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Regelstrategien sorgen für Steigerung der Energieeffizienz

Die Bedeutung der Regelungstechnik im Gebäudebereich ist mittlerweile unumstritten. Selbst die neue DIN18599, nach der künftig der Energiebedarf für Nichtwohngebäude ermittelt wird, berücksichtigt den Einsatz der Regelungstechnik zur Energiereduzierung bei der Gebäudebewertung. Dass heute bereits anwendungsorientierte Regelstrategien von GFR erfolgreich in der Praxis umgesetzt werden können und für zusätzliche Energieeinsparpotentiale sorgen, beweist das Schulzentrum Nord in Bad Oeynhausen.
Autorin: Barbara Roden, GFR, Bilder: GFR
Zunehmend neue und spezielle Anforderungen, insbesondere Kombinationen von Komponenten wie Wärmepumpen, Betonkernaktivierung und solares Kühlen mit konventioneller Technik, stellen heute höchste Ansprüche an die Regelungstechnik. Hier sind spezielle Regelungsstrategien gefordert, die eine Steigerung der Energieeffizienz durch verringerte Temperaturen, bessere Laufzeiten, optimalen Einsatz regenativer Energiequellen und wirtschaftliche Auslastung der Komponenten bei hohem Behaglichkeitskomfort gewährleisten. So ermöglicht der Einsatz von adaptiven Regelkreisen eine energieeffizientere Betriebsweise von Anlagen. In ‚lernende‘ Regelparameter werden z.B. Ein- und Ausschaltzeiten in Abhängigkeit bereits aufgezeichneter Daten und ‚Erfahrungen‘ neu berechnet. Auf diese Weise können Vorlauftemperaturen lange vor Nutzungszeitende reduziert werden, weil die internen Lasten den Wärmebedarf komplett decken. Mithilfe einer Prognose des Last- und Wärmebedarfs sowie des Wetters kann eine optimale Betriebsweise von Kälte- Wärme- und Stromerzeugern ermittelt werden. Um so mehr, als die Wirtschaftlichkeit vieler Anlagenkomponenten stark von der Betriebsdauer abhängt, wie z.B. die eines Blockheizkraftwerks. Aber auch massive und damit regelungstechnisch träge Elemente, wie eine Betonkernaktivierung können mittels einer Wetterprognose optimal betrieben werden ohne dass es zu Überhitzung oder Unterkühlung des Raumklimas kommt.

Besondere Regelstrategie

Insbesondere bei zeitlich nicht dauerhaft verfügbaren Energiequellen, wie z.B. der Sonnenenergie, ist eine besondere Regelstrategie erforderlich um neben einem sicheren Betrieb eine optimale Nutzung der Energie zu erreichen. Besondere Anforderungen werden hier an die solare Kühlung gestellt, die durch die aktuelle Klimadiskussion immer mehr an Bedeutung gewinnt. Lange Laufzeiten und konstante Prozesstemperaturen müssen gewährleistet werden, um diese Anlagen wirtschaftlich betreiben zu können. Aber auch bei klassischen Aufgaben lässt sich durch eine bedarfsgeführte Automation die Energiezufuhr dem tatsächlichen Bedarf durch besondere Regelstrategien effizienter anpassen. So kann z.B. die Luftmenge einer Lüftung aufgrund der Luftqualität (z.B. mittels CO2-Fühler), optimal eingestellt, die Beleuchtungsleistung über Helligkeitssensoren und Beleuchtungsdauer über Präsenzmelder reduziert und die Pumpenfördermengen druckabhängig, kennliniengerecht und stromeffizient betrieben werden. Die Raumautomation betrachtet und regelt den einzelnen Raum unter Berücksichtigung der Belegungszeiten, der tatsächlichen Anwesenheit und der Raumtemperatur und stellt Heizung, Kühlung, Belüftung, Beleuchtung sowie die Beschattung unter Berücksichtigung maximaler Energieeffizienz ein. Um zu einer dauerhaft optimalen Regelung seines Gebäudes oder Prozesses zu kommen ist es also heute wichtiger denn je, die Ausgangsparameter den jeweiligen aktuellen Rahmenbedingungen anzupassen. Dazu ist ein zeitnahes Controlling unerlässlich, damit die Ergebnisse der Regelstrategie permanent überprüft und gegebenenfalls beeinflusst werden können.

Erfolgreiches Energiemanagement

Ein Beispiel für eine gelungen Umsetzung einer anwendungsorientierten Regelstrategie liefert das Schulzentrum Nord in Bad Oeynhausen. Und das nicht zuletzt durch die Eigeninitiative des Hausmeis­ters der Realschule. Werner Dräger hatte sich zur Aufgabe gemacht, die Heizungsanlage mit Hilfe der Digivision von GFR, Verl optimal zu fahren, um die Energiekosten so niedrig wie möglich zu halten. Mittels neuer Sensoren wurde sein projektspezifisches Vorgehen von GFR-Spezialisten in der Regelung nachgebildet und auch auf die anderen fünf Schulen im Schulzentrum Nord übertragen. Die Investition für das Umprogrammieren der Anlage, die unter EUR 2.000 lag, hat sich nach Einschätzung von Wolfram Schlingmann, bei der Stadt Bad Oeynhausen verantwortlich für das Energiemanagement, innerhalb weniger Monate amortisiert. Zusammen mit weiteren Energieeffizienzmaßnahmen wurden 2004 in der Realschule rund 30% Energie eingespart, was die Kosten insgesamt um EUR 12.500 pro Jahr gesenkt hat. Für diese Leistung wurde die Stadt Bad Oeynhausen von ihrem Energieversorger mit dem „Energiesparfuchs 2006“ ausgezeichnet. Die Zukunft wird zeigen, dass eine Regelung nicht nur nach den einzelnen Komponenten, sondern immer mehr nach der Umsetzung einer effizienten Regelstrategie beurteilt wird.

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