Automatische Fülleinrichtungen für Heiz-, Solar- und Kühlwassersysteme

Automatische Fülleinrichtungen erfüllen zahlreiche Funktionen in modernen Heiz-, Solar- oder Kühlwassersystemen. Um diese Systeme noch servicefreundlicher, betriebssicherer und energieeffizienter betreiben zu können, übernehmen häufig intelligente und vollautomatische Steuerungseinheiten die Regelung und Überwachung der Anlagen. Welche Vorteile internetfähige Steuerungssysteme bieten, welche Funktionen und Konnektivität sie erfüllen sollten und welche Ausstattung die Module haben, soll hier erklärt werden.

Die Energiekrise hat uns weiter fest im Griff. Seien es die Lieferengpässe in den globalen Logistikketten, die zu einem Stau von unzähligen Containerschiffen auf den Weltmeeren führten und führen, die hohen Rohstoffpreise mit der Folge steigender Inflationsraten oder die Abhängigkeiten von fossilen Energieträgern mit der notwendigen Umkehr hin zu einer nachhaltigen Versorgung. Handlungsbedarf gibt es zuhauf. Fakt ist, Energiesparen und -effizienz liegen mehr denn je im Trend. Doch in zahlreichen Heizungs-, Kühl- und Solaranlagen stecken noch enorme Einsparpotenziale, die durch Optimierung der Energieeffizienz realisiert werden können.

Voraussetzung für den optimalen Betrieb einer Anlage ist die systemspezifische Druckhaltung. Sie sorgt dafür, dass Unterdrücke und Kavitationen vermieden sowie maximal zulässige Drücke nicht überschritten werden. Darüber hinaus müssen Temperaturschwankungen, systembedingte Verluste oder betriebsbedingte Entnahmen durch die Nachspeisung zuverlässig ausgeglichen werden. Eine wichtige Funktion zur Kompensation erfüllen in diesem Zusammenhang automatische Nachspeiseeinrichtungen, die die erforderliche Befüllung von Heiz-, Kühl- und Solarsystemen übernehmen und so eine konstante Druckhaltung in der jeweiligen Anlage gewährleisten.

Füll- oder Nachspeiseeinrichtungen erleichtern die genaue Druckhaltung in offenen und geschlossenen Heiz- und Kühlsystemen. Auch eine langsame Befüllung dieser Anlagen ist durch die Einrichtungen gewährleistet.

Bei der Nachspeisung lassen sich zwei grundlegende Ansätze unterscheiden: die manuelle und die automatische Nachspeisung. Die Nachspeisung von Hand ist nur bei kleinen Systemen zu empfehlen. In Großanlagen wird hingegen in den meisten Fällen eine automatische Nachspeisung installiert, weil auch die besten Heizungs- und Kühlanlagen, die regelmäßig gewartet werden und technisch in Ordnung sind, systembedingte Wasserverluste haben. Um eine kontinuierliche Nachspeisung zu gewährleisten, ist eine automatische Nachspeisung grundsätzlich der manuellen vorzuziehen.

Elektronische Nachspeiseüberwachungen gewährleisten Sicherheit

Grundlegende Funktionen sind neben der Überwachung des Wasserstands die Leckageerkennung und bei Bedarf die Nachspeisung des behandelten oder unbehandelten Wassers. Hierfür stehen am Markt ganz unterschiedliche Systeme zur Verfügung, die je nach Einsatzgebiet in bestehende Anlage installiert oder für Neuanlagen geplant werden können. Besondere Vorteile bieten Nachspeiseeinrichtungen, die elektronisch gesteuert sind und über eine Fernüberwachungs- bzw. Wartungs- und Diagnosefunktion verfügen.

Während manuelle Armaturen zur Wassernachspeisung in der Regel aus einem Absperrventil, einem Rückschlagventil, Filter(n) und einem Systemtrenner Type BA (Schutzklasse 4) entsprechend EN 1717 bestehen, sind automatische Nachspeisesysteme häufig als Zusatzmodul in komplexen hydraulischen Sicherheitseinrichtungen integriert. Darüber hinaus verfügen sie oft mals über eine Steuerungseinheit, die den vollautomatischen und sicheren Betrieb des Systems übernimmt. Denn gerade die Bereiche Druckhaltung und Wasserqualität erfordern eine fortlaufende Kontrolle und regelmäßige Wartung, um optimale Bedingungen im Heiz- oder Kühlwassersystem sicher zu stellen.

Anwendungen für hohe Leistung, Kompaktheit und Präzision

So werden Druckhalte- und Entgasungssysteme oftmals mit einer automatischen Nachspeisung mit kontrollierter Überwachung der Nachspeisemenge sowie einer Entgasung des Nachspeisewassers, zum Beispiel der Pumpendruckhaltung „Transfero TV Connect“ der Marke IMI Pneumatex, ausgestattet. Die Präzisionsdruckhaltung ist für Heiz- und Solarsysteme bis 8 MW und Kühlwassersysteme bis 13 MW konzipiert und für Anlagen mit einem Wasserinhalt bis 300 m³ sowie einem Systemdruck bis 10 bar ausgelegt. Es gewährleistet einen konstanten Anlagendruck mit einer hohen Präzision von ±0,2 bar. Für eine automatische Nachspeiseüberwachung sind die Geräte serienmäßig mit Kontaktwasserzähler und Magnetventil ausgestattet. Auch „Vento Connect Vakuum-Cyclone“-Entgaser verfügen über eine integrierte automatische Nachspeisungseinrichtung. Die Nachspeisung erfolgt in Verbindung mit der Hydraulikeinheit „Pleno P BA4 R“, bestehend aus Absperrventil, Rückschlagventil, Filter und Systemtrenner Typ BA (Schutzklasse 4) entsprechend EN 1717.

