Pumpenmanagement "Zoneadapt"
Da, wie schon zuvor gesagt, intern geregelte externe Umwälzpumpen meist nur den Differenzdruck zwischen Pumpeneintritt und -austritt erfassen und regeln können, findet in parallelen Heizkreisen eine mehr oder minder starke Beeinflussung der Heizkreise statt. Das versucht man beispielsweise durch hydraulische Weichen oder differenzdrucklose Verteiler zu vermeiden. Was allerdings eine Primärkreispumpe voraussetzt und üblicherweise zu negativen Auswirkungen auf die Medientemperaturen führt.
Will man in Anlagen mit mehreren Heizkreisen ohne hydraulische Weiche den Strang-Differenzdruck regeln, so müsste man den Differenzdruck zwischen Heizkreis-Vor- und -Rücklauf erfassen. Verzichtet man darauf, ergeben sich undefinierte Betriebszustände, die unter Umständen zu Unter- oder Überversorgung selbst in abgeglichenen Heizkreisen führen kann.
Betrachten wir ein Heizsystem mit drei ungemischten Heizkreisen mit gemeinsamem Wärmeerzeuger ohne hydraulische Weiche:
Jeder Heizkreis ist für einen Volumenstrom von 1 m³/h bei einem Differenzdruck von 100 hPa = 1 m ausgelegt. Im gemeinsamen Kesselkreis ohne Pumpe tritt bei einem Volumenstrom von 3 m³/h ein Druckverlust von 300 hPa = 3 m auf. Die drei Heizkreispumpen sollen auf Konstantdruck geregelt werden. Doch welcher Differenzdruck soll eingestellt werden?
Läuft nur eine Pumpe, muss sie bei 1 m³/h eine Förderhöhe von 1 + 3/9 m = 1,33 m erzeugen. Laufen alle drei gemeinsam, muss jede dagegen bei 1 m³/h eine Förderhöhe von 1 + 3 m = 4 m erzeugen. Laufen nur zwei Pumpen davon, muss jede bei 1 m³/h eine Förderhöhe von 1 + 3*4/9 m = 2,33 m erzeugen. Eine Einstellung von 4 m würde zur überwiegenden Überversorgung mit Geräuschproblemen und zu hohen Rücklauftemperaturen führen. Eine Einstellung von weniger würde zur zeitweiligen Unterversorgung in den unterschiedlichen Heizkreisen führen.
Eine integrierte Proportionaldruckregelung reagiert nur auf den Differenzdruck im jeweiligen Heizkreis und würde bei Zuschaltung anderer Pumpen bzw. Heizkreise die Pumpe herunterregeln, da der Druckverlust im Primärkreis steigt und die Pumpe daher annimmt, dass der Heizbedarf abgenommen hat.
Um diese Problematik in den Griff zu bekommen, könnte man eine Differenzdruckregelung je Strang einbauen, bei der der Differenzdruck zwischen Strang-Vor- und -Rücklauf erfasst wird:
Allerdings würde das zu stark erhöhten Anlagenkosten führen. Pumpen mit integrierter Differenzdruckregelung und externen Differenzdruckgebern werden zurzeit aber nur im oberen Leistungsbereich angeboten.
Um diesen zusätzlichen regelungstechnischen Aufwand zu vermeiden, arbeitet Grundfos daher zurzeit an "Zoneadapt", einer Weiterentwicklung des "Autoadapt"-Verfahrens zur automatischen Anpassung der Pumpenregelungskennlinien an den tatsächlichen Bedarf der Anlage. Hierbei melden alle parallel arbeitenden Pumpen ihre Betriebszustände an einen Systemregler, der daraus die benötigten Leistungen ermittelt und über ein Stellsignal ausregelt. Der notwendige Datenaustausch könnte dabei über 2-Wege-PWM-Signal, Bus oder auch kabellos erfolgen.
Ergo: Es gibt viele Gründe und Wege, mit einer Umwälzpumpe zu kommunizieren. Welches Kommunikationsverfahren sich durchsetzen wird, bleibt abzuwarten. Man muss aber davon ausgehen, dass die Digitalisierung auch nicht vor der integrierten Umwälzpumpe stehen bleibt.
Literatur
[1] R.W. Senczek: Drehzahlregelung von Pumpen mit Drehstrommotoren, HeizungsJournal, März/April 1990
[2] R.W. Senczek: Ist die Bus-Kommunikation zwischen Pumpen und GLT-Anlagen sinnvoll? Heizungs-Journal, März 1995
[3] VDMA-Einheitsblatt VDMA 24224: Nassläufer-Umwälzpumpen – Spezifikation von PWM Ansteue-rungssignalen, November 2013
[4] VDMA-Einheitsblatt VDMA 24222: Flüssigkeitspumpen – Heizungspumpen – Datenpunkte für Feldbussysteme, Februar 1998
[5] P. Pärisch: Hydraulischer Abgleich am Heizkreisverteiler, IHKS Fachjournal 2015
[6] Niels Due Jensen, Rolf-Werner Senczek, Thomas Blad: Verfahren zur Leistungsbegrenzung von elektrisch angetriebenen Heizungsumwälzpumpen, Patent DE 19504232 A1, Februar 1995
[7] Carsten Skovmose Kallesoee, Erik Olsen, Lars R Enevoldsen, Pierre Vadstrup, Per Barth, Nils Bidstrup: Verfahren zum Steuern einer drehzahlregelbaren Heizungsumwälzpumpe, Patent DE 10163987 A1, Dezember 2001
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