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In einem Forschungsprojekt wurden kostengünstige Alternativen zur Heizkostenverteilung untersucht. Basis ist ein System sensorgesteuerter, dezentraler Miniaturpumpen.
© Wilo SE
Heizkostenverteilung
27.10.2015

Die Systemkomponenten von Geniax, es besteht im Kern auf dezentralen Miniatur-Heizungspumpen.
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Test verschiedener Konzepte zur Heizkostenverteilung mit dem Geniax-System im Vergleich zur Referenz eines geeichten Wärmemengenzählers im Heizkreis.
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Heizkosten kostengünstiger verteilen

Ein neues, dezentrales Heizungspumpensystem macht Thermostatventile überflüssig, denn sensorgesteuerte Miniaturpumpen fördern an jedem Heizkörper genau so viel Wärme, wie der Raum benötigt. In einem dreijährigen Forschungsprojekt sollte das System um die Fähigkeit erweitert werden, die Heizkosten genau und kostengünstig zu erfassen. Mit dem kürzlich beendeten Projekt wurden die Potenziale des dezentralen Systems für die Heizkostenverteilung untersucht.

Mit der Heizkostenverordnung will der Gesetzgeber den Heizwärmeverbrauch drosseln, indem Gebäudenutzer ihren individuellen Wärmeverbrauch bezahlen müssen – auch in Mehrfamilienhäusern und Bürogebäuden. Der Wärmeverbrauch jeder Wohn- oder Nutzungseinheit muss erfasst und die Kosten entsprechend verteilt werden. Neben den traditionellen Verdunstungsmessgeräten werden heute überwiegend elektronische Heizkostenverteiler an den Heizkörpern montiert. Den tatsächlichen Einspareffekt schätzen verschiedene Experten auf etwa 15 bis 20 Prozent. Allerdings entstehen mit der Verbrauchserfassung auch Kosten.

Weil sowohl im Neubau als auch im Gebäudebestand der Heizwärmebedarf mit steigendem Wärmeschutzniveau abnimmt, steigen die Erfassungskosten relativ zu den Wärmekosten. Deshalb nutzen immer mehr Eigentümer eine Ausnahmeregelung: Die Heizkosten müssen nicht mehr verbrauchsabhängig zugeordnet werden, wenn dies unwirtschaftlich wäre. Zudem sind von der Pflicht zur Erfassung alle Heizwärmeanlagen ausgenommen, die überwiegend mit regenerativen Energien oder auf Basis von Wärmepumpen betrieben werden.

Alternative zu elektronischen Heizkostenverteilern mit hoher Messgenauigkeit

„Das Nutzer-Feedback zum Wärmeverbrauch soll nicht an den Kosten scheitern, deshalb arbeiten wir an einer neuen, besonders kostengünstigen Lösung für die Verbrauchserfassung“, sagt Dr. Roland Gentemann, der das Forschungsprojekt leitet.
Mit seinem Team hat er untersucht, wie die Heizkostenerfassung bei angemessener Genauigkeit kostengünstiger durchgeführt werden kann. Neben dem Pumpenhersteller Wilo waren an dem Projekt auch das Institut für Energietechnik der Universität Dresden sowie das Eon Energy Research Institute EBC der RWTH Aachen beteiligt. Ausgangspunkt war das dezentrale Pumpensystem Geniax von Wilo. Für die Wärmeverteilung ist hier pro Heizfläche oder Heizkreis je eine Miniaturpumpe verantwortlich, die nur bei Wärmebedarf in Betrieb ist. Thermostatventile sind also überflüssig. Das System verfügt über viele Sensoren und vernetzt diese mit allen weiteren Komponenten über einen sogenannten CAN-Bus (Controller Area Network), ein ursprünglich für die fahrzeuginterne Kommunikation entwickeltes Feldbussystem.

Damit das System die Anforderungen an die Heizkostenverordnung erfüllen kann, mussten die Entwickler die Genauigkeit der Volumenstromberechnung verbessern. Dazu haben sie die Sensorik um einen zentralen Volumenstromsensor im Heizkreis ergänzt. Das Konzept handelsüblicher Ultraschall-Wärmemengenzähler wurde hierfür so modifiziert, dass die Herstellung bei hoher Genauigkeit deutlich kostengünstiger werden kann. Die Zulassung des Systems nach Heizkostenverordnung steht allerdings noch aus.

Kostengünstige Heizkostenerfassung in Ausnahmefällen

In einem alternativen Szenario haben die Projektpartner verschiedene Konzepte für die Heizkostenerfassung ohne Zertifizierung untersucht. Weil es in Gebäuden anwendbar ist, für die nach §11 der Heizkostenverordnung die Wärmeverbräuche nicht erfasst werden müssen, sollte die Verbrauchserfassung hier besonders kostengünstig durchführbar sein. Anhand von realen Gebäudedaten haben die Forscher verschiedene Konzepte identifiziert.

Grundsätzlich kann das dezentrale Pumpensystem den Volumenstrom berechnen und in Verbindung mit den erfassten Vor- und Rücklauftemperaturen die Wärmeabgabe pro Heizkörper berechnen (Abbildung 3, Variante a). Das ergibt eine relativ genaue Heizkostenerfassung. Die alleinige Verwendung der Raumtemperatur zur Verteilung der Wärmekosten ist zwar sehr kostengünstig, jedoch ungenau (Variante b). In Systemen mit gleichförmiger hydraulischer Anbindung der Heizflächen, also bei gleichen Wohnungsgrundrissen und Heizkreisverteilern je Wohnung, oder bei hydraulisch gut abgeglichenen Heizflächen lässt sich die Heizkostenverteilung noch einfacher durchführen: Das Regler-Stellsignal der Pumpen dient dabei als entscheidende Messgröße. Im untersuchten Fall wurde die im Minutentakt erfasste Drehzahl der Pumpen über den gesamten Erfassungszeitraum gemittelt und als verbrauchsäquivalente Größe herangezogen. Die Abweichung vom Ergebnis des geeichten Wärmezählers betrug weniger als acht Prozent (Variante c).

„Das dezentrale Pumpensystem ist grundsätzlich in der Lage, eine Heizkostenverteilung ohne zusätzlichen Hardwareaufwand durchzuführen, sofern eine Ausnahme nach §11 der Heizkostenverordnung vorliegt,“ ist Gentemann überzeugt. „Die Eingabe des Abrechnungszeitraums, der Wohnflächen und der gesamten Wärmekosten genügt, um per Knopfdruck eine Abrechnung für jede Nutzungseinheit zu erhalten.“

(jl)

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Adressen

Projektkoordination und Forschung
WILO SE

Simulation und Tests
TU Dresden, IET

Forschungsförderung

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

Links

Heizkosten-Verteilung mit System dezentraler Heizungspumpen
Online-Präsentation EnOB-Forschungsprojekt

Hocheffiziente dezentrale Heizungspumpen statt Thermostatventile
Online-Präsentation EnOB-Forschungsprojekt

Forschungsinitiative EnOB
Projekte, Berichte, Nachrichten und Analysen aus der Forschung für Energieoptimiertes Bauen