Die „LA“ stellt den beiden Häusern bei einem Durchsatz von stündlich 3.200 m3 2-grädiger Luft 12,3 kW mit 35 °C zur Verfügung. Die Leistungszahl bei diesen Verhältnissen gibt das Datenblatt mit 3,8 an. Bei einer Außentemperatur von -7 °C und 35 °C Vorlauftemperatur reduziert sich, nach Werksangaben, das Wärmeangebot auf 10,6 kW und auf eine Leistungszahl von 3,2. Zusammen mit den 14 kW an thermischer Leistung des BHKW stehen also gut 25 kW zur Verfügung. Genug für beide Häuser bei den am Standort Großraum Hamburg üblichen Temperaturen.
Unkonventionell entwarf Ingenieur Kruse den hydraulischen Schaltplan für die einzelnen Komponenten seiner Heizung. Von Anfang an setzte er auf eine parallele Schaltung von BHKW und Wärmepumpe, statt der üblichen Reihenschaltung. In seinem Fall teilt sich der Rücklauf, sodass sowohl der Wärmepumpe als auch dem BHKW der kalte Strom zufließt. „Das war mir sehr wichtig“, erklärt der Bauherr, „denn ansonsten hätte die Anlage viel vom Potential des großen, dem BHKW nachgeschalteten Abgaswärmeübertragers verschenkt, bis zu zehn Prozent thermischer Wirkungsgrad und bis zu 1,5 kW zusätzlicher Wärmeleistung, was sich durch den Brennwert-Effekt ergibt“.
Ergiebige Kondensation
Das Team von Dimplex hatte anfangs Bedenken, half aber schließlich doch mit, den gewünschten Hydraulikplan umzusetzen, brachte Ideen ein. „Der für uns zuständige Servicetechniker Matthias Böttcher von Dimplex und Hauke Leidecker als technischer Leiter bei Karl Meyer Energiesysteme achteten dabei stets auf eine gute Dokumentation, dass im Schadensfall zielgerichtet repariert werden kann.“
Wie erwähnt, empfehlen die Hersteller standardmäßig die serielle Ausführung. Die Wärmepumpe heizt vor, das BHKW heizt nach. EC Power vertreibt eine solche Lösung mittlerweile als „Kraftwärmepumpe“. In der Reihenschaltung beaufschlagt das BHKW aber die Vorlauftemperatur der Wärmepumpe als Rücklauftemperatur. Läuft die Wärmepumpe beispielsweise mit 45 °C Vorlauftemperatur, ist der Brennwerteffekt noch klein, die Auskondensation des im Abgas enthaltenen Wasserdampfes beginnt erst bei etwa 50 °C und steigt mit fallender Rücklauftemperatur steil an.
„Wir haben bei unserem Haus einen großen Aufwand in den hydraulischen Abgleich gesteckt und kommen nun trotz Heizkörper auf Rücklauftemperaturen unter 30 °C. Da fühlt sich erstens die Wärmepumpe so richtig wohl und der externe Abgaswärmeübertrager wird seiner Funktion voll gerecht“, schwärmt Kruse von dem Schema. Nachteil der Parallelschaltung sei jedoch, dass sie zur Hebung des vollen Potentials eine übergeordnete Regelung benötigt.
Die Zusammenführung der beiden Vorlauftemperaturen von Wärmepumpe und BHKW übernimmt ein 3-Wege-Mischer. Über den kann die System-Vorlauftemperatur präzise eingestellt werden. Der Anteil von heißem BHKW-Wasser und kühlerem Wärmepumpen-Wasser an der Gesamtleistung des Systems lässt sich stufenlos regulieren. Der Volumenstrom stellt sich automatisch durch die „saugenden“ Pumpen der verschiedenen Verbraucher ein, eine zusätzliche Förderpumpe erübrigt sich. Zur Beladung des 200 l Puffers der Frischwasserstation im Nachbarhaus auf 65 °C bedarf es einer hohen Vorlauftemperatur von etwa 70 °C. Die Regelung fährt deshalb den Mischer auf 100-Prozent-BHKW. Umgekehrt ist auch ein 100-Prozent-Wärmepumpenbetrieb möglich. Oder eben ein simultaner Mischbetrieb von beiden.
Eine übergeordnete Intelligenz
Die übergeordnete Regelung heißt in Stade Siemens-„Logo!“-SPS. Sie stellt den Mischer ein, der die Vorläufe von BHKW und Wärmepumpe zusammenführt. Nach nicht zufriedenstellenden Versuchen mit einer 3-Punkt-Regelung ist mittlerweile ein 24-V-Proportionalmischer von ESBE am Werk. Mit einer selbstprogrammierten PI-Regelung in der „Logo!“ läuft dieser nun zur Zufriedenheit des Bauherrn „präzise und seidenweich“. Zudem gibt der Mischer über ein 0-10 V Signal die Stellung an, sodass ein Fehler schnell erkannt und entsprechend reagiert werden kann. Das BHKW wird von der „Logo!“-SPS über einen seriellen Modbus-RTU ferngesteuert. Dafür gibt es in der EC Power Regelung einen „Virtual Heat Power“-Modus, kurz „VHP“-Modus. Über den kann unter anderem die Leistung stufenlos von außen variiert sowie das BHKW an- und ausgeschaltet werden.
Frage zum Artikel
