Herausforderungen der Druckhaltung

Bei der Temperierung von gewerblich genutzten Immobilien gibt es seit Jahren einen deutlichen Trend zu Wärme-Kälte-Wechsellastsystemen. Inzwischen ist nach Expertenmeinung etwa die Hälfte der modernen Bürogebäude mit diesen sogenannten „Change-Over-Systemen“ ausgestattet. Der Grund liegt im gestiegenen Kühlbedarf, der sich aus den aktuellen Dämmstandards und architektonischen Stilen, wie z.B. Glasfassaden, ergibt. Anfangs wurden vor allem Anlagen installiert, die entweder heizen oder kühlen können und bei denen die Betriebsart der Jahreszeit entsprechend eingestellt wird. Die Wärme- bzw. Kälteabgabe erfolgt dabei entweder über getrennte Flächen und Innengeräte oder über Verbraucher wie beispielsweise Fan Coils mit getrennten Registern. 

Moderne Change-Over-Systeme mit 6-Wege-Ventilen hingegen können ein Gebäude gleichzeitig mit Wärme und Kälte versorgen und erlauben die individuelle sowie bedarfsgerechte Temperierung der Räume. Diese findet unabhängig vom Modus über dieselbe Abgabefläche bzw. dasselbe Register statt. Eine solche Lösung gewährleistet höchsten Komfort für die Nutzer, besonders in den Übergangsjahreszeiten, in denen ein Teil der Räume noch geheizt werden muss, während z.B. in nach Süden gelegenen Büros bereits Kühlbedarf besteht. Hinzu kommt das Energieeinsparpotential durch die bedarfsgerechte Versorgung. 

Mögliche Probleme bei der Druckhaltung

Wie bei jeder hydraulischen Anlage hat das Thema Druckhaltung auch bei Change-Over-Systemen große Bedeutung, um einen störungsfreien Betrieb zu gewährleisten. In den meisten Fällen wird sowohl auf der Kälte- als auch auf der Wärmeseite eine separate Druckhalteeinrichtung installiert. Eingesetzt werden häufig Kompressor- und Pumpendruckhaltung zugleich: z.B. im Heizungssystem die Kompressordruckhaltung und im Kühl­sys­tem – da vielleicht unbedingt eine Entgasung benötigt wird – die Pumpendruckhaltung. In Anlagenkonstellationen mit unterschiedlichen Registern zum Heizen und Kühlen in den Abgabeflächen oder Innengeräten ist diese Vorgehensweise weitgehend unproblematisch. 

Bei Anlagen mit 6-Wege-Ventil besteht bei getrennten Druckhaltesystemen allerdings das Risiko eines sogenannten Wassertransports zwischen dem Kälte- und dem Wärmekreislauf. Wenn z.B. in der Übergangszeit am frühen Morgen die Räume beheizt werden, dehnt sich das Wasser in den Verbrauchern und in der Heizungsanlage aus. Dieses Ausdehnungsvolumen wird dann vom dort installierten Druckhaltesystem aufgenommen. Steigen die Außentemperaturen am Vormittag, beginnt die sogenannte „Tot-Zone“, in der weder geheizt noch gekühlt wird. Ab der warmen Mittagszeit setzt schließlich die Kühlung ein. Dadurch zieht sich das Wasser in den Übergabeflächen zusammen, so dass aus dem Kältesystem Wasser entnommen werden muss, um den Druck zu halten. Während dieses Prozesses fließt aus dem gemeinsamen Verbraucher nach und nach auch immer eine kleine Menge Wasser von der Kälteanlage in das Heizungs­system. Dieser Wassertransport stoppt erst, wenn das Ausdehnungsgefäß auf der Wärmeseite überfüllt oder auf der Kälteseite komplett leer ist. Die Folge sind Fehlermeldungen und Funktionsstörungen, die von einem Techniker wieder behoben werden müssen. 

Automatische Wasser­rückführung als Lösung

Eine zuverlässige Lösung für dieses Problem stellt eine hydraulische Verbindungsleitung mit Motorventil dar, über die das Wasser aus dem Wärme­system kontrolliert zurückgeführt wird. Voraussetzung dafür ist allerdings, dass die beiden Druckhaltestationen untereinander und mit dem Systemverbindungsventil in der Zusatzleitung kommunizieren können. Auf diese Weise arbeitet die Druckhaltung im Kältesystem so lange, bis das Ausdehnungsgefäß fast leer ist. Dann öffnet sich das Ventil automatisch und die Anlage wechselt in den Level-Control-Betrieb (Volumenausgleich), bis der gewünschte Füllstand im Ausdehnungsgefäß auf der Kälteseite wieder erreicht ist. Ein manuelles Eingreifen durch einen Techniker ist dadurch nicht mehr nötig.