Auch die Druckhalteüberwachungseinrichtung zur optimalen Funktion der Ausdehnungsgefäße und der notwendigen Wasservorlage, „Pleno Connect“, wird in der Regel mit elektronisch gesteuerten Nachspeiseüberwachungssystemen ausgestattet. Sie steht auch als alleinstehende Lösung mit oder ohne Pumpe zur Verfügung. Darüber hinaus gibt es mit „Pleno Refill“ unterschiedlichen Modulvarianten zum Schutz vor Steinbildung in Wärmeerzeugern und Warmwasserheizungsanlagen bzw. zur Enthärtung oder Demineralisierung von Ergänzungswasser.

Die einfache Bedienung, die Steigerung der Effizienz sowie die Gewährleistung der Betriebssicherheit machen solche Einrichtungen für Planer, Betreiber und Installateure interessant. Beispielsweise erfolgt bei am Markt erhältlichen Komponenten in der Regel eine automatische Begrenzung der Nachspeisemenge. Um dies zu gewährleisten und ein hohes Maß an Flexibilität zu ermöglichen, sollten Druckhalte- und Entgasungssysteme in Echtzeit von jedem internetfähigen Gerät aus über eine webbasierte Benutzeroberfläche gesteuert werden.

Datenaufzeichnung ermöglicht detaillierte Anlagenanalyse

Die umfassende Datenaufzeichnung ermöglicht eine detaillierte Anlagenanalyse, um den Betrieb zu optimieren oder die Ursache für eine Fehlfunktion zu identifizieren. Eine Erleichterung sowohl für Anlagenbetreiber als auch betreuende Handwerksunternehmen sind darüber hinaus Systeme mit erweiterten Funktionalitäten, bei denen gestaffelte Alarmmeldungen direkt auf das Smartphone versendet werden, beispielsweise, wenn vorgegebene Betriebsparameter überschritten werden. Im praxisnahen Anwendungsfall, bei Wartungen, Störungen oder zur Optimierung der Anlagenparameter, können so sämtliche Steuerungs- und Analysefunktionen per Fernzugriff genauso genutzt werden, wie direkt vor der Anlage stehend.

Internetfähige Steuerung

Als Lösung bietet beispielsweise der Hersteller IMI Hydronic Engineering ein „BrainCube“ genanntes Steuerungsmodul an. Mit dessen Hilfe werden wichtige Aufgaben bei der Überwachung einer Anlage erleichtert. Um eine gewisse Bedienungskontinuität zu gewährleisten, wurden die Konventionen der Vorgängergeneration aufgegriffen und im Hinblick auf die erweiterte Konnektivität fortgeschrieben. Das Ergebnis ist eine einheitliche Bedienlogik und -oberfläche mit Hilfetexte für alle Druckhalte- oder Entgasungssysteme. Durch die Anbindung an den Herstellerserver wird die Steuerung zudem über eine automatische Softwareaktualisierung immer auf dem neuesten Stand gehalten.

Die internetfähige „BrainCube Connect“-Steuerung ermöglicht über integrierte Verbindungsschnittstellen die Kommunikation mit den IMI-Webservern, der Gebäudeleittechnik und anderen digitalen Geräten ebenso wie die Systemfernsteuerung. Mit der Station lassen sich sowohl die Druckhaltung als auch die Entgasung effektive gestalten, was zu einer konstanten Wärme- bzw. Kälteleistung über die gesamte Lebensdauer der Anlage führt. Sobald das jeweilige Druckhalte- oder Entgasungssystem per Ethernet mit dem Internet verbunden ist, wird eine sichere Verbindung zum Webserver des Herstellers aufgebaut. Ist die Steuerung dort einmal registriert, können Fachhandwerker und Planer vom Computer, Tablet oder Smartphone aus über den Webbrowser darauf zugreifen.

In Echtzeit werden sowohl die relevanten Anlagenparameter – bei der Druckhaltung etwa Systemdruck und Wasserinhalt des Ausdehnungsgefäßes – als auch die aktuellen Betriebszustände der einzelnen Komponenten – Pumpen, Kompressoren, Ventile etc. – angezeigt. Die direkte Steuerung erfolgt intuitiv über eine Livedarstellung des Farb-Touchdisplays. Auf diese Weise können die Druckhalte- und Entgasungssysteme nach der Installation sogar aus der Ferne in Betrieb genommen werden. Es müssen also keine speziell ausgebildeten Fachkräfte mehr vor Ort sein, was für die Marktpartner mehr Flexibilität bei der Personalplanung bedeutet und die Installations- sowie Wartungskosten reduziert.

Fazit

Mehr denn je stehen die Zeichen auf Energiesparen und Optimierung der Effizienz. Das gilt insbesondere für moderne Heiz-, Solar- oder Kühlwassersysteme. Um diese Anlagen noch servicefreundlicher, betriebssicherer und energieeffizienter betreiben zu können, übernehmen häufig vollautomatische Steuerungseinheiten die Regelung und Überwachung der Systeme. Vernetzte internetfähige Steuerungslösungen von hydraulischen Systemen bieten hierbei die größten Vorteile. Sie ermöglichen vielfältige Kommunikationsprotokolle und Anschlussmöglichkeiten, eine nahtlose Integration in das Gebäudeleitsystem, direkten Zugriff vor Ort oder die Möglichkeit, sich in eine herstellereigene Cloud einzuwählen.

Autor: Meinolf Rath, Leiter Vertriebsinnendienst, Service und Trainings bei IMI Hydronic Engineering Deutschland

www.imi-hydronic.de