Die besondere Relevanz für den Einsatz energieeffizienter Produkte in der Gebäudeautomation mit ihrem enormen Einsparungspotenzial ergibt sich aus der Tatsache, dass weltweit auf Gebäude 41 % des gesamten Primärenergieverbrauchs entfallen. Davon werden wiederum 85 % für Raumheizung und Raumkühlung aufgewendet. Siemens setzt deshalb auch beim Sortiment der HLK-Standardregler auf Produkte mit intelligenten Energiesparfunktionen. In den modularen Synco-Reglern der Gerätereihe 700 sind – ergänzend zu den klassischen anwendungsspezifischen Funktionseinheiten – auch Energiesparfunktionen nach DIN EN 152321) implementiert. Diese müssen bei der Inbetriebnahme lediglich konfiguriert und aktiviert werden. Es handelt sich im Einzelnen um die Energiesparfunktionen
- Bedarfsgeregelte Lüftung
- Wärmerückgewinnung
- Nachtkühlung
- Optimierung der Heizkreisregelung
- Schnellabsenkung Heizkreis
- Bedarfsgeführte Energieaufbereitung
in Reglern aus dem Lüftungssortiment (Synco RMU) und Heizungssortiment (Synco RMH und RMK), die hier näher vorgestellt werden:
Bedarfsgeregelte Lüftung
Der Ventilator und die Luftbehandlungsprozesse – also das Heizen, Kühlen, Befeuchten und Entfeuchten – sind die größten Energieverbraucher in einer Lüftungs- oder Klimaanlage. Deshalb sollte der Ventilator nach Möglichkeit immer ausgeschaltet bleiben und nur bedarfsabhängig, das heißt bei ungenügenden Komfortbedingungen, mit der kleinstmöglichen Drehzahl bzw. auf der niedrigsten Stufe betrieben werden. Das Einschalten des Ventilators und das Erhöhen der Luftmenge erfolgen über die bedarfsabhängige Regelung (mittels Luftqualitätsfühlern zur Messung von CO2/VOC), über eine anwesenheitsabhängige Regelung (mittels Präsenzfühler) oder aus der Stützbetriebsfunktion für Regelgrößen wie Temperatur, Feuchte etc. Der Vorgang dauert so lange, bis der gewünschte Zustand wieder erreicht ist. Anschließend wird die Anlage wieder ausgeschaltet.
Wärmerückgewinnung
Mit der Wärmerückgewinnung (WRG) in Lüftungssystemen kann viel Energie eingespart werden. Die Regelung der WRG funktioniert in Regelsequenzen. So wird sichergestellt, dass immer zuerst das Maximum aus der WRG bezogen wird und erst anschließend die nachfolgenden Heiz- oder Kühlsequenzen eingeschaltet werden. Zusätzlich wird der Wirksinn der WRG aufgrund einer Vergleichsmessung aus Abluft- und Außentemperatur angepasst. Der Wirkungsgrad der WRG wird überwacht, um zu verhindern, dass durch einen unbemerkten Ausfall der fehlende WRG-Anteil durch die Lufterwärmer oder Luftkühler kompensiert und damit zusätzlich Energie verbraucht wird. Beim Unterschreiten des Wirkungsgrad-Grenzwerts wird eine Störungsmeldung abgesetzt.
Nachtkühlung
Die Räume werden während der Nacht – wenn sie in der Regel nicht belegt sind – mit kühler Außenluft gekühlt. So kann die kostenintensive Erzeugung von Kälteenergie während des Tages reduziert werden. Die Nachtkühlung wird über eine Vergleichsmessung zwischen Außen- und Raumtemperatur aktiviert und ist bis zum Erreichen der gewünschten Ausschalttemperatur des Raums in Betrieb.
Ein-/Ausschaltoptimierung
Ziel der Einschaltoptimierung ist das Erreichen des Komfort- oder Prekomfort-Sollwerts bei Nutzungsbeginn gemäß Schaltuhrprogramm. Dazu muss der Heizkreis zu einem früheren Zeitpunkt in Abhängigkeit der Außentemperatur eingeschaltet werden. Ist ein Raumtemperaturfühler vorhanden, berücksichtigt der Regler zusätzlich die Raumtemperatur für die Berechnung der Einschalt-Vorverlegungszeit. Ist kein Raumtemperaturfühler verfügbar, können die Optimierungsfunktionen mit einem Raummodell arbeiten. Ein solches Raummodell berechnet aufgrund der Außentemperatur, der Gebäudezeitkonstante und der Raumtemperatur-Anstiegszeit den Einschaltzeitpunkt zum Erreichen der gewünschten Raumtemperatur. Die Ausschaltoptimierung schaltet den Heizkreis zum frühest möglichen Zeitpunkt aus, sodass beim Wechsel von Komfort bzw. Prekomfort auf Economy die Raumtemperatur knapp unter dem Komfort- bzw. Prekomfort-Sollwert liegt. Die Ausschaltoptimierung ist nur mit einem Raumtemperaturfühler möglich.
Schnellabsenkung Heizkreis
Bei einem Wechsel der Raumbetriebsart von Komfort bzw. Prekomfort auf Economy oder Schutzbetrieb wird die Schnellabsenkung aktiviert, die Heizkreispumpe ausgeschaltet und der Heizkreismischer geschlossen. Der Heizkreis bleibt ausgeschaltet, bis die gewünschte Raumtemperatur erreicht ist. Die Anzahl Betriebsstunden der Pumpen wird somit entscheidend reduziert. Die Funktion wird beendet, wenn die Raumtemperatur den neuen Sollwert erreicht hat oder auf die Betriebsart Komfort bzw. Prekomfort gewechselt wird.
Bedarfsgeführte Energieerzeugung
Die Energieerzeugung – also ein Heizkessel oder eine Kältemaschine – soll nur dann in Betrieb sein, wenn die jeweilige Energie auch tatsächlich benötigt wird. Über den KNX-Bus erfolgt zwischen den Synco-Reglern ein automatischer Datenaustausch aus den Wärme-, Kälte- oder Trinkwarmwasserzonen. Aus diesen Zoneninformationen berechnen die Regler die erforderlichen Sollwerte für den Heiz- und Kühlbedarf und schalten die entsprechenden Energieerzeuger lastabhängig ein. So wird sichergestellt, dass kein Dauerbetrieb von Aggregaten oder Pumpen stattfindet. Die Anzahl Betriebsstunden wird dadurch minimiert.
Fazit
Mit den integrierten Energiesparfunktionen bietet Siemens bei den Standardreglern für HLK-Anwendungen einen entscheidenden Zusatznutzen hinsichtlich Energiekosteneinsparung. Die Planung von HLK-Anwendungen kann somit ohne Zusatzaufwand von Beginn an konsequent auf Energieeffizienz ausgerichtet werden. Eine problemlose nachträgliche Aktivierung der Energiesparfunktionen optimiert den Betrieb und steigert den Wert der Anlage. Alle Energiesparfunktionen zielen auf einen bedarfsgerechten Betrieb der HLK-Anlagen und sichern gleichzeitig den Komfort in den Gebäuden bzw. Räumen.
1)DIN EN 15232 Energieeffizienz von Gebäuden – Einfluss von Gebäudeautomation und Gebäudemanagement, November 2007
Hanspeter Steffen
Dipl.-Ing. HTL/HLK und Product Manager für das Synco-Portfolio innerhalb der Business Unit HVAC Products von Siemens Building Technologies. https://new.siemens.com/de/de/produkte/gebaeudetechnik.html
