Schaltung nach Schneider

 

Effizientes Heizen durch niedrige Systemtemperaturen

Um zwei Heizkreise effizient mit Wärme zu versorgen wählt man eine möglichst niedrige Vorlauftemperatur und versucht bei maximaler Temperaturspreizung eine möglichst niedrige Rücklauftemperatur zu erzielen.

Bei einem statischen System ist die Lösung klar: Beide Heizkreise werden direkt hintereinander geschaltet. Das Heizwasser fließt zunächst durch den ersten Heizkreis mit dem höheren Temperaturniveau dann durch den Zweiten.

Bei dynamischen Systemen konnte dieses Konzept bisher nur mit relativ hohem Aufwand umgesetzt werden.

 

Schaltung nach Schneider –
niedrigste Systemtemperaturen im dynamischen System

Die neue, patentierte Schaltung von Franz Schneider macht es auf simpelste Art und Weise möglich. Versuchen Sie selbst und verschieben den roten Pfeil am Thermometer! Um zwischen Alt- und Neubau zu wechseln klicken Sie auf das Haus.

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Die Schaltung ist nicht nur in der Wirkung überzeugend. Sie verwendet ausschließlich bekannte und erprobte Bauteile. Zudem ist sie kostengünstig bei Herstellung und Wartung.

 

Prinzip der Schaltung nach Schneider

Bei Versorgung von zwei Heizkreisen, gilt allgemein die Formel:

E_ges = (m * c_w * ΔT1) + (m * c_w * ΔT2)

Wenn beide Heizkreise hintereinander geschaltet werden ist die Masse m und der spezifische Wärmekoeffizient c_w identisch. Die Formel vereinfacht sich auf:

E_ges = m * c_w * (ΔT1 + ΔT2)

Der Heizkreis für die Gebäudebeheizung wird mit der Vorlauftemperatur T1 versorgt, die abgegebene Energie ist abhängig von ΔT1, der Energiebedarf für die Warmwasserbereitung ist abhängig von ΔT2. Eine intelligente Regelung kennt, bzw. erlernt aus Erfahrungswerten zu jedem Zeitpunkt die prozentuale Verteilung des voraussichtlichen Wärmebedarfs für die Heizung und für die Warmwasserbereitung.

Erfahrungsgemäß benötigt ein durchschnittliches Wohngebäude im Jahresschnitt ca. 20 % der Gesamtenergie für die Warmwasserbereitung, im Neubau sind es ca. 35 %. Der Bedarf für die Beheizung beträgt demgegenüber 80 %, bzw. 65 %.

 

Beispiel

Bei angenommenem konstanten Warmwasserverbrauch bleibt zu jedem Zeitpunkt ein proportionales Verhältnis des Energiebedarfs bestehen. Da immer der gleiche Massenstrom nacheinander durch beide Verbraucher gepumpt wird, bilden ΔT1 + ΔT2 zu jedem Zeitpunkt die prozentuale Energieverteilung der Heizkreise ab. Bei hohem Warmwasserverbrauch, z.B. in den Morgenstunden nimmt ΔT2 zu, der Heizkessel stellt eine etwas höhere Temperatur zur Verfügung, bei Schwachlast ist ΔT2 kleiner, die Erfordernisse drehen sich um.

Das erforderliche ΔT2 für die Warmwasserbereitung errechnet sich aus der Gleichung:

83 % * (ΔT1 + ΔT2) = ΔT1 | ΔT1 = 15 K 83 % * (15 K + ΔT2) = 15 K ΔT2 = (15 K / 83 %) - 15 K ΔT2 = 18 K - 15 K = 3 K ΔT2 = 3 K

Der Heizkessel stellt eine Temperatur von T1 + ΔT2 = 55 °C + 3 K = 58 °C zur Verfügung. Das Heizwasser strömt zuerst durch den Warmwasserbereiter und gibt 3 K an das Brauchwasser ab. Danach misst der Heizungsvorlauf genau die erforderlichen 55 °C, am Rücklauf kommen die gewünschten 40 °C zurück.

Kleinere Schwankungen im Bedarf gleicht ein moderner Kessel mit Modulation aus. Während der Heizperiode stellen sich extrem lange Brennerlaufzeiten ein. Der obere Abschalt- wie auch der untere Einschaltpunkt für die Warmwasserbereitung werden bei einer guten Regelung kaum berührt. Die Heizlast wird über einen langen Zeitraum optimal verteilt, die Vor- und Rücktemperaturen sind nahe am theoretisch möglichen minimalen Wert, das ΔT der Gesamtanlage stellt sich gleichzeitig auf ein Maximum ein.

Bei wärmeren Außentemperaturen kann die Rücklauftemperatur nach der Warmwasserbereitung über der Vorlaufsolltemperatur für die Gebäudeheizung liegen. In diesem Fall gibt die Regelung dem Mischer hinter dem Warmwasserbereiter einen Schaltbefehl für eine Zwischenstellung: Nun fließt nur ein Teil des Rücklaufs in den Heizkreis der Gebäudeheizung, der Rest fließt direkt zur Wärmequelle zurück. Die Steuerung des Mischers könnte zum Beispiel so umgesetzt werden:

Außen-temperatur	E-Bedarf Heizung	E-Bedarf WWB	TVLWWB min	TVL Kennlinie	Öffnung Mischer
-  5 °C	87 %	13 %	––	58 °C	0 %
+  5 °C	75 %	25 %	60 °C	50 °C	10 %
+ 15 °C	50 %	50 %	65 °C	42 °C	20 %
+ 20 °C	10 %	90 %	65 °C	35 °C	50 %
Sommer	0 %	100 %	65 °C	––	100 %

