Simon Buddle erläutert die Steuerung von Wärmepumpen zum Heizen und Kühlen und wie KNX Installateure den Vorteil der Kühlung mit geringen oder gar keinen zusätzlichen Kosten hinzufügen können.
Es ist bereits einige Jahre her, dass die Wärmepumpen auf dem Markt kamen. Ich erinnere mich an die Aussage von Klempnern, dass es für sie vielleicht an der Zeit sei, in den Ruhestand zu gehen, anstatt sich mit dieser neuartigen Technologie zu beschäftigen. Damals war das größte Problem, dass die Wärmepumpen nicht die für die Warmwasserversorgung erforderliche Temperatur von 60°C erreichen konnten. Die eigentliche Frage, wie man einen Heizkessel und eine Wärmepumpe in Einklang bringt, war nicht viel mehr als ein 3-Wege-Ventil und etwas Logik. Wenn man die Höchsttemperatur der Wärmepumpe kannte, war es einfach, auf den Heizkessel umzusteigen, um den Rest des Weges bis auf 60°C zu schaffen, oder sogar Tauchsieder zu verwenden, wenn kein Heizkessel vorhanden war. Aber es ist wahr, dass das Wort „Wärmepumpe” so manchen Klempner in Angst und Schrecken versetzt hat.
Aktuelle Fähigkeiten der Wärmepumpen
Inzwischen sind fast zehn Jahre vergangen und sie werden als Standardwärmequelle installiert. Das Problem der unzureichenden Warmwasserversorgung ist überholt, und viele Hersteller verfügen inzwischen über einen voll funktionsfähigen Regler, der die Heizung und Kühlung für ein durchschnittliches Haus steuert. Das geht natürlich davon aus, dass das Haus nur einen Thermostat und einen einzigen Speicher benötigt. Viele der Häuser, die wir betreuen, haben wesentlich komplexere Bedürfnisse.
Kühlung
Ein weiterer Fortschritt für die Wärmepumpentechnologie ist die Kombination von Kühlen und Heizen. Der Vorgang ist identisch, nur in umgekehrter Reihenfolge. Anstatt also Wärme von außen zu beziehen und ins Haus zu leiten, zieht die Wärmepumpe Wärme aus dem Haus und leitet sie nach außen. In unserer Welt bedeutet dies, dass wir kaltes oder kühles Wasser durch die Kreisläufe der Fußbodenheizung leiten. Es ist ein einfacher Prozess, der allerdings ein wenig mehr Überlegung erfordert als „nur Heizung”.
Allgemeine Prinzipien
Ich betrachte die Heizungssteuerung als eine einfache hierarchische Pyramide mit dem Raumtemperaturregler an der Unterseite. Für jeden Verteiler erhalten wir ein Bedarfssignal, abhängig von den daran angeschlossenen Räumen. So entstehen mehrere Bedarfssignale, die ein einziges Gesamt-Wärmebedarfssignal erzeugen. Das schaltet dann den Heizkessel und die dazugehörige Anlage an, um die Wärme in die Räume zu leiten. Ich bin mir sicher, dass dies alles den meisten bekannt ist.
Im Kühlbetrieb einer Wärmepumpe ist der Vorgang bis auf zwei entscheidende Elemente identisch:
1) Es wird Kälte und nicht Wärme benötigt
2) Eine Wärmepumpe kann nur Wärme oder Kälte liefern, nicht beides gleichzeitig.
Wenn es sich bei der Wärmepumpe um ein komplettes System handelt, das mit einem einzigen Thermostat ausgestattet ist, wie z.B. in einer Standardhauskonfiguration, besteht kein Grund zur Sorge. Wenn wir jedoch in die komplexere Welt eines KNX Hauses kommen, müssen wir ein wenig darauf achten, wie dies realisiert wird.
KNX Lösung
Der wichtigste Punkt dabei ist, dass wir eine gewisse Logik brauchen. Thermostate können sowohl Heiz- als auch Kühlsignale ausgeben. Aber wenn eines davon EIN ist, muss das andere AUS sein, da sie nicht beide gleichzeitig wahr sein können. Da sich die Wärmepumpe nur in dem einen oder dem anderen Zustand befinden kann, erscheint es sinnvoll, eine Sommer-/Winterfunktion zu verwenden, die vom Kunden oder der Jahreszeit aktiviert wird, um die Umschaltung der Wärmepumpe zu steuern. Die Logik tritt in Kraft, wenn wir das Heizsystem ohne Wärme laufen lassen müssen, indem wir die Ventile des Verteilers öffnen, die lokalen Pumpen laufen lassen und alle 2-Port-Ventile zum Verteiler öffnen. Die Logik ist erforderlich, damit wir das Ventil öffnen können, wenn Heizbedarf besteht, oder im Sommermodus, wenn Kühlbedarf besteht. Es erfordert ein einfaches OR-Gate auf dem Ventil, damit es funktioniert.
Dies ist eine neue(re) Entwicklung in der Welt des Heizens/Kühlens, die ein wenig mehr Überlegung von unserer Seite erfordert. Es kann auch erforderlich sein, dass die Hersteller das OR-Gate zu ihren Heizungsreglern hinzufügen, damit wir dies auf einfache und robuste Weise machen können. Zennio und ABB zum Beispiel haben die Logik in ihre Aktuatoren eingebaut, aber nicht alle Hersteller tun dies, also achten Sie bei der Auswahl der Produkte darauf.
Luftfeuchtigkeit messen
Der Einbau von Temperatursensoren in den Boden, die einen Überhitzungsalarm auslösen, um den Boden vor Schäden zu schützen, ist seit Jahren die gängige Installationsmethode. Viele dieser Geräte können auch vor Überkühlung schützen. Was sie jedoch nicht können, ist den Taupunkt zu ermitteln – den Punkt, an dem die Luft mit Wasser gesättigt ist und sich Tröpfchen bilden. Das kann für den Fußboden, ob aus Holz oder mit Teppichboden, ebenso katastrophal sein. Der Taupunkt ist abhängig von der Raumtemperatur und der Luftfeuchtigkeit, die beide variieren.
Weitere Informationen finden Sie unter HVAC: Die Bedeutung der Luftfeuchtigkeit für KNX Installateure.
Fazit
Wir sind in der KNX Welt wie immer bestens aufgestellt, um komplexe Systeme zu steuern. Das Aufkommen der Wärmepumpentechnologie bietet uns eine weitere Gelegenheit, unseren Kunden zu sagen: „Ja, wir können Ihnen dabei helfen.” Bedenken Sie, dass sie bereits alle Steuerungen für die Heizung gekauft haben. Wenn Sie also berücksichtigen, dass die einzige wirkliche Ergänzung des Systems zur Erleichterung der Kühlung ein kleines Stück Logik ist, fühlt es sich so an, als hätten wir unserem Kunden einen enormen Vorteil zu geringen oder gar keinen zusätzlichen Kosten geboten.
Simon Buddle, CEng MIET, ist Berater bei Future Ready Homes, einem Spezialisten für die Entwicklung von GLT- und ELV-Systemen.
