird deutlich reduziert.

In dieser Auskühlphase fließt weiter Wasser durch das System. Am Rücklauf kann gemessen werden, wie schnell das Wasser abkühlt. Wenn die Temperatur des zurückfließenden Wassers im Beispiel um vier Grad abgekühlt ist, wird der Heizkessel neu gestartet. Die Differenz zwischen der Abschalttemperatur 36 Grad und der Einschalttemperatur 32 Grad nennt man "Hysterese" oder Schaltdifferenztemperatur. Sie liegt zwischen vier und acht Grad.

1054_Heizungsanlage Bajorath-Regelung Mehlingen

In diesem Einfamilienhaus in Mehlingen steht ein atmosphärischer Heizkessel. Die Anlage wurde von vorlaufwitterungsgeführter Steuerungstechnik auf die Bajorath-Regelung umgestellt. Der Jahresnutzungsgrad liegt bei zirka 90 Prozent bezogen auf den unteren Heizwert. Die Energieeinsparung liegt bei zirka 24 Prozent.

Das Teillastproblem der Vorlaufregelung

Wenn ein Raum zu warm wird - zum Beispiel durch eine zu hohe Kesseltemperatur - dann schließt dort das Thermostatventil. Wenn viele Thermostatventile schließen, vermindert sich das umlaufende Wasservolumen. Die Pumpe reagiert darauf automatisch und reduziert ihre Pumpleistung. Der Kessel kann das geringe Wasservolumen sehr schnell erwärmen. Die Brennerlaufzeiten verringern sich und häufige Starts sind die Folge. Bei der Bajorath-Regelung schließen die Thermostatventile wegen der geringen bedarfsangepassten Wassertemperaturen seltener und das umlaufende Wasservolumen ist deutlich höher. Dadurch kann mehr Wärme im Heizwasser gespeichert werden.

DIN-Prüfstandswirkungsgrade

Bei der Bajorath-Regelung startet der Brenner bei tieferen Temperaturen und heizt bei voller Leistung auf höhere Temperaturen als bei der üblichen Regelung. Das entspricht weitgehend den Bedingungen auf dem Teststand nach DIN 4702 und führt zu entsprechend hohen Wirkungsgraden weit über 90 Prozent.

1054_Heizungsregler B1
Der Heizungsregler RB 1

Der Heizungsregler RB 1

Die Bajorath-Regelung kann in Ein- und Mehrfamilienhäusern mit bis zu zehn Wohnungen sofort verwirklicht werden. Denn ein entsprechender Regler steht zum Einsatz bereit: Der RB 1. Der Vertrieb erfolgt über konzessionierte Vertragspartner. Der Regler RB 1 (bis 49 Kilowatt Leistung) kostet 998 Euro inklusive Mehrwertsteuer, der RB 2 (bis 99 Kilowatt Leistung) kostet 1.700 Euro plus Mehrwertsteuer.

Erhebliche Einsparmöglichkeiten

Die Amortisationszeiten der Umstellung von bestehenden Anlagen betragen fünf bis sieben Jahre. Steht ohnehin eine Heizungserneuerung an, dann kann man auf den Kauf der üblichen Regelung verzichten. Die Kaufpreisersparnis finanziert eine Bajorath-Regelung, so dass kaum Mehrkosten entstehen. Unter Kostengesichtspunkten ist interessant, dass die Bajorath-Regelung erhebliche Einsparungen auch ohne Erneuerung des Heizkessels ermöglicht.

Ein- und Mehrfamilienhäuser

Die hydraulische Verschaltung vereinfacht sich durch die Bajorath-Technik drastisch. Die meisten Mischer werden überflüssig. Eine Vielzahl von Pumpen werden meist durch eine einzige Pumpe ersetzt. Allein dadurch lassen sich Investitionskosten von zirka 15 bis 20 Prozent einsparen.

Schulen und Verwaltungen

Besonders große Einsparungen sind in folgenden Objekten realisiert worden (Angaben laut R. Bajorath):

  • Landkreis Holzminden: Campe-Gymnasium & Realschule Bevern / Einsparung 34 Prozent
  • Stadt Goslar: Goetheschule & Jürgenohlschule
  • Landkreis Göttingen: Gieboldehausen Realschule & Gymnasium
  • Stadt Schüttorf: Kirchschule / Einsparung 36 Prozent
  • DRK Krankenhaus Hannover: Schwesternwohnheim
  • Landkreis Emsland: Verwaltungsgebäude Lingen / Einsparung 24 Prozent
  • Stadt Versmold: Haupt- & Realschule / Einsparung 35 Prozent
  • Stadt Bergisch Gladbach: Villa Zander (Museum) & Grundschule / Einsparung 31 Prozent
  • Stadt Hofgeismar: Rathaus
  • Maritim Hotelgesellschaft: Verwaltungsgebäude Darmstadt
Das Beispiel Schüttorf

Die Schule wurde im Jahr 2001 auf die Bajorath-Regelung umgestellt. Die alten atmosphärischen Heizkessel von Buderus wurden beibehalten. Die Energieeinsparung betrug witterungsbereinigt 37 Prozent, bezogen auf den Durchschnitt der vorherigen Jahre. Erst gegen Ende des Jahres 2002 wurde von den Stadtwerken Schüttorf im Rahmen eines "Wärmecontracting" ein neuer Brennwertkessel installiert. Nach Inbetriebnahme des Brennwertkessels wurde dieser mit einer vorlaufwitterungsgeführten Steuerungstechnik betrieben und die Bajorath- Steuerung wurde deaktiviert. In diesem Zeitraum stieg der witterungsbereinigte Brennstoffverbrauch wieder um zirka 18 Prozent an.

Fazit:

Die Energieeinsparung mit den alten Buderuskesseln und der Bajorath Steuerung war höher als der neue Brennwertkessel mit herkömmlicher Steuerung. Dieser Vergleich ist umso bemerkenswerter, weil der hydraulische Abgleich vorher durchgeführt worden ist.

Pelletheizungen

Normalerweise fahren Pelletkessel in einen Pufferspeicher, um längere Laufzeiten sowie gute Wirkungsgrade zu erreichen. Das hat den wesentlichen Nachteil, dass die Effektivität einer Solaranlage zur Heizungsunterstützung und Brauchwassererwärmung reduziert wird. Durch die Bajorath-Regelung kann man längere Brennerlaufzeiten auch ohne Pufferspeicher erreichen. In einer Kirche wurde eine 35 Kilowatt Anlage mit Wand- und Fußbodenheizung eingebaut. Der Pelletkessel stammt von ÖkoFen.

Solaranlagen

Der Wirkungsgrad von Solaranlagen steigt, wenn auch geringere Temperaturen genutzt werden können. In der Regelung RB 1 ist die Ansteuerung einer Solaranlage zur aktiven Heizungsunterstützung und Brauchwassererwärmung bereits integriert. Dabei werden auch geringe solare Energiegewinne in die Heizung eingespeist.

1054_Ralph Bajorath

Ralph Bajorath,  Bajorath Planungs- und Vertriebsgesellschaft mbH, Eduard-Pestel-Str. 14, 49080 Osnabrück, bajorath@bajorath.de , www.bajorath.de

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