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Projektinfos  – Energieforschung konkret

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© panthermedia.net, PengGuang Chen
Betriebsoptimierung mit Wettervorhersage-Steuerung
Projektinfo 14/2011
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Wenn Wetterprognosen die Heizung steuern

Mit dem Ziel, optimales Raumklima zu erzielen und Betriebskosten dauerhaft zu senken, wird seit Ende 2007 in 3 Verwaltungsgebäuden des Landes Nordrhein-Westfalen die Leistungsfähigkeit einer so genannten „Betriebsoptimierung mit Wettervorhersage-Steuerung“ erprobt. Auf Grundlage eines thermodynamischen Rechenmodells und lokaler Wetterprognosedaten wird der Betrieb der Heizungsanlagen optimiert. Ergebnis: Spürbarer Komfortgewinn bei gleichzeitiger Einsparung von Heizenergie.

Massive Gebäude speichern Wärme in Wänden, Geschossdecken und Inventar. Eine Veränderung der Außentemperatur macht sich – je nach Dämmstandard, Wärmetauscherart (Radiatoren, Betonkernaktivierung, RLT-Anlage) und Lüftungsgewohnheiten der Nutzer – oft erst nach Stunden, mitunter sogar erst nach Tagen im Innenraum bemerkbar. Zwischen einer Wetteränderung und dem daraus resultierenden Wärmebedarf im Gebäudeinneren tritt eine zeitliche Phasenverschiebung auf. Diese kann zu erhöhtem Energieverbrauch und zu Komfortminderung durch Überheizung führen.

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Konventionelle Regelungstechnik arbeitet mit fest eingestellten Zeiten (z. B. Tag-Nacht- Absenkung) und starren Heizkennlinien in Kopplung mit einem Außentemperaturfühler. Dies ist technisch einfach, hat aber den Nachteil, dass bei auftretenden Wetterwechseln von Hand nachjustiert werden muss. Viele kennen das Problem von der Fußbodenheizung. In der Übergangszeit stellt der Nutzer hilflos an der Heizungstechnik herum. Mal ist es zu warm, mal zu kalt. Um Beschwerden aus dem Weg zu gehen, wird das Problem oft so „gelöst“, dass die Betriebszeiten und Kennlinien so großzügig eingestellt werden, dass auch der kälteste Tag im Jahr von der Heiztechnik noch sicher abgefangen wird. Die Folge: An den meisten Tagen mit mildem Wetter springt die Heizung „stur“ zu einer festen Uhrzeit viel zu früh an und läuft trotz Außentemperatur-Führung mit überhöhter Vorlauftemperatur. Und solare Gewinne, die je nach Gebäudeorientierung und Anteil der Glasflächen von großem Einfluss auf das Innenraumklima sein können, werden gar nicht berücksichtigt.

Heizkörper sind meistens unter Fenstern montiert. Nutzer bedingte Dauerlüftung „auf Kipp“ führt dazu, dass der – gesetzlich vorgeschriebene – Thermostatkopf auf dem Heizkörperventil wegen herabfallender kalter Luft öffnet und die maximale, vom Heizkessel freigegebene Leistung anfordert. Über dem Heizkörper steigt warme Luft auf, die deutlich über dem Raumtemperaturniveau liegt und direkt durch das Fenster nach draußen entweicht. Der Heizkörper gibt deutlich mehr Wärme ab, als der Raum bei korrektem Lüftungsverhalten (Stoßlüftung statt Dauerlüftung) benötigen würde. Gesucht ist deshalb eine Lösung für die Wärmezufuhr, die nicht klassisch auf Vorrat agiert, sondern die Wärme exakt nach dem bauphysikalischen und nutzungsbedingten Bedarf in die Räume bringt.

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Das Informationssystem EnArgus bietet Angaben zur Forschungsförderung, so auch zu diesem Projekt.