Sind beide Druckhaltungssysteme vom selben Hersteller, erleichtert dies die erwähnte Kommunikation deutlich, da häufig eine Vernetzung über serienmäßig integrierte, herstellereigene Steuerungen möglich ist. IMI Hydronic Engineering hat beispielsweise seine Produkte mit dem „BrainCube Connect“-Steuerungssystem ausgestattet. So lässt sich die Druckhalteeinrichtung in Echtzeit von jedem internetfähigen Gerät aus über eine webbasierte Benutzeroberfläche oder ohne Internetzugang über ein internes Serverinterface bedienen und überwachen. Auf diese Weise können Anlagenanalyse, Fehlersuche oder sogar Inbetriebnahme und Wartung aus der Ferne erfolgen und dadurch Zeitaufwand sowie Kosten deutlich verringert werden. Ferner besteht ein reduzierter Bedarf an qualifiziertem Personal vor Ort für den Betrieb und die Überwachung der Anlage. Darüber hinaus ist es möglich, die Steuerung über die Modbus-fähigen RS-485- und Ethernet-Schnittstellen nahtlos in die Gebäudeleittechnik (GLT) einzubinden. Eine zusätzliche USB-Schnittstelle stellt zudem eine zuverlässige und schnelle Verbindung für Datendownloads und Softwareupdates vor Ort sicher.

Multifunktionslösung verbindet Druckhaltung und Vakuumentgasung

Weiterhin ist es sinnvoll, auf der Wärme- und der Kälteseite die gleiche Art der Druckhaltung einzusetzen, sprich entweder reine Kompressor- oder reine Pumpendruckhaltung. Mit dem „Transfero TV Connect“ der Marke „IMI Pneumatex“ bietet das Unternehmen aus Erwitte zum Beispiel eine Multifunktionslösung an, die erstmals auf dem Markt Pumpendruckhaltung mit der Vakuumentgasung in einem Gerät verbindet. Auf diese Weise wird platzsparend in parallel verlaufenden Prozessen der Anlagendruck mit hoher Präzision konstant sowie das Anlagenwasser mindestens doppelt so effektiv wie bei alternativer Pumpendruckhaltung mit atmosphärischer Entgasung von gelösten Gasen befreit. Das reduziert die Korrosion und fördert somit die Langlebigkeit von Anlagen durch eine hohe Wasserqualität Des Weiteren ist die Station mit einer automatischen Nachspeisung mit kontrollierter Überwachung der Nachspeisemenge sowie einer Vakuumentgasung des Nachspeisewassers ausgestattet. Optionale Enthärtungs- oder Entsalzungsmodule zur Wasseraufbereitung lassen sich ebenfalls integrieren und überwachen.

Mit dem „Compresso Connect“ steht zudem eine Lösung des Herstellers zur Präzisionsdruckhaltung mit Kompressoren für Heiz- und Kühlwassersysteme zur Verfügung. Die „BrainCube Connect“-Steuerung ist hier in die sogenannte „TecBox“ integriert, die auch alle nötigen Komponenten der Pneuma­tik wie Kompressor, Ablass- und Sicherheitsventil beinhaltet. Das erleichtert die Montage wesentlich. Je nach Volumen wird die „TecBox“ des Basisgefäßes entweder daneben oder sogar direkt darauf montiert. Letzteres ist insbesondere bei beengten Platzverhältnissen von Vorteil. Die einfache Bedienung ermöglicht ein stabiles, beleuchtetes 3,5“-TFT-Touchdisplay in Farbe mit intuitiver und anwendungsfreundlicher Menüführung. 

Unterstützung bei der Planung und Ausführung

Bei der Entscheidung, ob eine Pumpen- oder eine Kompressordruckhaltung für das jeweilige Objekt sinnvoller ist, unterstützt das Unternehmen Fachplaner und Anlagenbauer mit seiner langjährigen Erfahrung als Spezialist für hydronische Systeme. Neben kompetenten Ansprechpartnern stehen verschiedene Softwareprogramme wie „HySelect“ oder die App „HyTools“ zur Verfügung. 

Letztere vereinfacht hydraulische Berechnungen und ermöglicht so eine komfortable Optimierung von Heiz-, Kühl- und Solar­sys­te­men. Der Hydronikrechner kann sowohl in der vorbereitenden Planungsphase als auch in konkreten Handlungssituationen vor Ort genutzt werden. In der neuen Kategorie Druckhaltung können Anwender in wenigen Schritten entsprechende Systeme auslegen, indem sie die anlagenspezifischen Parameter wie Vor- und Rücklauftemperatur, die Gebäudehöhe, die Art der Sicherheitsventile und den Systeminhalt eingeben. Die App schlägt aufgrund der genannten Werte passende Produkte vor, mit der Wahlmöglichkeit zwischen statischer oder dynamischer Druckhaltung über Kompressor oder Pumpe.

Auch bei der späteren Installation der Lösung steht der Hersteller auf Wunsch unterstützend zur Seite, um Probleme zu vermeiden. Denn, damit die automatische Wasserrückführung funktionieren kann, müssen bei der Planung und Ausführung die nötigen Verbindungen zwischen den Systemen beachtet werden. Da eine Rückführung über die 6-Wege-Ventile nicht möglich ist, muss eine eigene Rohrleitung installiert werden, durch die das Wasser zurück ins Heizsystem fließen kann. Außerdem sind diverse elektrische Verbindungen nötig.