Intelligente Wärmesysteme mit Lehrwert
Das bayrische Unternehmen Brunner bietet Wärmesysteme an, die durch eine automatisierte Steuerung eine effiziente Produktion, Speicherung und Verteilung der Wärme im Haushalt ermöglichen. Als Erzeuger können hier neben Feuerungsanlagen auf Holz- oder Pelletbasis auch Wärmepumpen und Solarenergie eingebunden werden. Dabei wird hoher Wert auf die Verbindung von traditionsreichem Handwerk und der Entwicklung neuer Innovation vor Ort gelegt.
Wer im eigenen Haus mit Holz oder Pellets heizen will, sollte dafür einiges wissen. Welche Wärmeleistung wird benötigt, wie wird für Effizienz gesorgt, wie wird die Luftzufuhr richtig eingestellt? Fehlendes Bewusstsein über die Arbeitsweise des Systems führt zu Fehlbedienung. Dieser mangelnden Orientierung am tatsächlichen Praxiseinsatz des Systems tritt das Unternehmen durch Innovation und Information entgegen. Das Ergebnis sind Systeme, die die Wärmeerzeuger und -verbraucher im Haushalt miteinander verknüpfen und intelligent steuern. Damit wird, gemeinsam mit moderner Technik, für eine effiziente und emissionsarme Wärmeversorgung gesorgt. Die Nutzungsdaten der einzelnen Komponenten werden dabei mit Sensoren registriert und den Anwendenden zur Verfügung gestellt.
Effiziente Bausteine eines integrierten Wärmesystems
Wärmesysteme bestehen aus verschiedenen Komponenten, welche sich grundsätzlich in vier Gruppen einteilen lassen: Erzeuger, Speicher und Verbraucher, sowie das hydraulische System, welches über Wasserströme den Transport der Energie ermöglicht. Die Firma Brunner zeichnet sich dabei dadurch aus, dass sie dieses als Gesamtheit sehen, in dem aber auch die einzelnen Teile eigens entwickelt und produziert werden.
Als Wärmeerzeuger werden etwa wasserführende Kamine oder Heizkessel, in denen Holz oder Pellets verfeuert werden, angeboten. Je nach dem Bedarf an Wärmeleistung und dem geplanten Einsatz der Anlage gibt es verschiedene Ausführungen: vom 7-kW-Kamin für das Wohnzimmer, der ergänzend Wärme für andere Räume und Anwendungen zur Verfügung stellen kann, bis zum 50-kW-Pelletheizkessel, der als primäre Wärmequelle in einem großen Haushalt Einsatz findet. Auch eine eigene Wärmepumpe wurde entwickelt. Hier wurde durch einen großflächigen Lüfter und die Möglichkeit, die Betriebsleistung frei einzustellen, ein effizienter und geräuscharmer Betrieb ermöglicht. Das von den Erzeugern aufgeheizte Wasser wird in einen Pufferspeicher geleitet, welcher zur Erhöhung der Effizienz als Schichtladespeicher entwickelt wurde, das heißt das Wasser im Speicher existiert in unterschiedlichen Temperaturschichten zwischen denen nur geringe Vermischung stattfindet. So wird wärmeres Wasser aufgrund seiner niedrigeren Dichte im oberen Bereich eingeleitet. Hier befindet sich auch ein Heizstab zur zusätzlichen Absicherung der Versorgung. Durch die verschiedenen Schichten im Speicher kann dann wiederum bedarfsgerecht Wasser für die Verbraucher entnommen werden. Darüber werden dann Heizungen betrieben oder Warmwasser bereitgestellt. Durch dieses Angebot lässt sich ein individuelles System entwickeln, in dem bereits bestehende und neu installierte Komponenten eingebunden werden.
Intelligente, zentrale Steuerung
Das Wärmesystem wäre nicht vollständig, ohne die Hydraulik, die die verschiedenen Anschlüsse verbindet. Durch die Steuerung der Volumenströme wird der Energietransport zwischen ihnen möglich. Diese Aufgabe übernimmt das smarteste Produkt des Wärmesystems: die Brunner Heizzentrale BHZ.
