Multivalente Systeme

Für die Wärmeerzeugung stehen heute und vor allem auch zukünftig meist mehrere unterschiedliche Wärmeerzeuger zur Verfügung. So werden konventionelle und elektrische Heißwasser- und Heizkessel mit BHKWs oder Wärmepumpen kombiniert. Es könnten aber auch noch solarthermischen Anlagen oder Biomassekessel mit eingebunden sein.

Dies hat Vorteile, vor allem hinsichtlich:

• des variablen, optimierten wirtschaftlichen Betriebs je nach Preis der Brennstoffe
• der CO2-Bilanz der Wärmeerzeugung
• der Verfügbarkeit von Brennstoffen oder Wärmequellen
• der Verfügbarkeit der Wärmeerzeugung bei Ausfall einer Komponente

Für die meisten Anlagenkonzepte kommen hier dann auch größere Wärmespeicher zum Einsatz.

Um eine optimale Einbindung zu erreichen, sollte dabei auf eine oft notwendige variable Betriebssituation aller Verbraucher geachtet werden. Dabei sollten mindestens folgende Fragen für alle Betriebszustände des Systems von Erzeugern, Verbrauchern und Speichern beantwortet werden können:

• Wann ist welcher Wärmeerzeuger in Betrieb?
• Welches sind die Maximal- und Minimalzustände der Wärmeerzeuger?
• Was sind die Maximal- und Minimalzustände der Wärmeverbraucher?
• Welches Temperaturniveau und welche Wärmeleistung werden damit abgedeckt?
• Welche verschiedenen Wärmeerzeuger kommen zur Abdeckung der benötigten Wärmelast an den Verbrauchern hinzu?
• Welches Temperaturniveau wird von den Wärmeverbrauchern gerade benötigt?
• Auf welches Zieltemperaturniveau wird der Pufferspeicher ausgelegt?
• Wie viel Wärme kann von welchem Wärmeerzeuger bei welchem Temperaturniveau im Speicher gespeichert werden?
• Wann wird der Speicher beladen, wann wird er entladen?

Bei der Einbindung von unterschiedlichen Wärmeerzeugern in den Vorlauf und den Abgang zu den Verbraucherkreisen ist besonders auf die Vorlauftemperaturen und die Teillastregelung der jeweiligen Komponenten zu achten.

Dabei gilt an jedem Knoten (Verbindungsstellen-Abzweige) des Systems, dass sich je nach Betriebszustand die Massenströme und die Temperaturen mischen.

Um die Wärmespeicherkapazität des Speichers möglichst ideal auszunutzen, sollte die Erzeugungskomponente mit der höchsten Vorlauftemperatur (oft das BHKW bei Heizanlagen) am nächsten zum Speicher angebunden werden.

Wärmeerzeuger, die mit möglichst niedrigen Temperaturen wirtschaftlicher arbeiten, wie zum Beispiel Wärmepumpen, können dann direkt in den Rücklauf eingebunden werden.

Die brennerbetriebenen und elektrischen Heißwasserkessel sind in diesem System am flexibelsten einzusetzen. Sie können sowohl mit variablen Temperaturen im Rücklauf, als auch mit variablen Temperaturen im Vorlauf und auch einen großen Teillastbereich abdecken.

Wichtig für die optimale technische und betriebswirtschaftliche Funktionsfähigkeit des Systems ist dabei auch eine Vorlauftemperaturregelung für die Verbraucherkreise, die mit einem 3-Wege-Ventil auf einfache Weise realisiert werden kann. Damit kann sichergestellt werden, dass die Verbraucher immer nur die jeweils benötigte Temperatur erhalten.