 

Vorteile im Überblick

• Konkurrenzfähige Kosten bei Einrichtung, Reparatur, Instandhaltung und Instandsetzung
• Verwendung von bekannten und geprüften Bauteilen
• Geringere Betriebskosten durch günstige Energieverbrauchswerte
  Das wird erreicht durch:
  • die niedrige Rücklauftemperatur und den hohen Brennwertnutzen
  • den hohen Jahresnutzungsgrad, erreicht durch lange Brennerlaufzeit und seltene Brennerstarts
  • den geringen Stromverbrauch, eine Pumpe reicht
• geringe Verkalkung des Warmwasserbereiters, geringe Betriebskosten, lange Lebensdauer
• kein Komfortverzicht für den Kunden

Die Schaltung kann mit Erweiterungen versehen werden. Die konventionelle Versorgung von weiteren vor-, nach-, oder parallelgeschalteten Mischerheizkreisen, wie z.B. Fußbodenheizung ist möglich.

 

Einsatzmöglichkeiten

Da diese Schaltung niedrige Temperaturniveaus ausnutzt und das Auftreten von Lastspitzen vermeidet eignet sie sich für alle Wärmeerzeuger, besonders aber für

• Öl/Gas- Heizgeräte mit Brennwerttechnik
• Wärmepumpenanlagen
• Wärmerückgewinnungsanlagen
• Wärmenutzung aus Pufferspeichern, bei Biomasse oder solar beheizten Systemen
• Kraft-Wärme-Kopplung
• Nah- und Fernwärmesysteme

 

Klingt gut – aber funktioniert das auch?

Im Jahr 2007 wurde die Schneider Schaltung erstmals in einem Mehrfamilienhaus verwirklicht. Die Programmierung der Schaltung wurde mit einfachen Mitteln realisiert. Mittlerweile kann der Prototyp dieser Schaltung nun auf drei störungsfreie Jahre effizienter Heizleistung zurückblicken, aufschlussreiche Betriebserfahrungen wurden bereits gesammelt.

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Der Wärmeerzeuger schaltet im Messzeitraum von 12 Stunden kein einziges Mal ab. Der Brenner fährt mit einer Temperatur zwischen 57 °C und 60 °C (orange Linie). Dabei stellt sich eine maximale Rücklauftemperatur von ca. 45 °C ein (grüne Linie), eine Brennwertnutzung ist durchgängig gegeben. Die Warmwassertemperatur (schwarz) pendelt automatisch zwischen der oberen und unteren Grenztemperatur. ΔT2, als Differenz zwischen der orangen und lila Linie, pendelt ebenso automatisch. Zu Zeiten mit hohem Wasserverbrauch stellt sich ein großes ΔT2 ein, zu Zeiten mit wenig Wasserverbrauch stellt sich ein kleines ΔT2 ein.

Zum Vergleich, Messergebnis einer konventionellen Schaltung in einem absolut identischen Objekt, benachbartes Mehrfamilienhaus, gleiches Baujahr, Modernisierung der Heizung gleichzeitig im Jahr 2007, gleiche Größe, gleiche Bauweise, etc.

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Die Messung erfolgte ebenfalls über einem Zeitraum von 12 Stunden bei einer vergleichbaren Außentemperatur. Der moderne Regler ist nach Werkseinstellung eingestellt.
Ergebnis:
Die Aufheizung des Warmwassers erfolgt zyklisch. Durch die schwankenden Lasten stellen sich zwangsläufig häufige Brennerabschaltungen ein. Man kann grob folgenden Zyklus für die Warmwasserbereitung ablesen: Der WWB ist 20 Minuten an, und dann ist der WWB für 1,5 Std aus.
Zahlenbeispiel für die Energiebereitstellung am Tag der Messung:
Warmwasser: 160 kWh/Tag
Heizung: 800 kWh/Tag
Folgende tatsächliche Leistungen werden benötigt:
Heizung: 35 kW
WWB an: 30 kW
Die hÄufigen Brennerstarts lassen sich damit leicht erklären. Die Last schwankt ständig und relativ abrupt zwischen (35+30) kW = 75 kW und 35 kW. Hier kommt der beste Regler ins Schwitzen!
Mein Vorschlag: Machen wir's dem Regler leichter. Der neue Standard: Schaltung nach Schneider

 

Wie kann ich diese Schaltung in meinen Geräten verwenden?

Das Grundprinzip der Schaltung nach Schneider wurde im Dezember 2009 patentiert. Seit dem 07. April 2010 ist die Schaltung mit dieser Webseite veröffentlicht. Seitdem ist es möglich, die Schaltung als Lizenznehmer zu verwenden. Ein spezielles Regelgerät wurde bisher noch nicht gebaut. Hier könnte ein riesiges Marktpotential vorhanden sein. Bei Interesse sende ich Ihnen gerne weitere Unterlagen zu oder unterhalte mich persönlich mit Ihnen. (Download Patentschrift)

Kontaktformular

Franz Schneider
Diplom Ingenieur (FH)

Pöhlmannstraße 5
80687 München

schneider@schneider-schaltung.de

 

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Zu meiner Person

Nach dem Studium der Elektrotechnik mit Schwerpunkt Energietechnik startete ich im Jahr 1991 meine berufliche Laufbahn in zwei Münchner Planungsbüros für Elektrotechnik. Seit 1993 bin ich für die technische Gebäudeausrüstung des Immobilienbestandes eines Versicherungsunternehmens verantwortlich.

Ich bedanke mich an dieser Stelle bei allen Menschen, die mir auf vielfältige Weise geholfen haben. Ohne diese Unterstützung wäre ich nicht bis hierher gekommen. Danke!