Die BHZ steht als Steuerungs- und Kontrolleinheit im Mittelpunkt und dient als Schnittstelle zu den Anwendenden. Sie übernimmt verschiedene Aufgaben, um den Betrieb anwendungsgerecht und effizient zu gestalten. Die Besonderheit ist, dass eine umfangreiche Sensorik im System, an das die Erzeuger, der Pufferspeicher und die Verbraucher angeschlossen sind, eine automatisierte Entscheidungsfindung ermöglicht. Als Grundlage dienen die vom Nutzer festgelegten Einstellungen, wie etwa ein grundsätzlich auf Sparsamkeit optimierter Betrieb oder selbst personalisierte Heizpläne. Die BHZ koordiniert dann den Betrieb der Erzeuger und die Volumenströme. In einem Heizkessel bedeutet dies beispielsweise eine bedarfsgerechte Regelung des Abbrands. Im Pufferspeicher wird die Temperatur der einzelnen Schichten gemessen. Damit lässt sich die Einspeisung und Entnahme des Wassers so steuern, dass möglichst wenig Verwirbelungen im Speicher auftreten. Die Entscheidungsfindung unterscheidet auch nach der Nachhaltigkeit der Wärmequelle. So besitzen solare Erträge eine höhere Priorität, als die Nutzung von Holz oder Pellets. Diese werden jedoch wiederum gegenüber dem Einsatz des Heizstabs oder von Gas und Öl bevorzugt.
Die BHZ ist zudem modular erweiterbar, sodass weitere Komponenten angeschlossen werden können. So lässt sich das System nach und nach erweitern oder austauschen. Auf diese Weise wird auch Solarenergie integriert. Solarthermieanlagen können als zusätzliche Wärmeerzeuger eingebunden werden. Bei Strom aus Photovoltaikanlagen priorisiert die Entscheidungsfindung die Nutzung der zur Verfügung stehenden elektrischen Leistung folgendermaßen: primär soll der Eigenbedarf an Elektrizität gedeckt werden, wie etwa für heimische Elektrogeräte oder dem Laden von E-Autos. Zur Deckung des Wärmebedarfs, kann die Energie darüber hinaus zum Betrieb des Heizstabs im Pufferspeicher genutzt werden. Erst wenn die Stromerzeugung der Anlage die Nutzbarkeit im Privathaushalt übersteigt, wird in das öffentliche Netz eingespeist, da dies aufgrund geringer Vergütung der am wenigsten optimale Weg ist.
Die letzte Komponente: der Mensch
Die im System gesammelten Daten, werden jedoch nicht nur für die Entscheidungsfindung genutzt. Sie haben noch einen weiteren sinnvollen Effekt: jene, die das System nutzen, erhalten einen besseren Einblick in die Betriebsweise. Denn am Ende lässt sich auch das intelligenteste System nicht effizient betreiben, wenn es nicht richtig eingesetzt wird. Ein Hauptgrund für erhöhte Emissionen in Kaminen und Heizkesseln ist die Wahl des falschen Brennstoffs. Sind die Holzscheite beispielsweise zu groß oder zu feucht, dann kann sich der Kamin nicht schnell genug aufheizen oder wird gar nicht erst heiß genug. Die elektronische Steuerung des Ofens protokolliert dies als Fehlermeldung, welche auch nach außen kommuniziert wird. Dies passiert über das Erscheinen der Störungsmeldung „Heizfehler“ und dem Piepen des Geräts. Das ist natürlich störend, aber notwendig, damit man sich mit dem System auseinandersetzt und den Fehler vermeiden lernt. Durch die leichte Bedienung wird dies gezielt vereinfacht und so das Verständnis der korrekten Nutzung gefördert. Das Ergebnis ist ein effizienterer Betrieb, der Emissionen senkt und besser für die Langlebigkeit des Kamins oder Kessels ist.
Daten nützen auch außerhalb des Haushalts
Ein letzter Punkt, bei dem die Sensorik des Systems nützt, ist die Wartung. Das Heizsystem kann mit dem Internet verbunden und online registriert werden. Dies ermöglicht nicht nur jederzeit per App auf aktuelle Informationen zuzugreifen und Einstellungen zu ändern, sondern auch die Freigabe der Daten an das Unternehmen zur Fernwartung. Etwa 50 Anlagen werden derzeit auf diese Weise im optimalen Betriebszustand gehalten.
Die Integration der Onlinefunktion bietet auch Möglichkeiten für künftige Weiterentwicklungen, mit der dann eine ständig auf dem neuesten Stand befindliche Steuerung des Systems aus der Ferne stattfinden könnte. Damit könnten dann Entscheidungen nicht nur auf Basis des eigenen Systems getroffen werden, sondern im größeren Kontext, indem etwa Strompreise oder Wettervorhersagen mit einfließen.
Das ist smart:
- THG-Einsparung: Priorisierung von Energieerzeugern zur Emissionsvermeidung (solar > regenerativ > fossil)
- Steuerbarkeit: Systembetrieb automatisch, personalisierbar, erweiterbar für optimierte Energieflüsse
- Transformationspotenzial: Vor allem im Gesamtkonzept der zentralen Steuerung der Komponenten