Strom sparen beim Heizen: Auf die Regelung kommt es an!

Versteckte Stromfresser im Heizungskeller

In nahezu jedem Gebäude findet man heutzutage Heizkörper. Die Wärme, die diese abgeben, wird in der Regel in einem Heizkessel produziert. Um das im Heizkessel erwärmte Wasser zu den Heizkörpern zu transportieren, benötigt man Heizungsumwälzpumpen. Doch diese brauchen für den Wassertransport Strom, und davon nicht gerade wenig. In einem durchschnittlichen Einfamilienhaus verbraucht die Heizungsumwälzpumpe schnell mal ein Fünftel des gesamten Haushaltstroms – mehr als die Waschmaschine oder der Kühlschrank.

Energieverbrauch am Beispiel Deutschland:

Allein in der Bundesrepublik summiert sich der Stromverbrauch der rund 30 Millionen Heizungsumwälzpumpen laut Bundesumweltamt auf jährlich rund 15,6 Milliarden Kilowattstunden. Das entspricht in ungefähr demselben Stromverbrauch des gesamten, jährlichen Schienenverkehrs in Deutschland – inklusive S- und U-Bahn.

Leistung und Regelung der Pumpe sind entscheidend

Grundsätzlich muss man verstehen, dass vor allem zwei Faktoren für den Stromverbrauch einer Heizungspumpe entscheidend sind: erstens ihre Leistung in Watt (W) und zweitens, wie genau sich die Regelung dem tatsächlichen Heizbedarf anpassen lässt. Dabei gilt grundsätzlich: je niedriger die elektrische Leistung, desto weniger Strom braucht die Pumpe. Je genauer dabei die Regelung auf den Heizbedarf reagiert, desto seltener muss sie mit einer hohen oder sogar überhöhten Watt-Zahl laufen, was Energie und Kosten spart.

Man könnte meinen, eine bedarfsgeregelte Regelung von Pumpen sei deshalb heutzutage selbstverständlich. Ist sie aber nicht: rund ein Viertel der Heizungsumwälzpumpen in Deutschland ist älter als 20 Jahre. Jede zweite dieser Pumpen arbeitet dabei noch ungeregelt. Doch gerade diese ungeregelten Pumpen sind echte Stromfresser, da sie sich entweder nicht verstellen oder nur mit einem fest eingestellten Wert betreiben lassen. In der Regel laufen sie dabei mit konstant hoher Leistung, was einen hohen Stromverbrauch zur Folge hat. 

Ungeregelte Pumpen verursachen durch ihren hohen Stromverbrauch aber nicht nur hohe Kosten, sondern gehen auch zu Lasten der Umwelt. Die EU-Kommission hat deshalb entschieden, ungeregelte Heizungsumwälzpumpen ab 2013 schrittweise vom Markt zu nehmen. Zukünftig müssen Heizungsumwälzpumpen dem Stand der aktuellen Technik angepasst werden und strenge Anforderungen an die Energieeffizienz erfüllen. Um diese Vorgaben zur erfüllen, müssen Heizungsumwälzpumpen beispielsweise mit einer Drehzahlregelung ausgestattet sein.

Hocheffizienzpumpen mit Drehzahlregelung senken die Stromkosten

Im Gegensatz zu nichtgeregelten Heizungsumwälzpumpen, bei denen der Stromverbrauch auch bei geringer Wärmeabnahme gleichbleibt, sind moderne Hocheffizienzpumpen dank einer Drehzahlregelung in der Lage, ihre Leistung dem tatsächlichen Wärmebedarf anzupassen und Warmwassermengen nur in der tatsächlich gebrauchten Menge in Umlauf bringen. Sensoren erfassen dafür die jeweilige Messgröße (z. B. Druck, Durchfluss oder Temperatur) und übermitteln sie an die Heizungssteuerung, die den Frequenzumrichter der Pumpe entsprechend ansteuert.

Was an sich gut klingt, birgt allerdings eine Schwachstelle. Denn die meisten geregelten Heizungsumwälzpumpen stellen ihren Förderstrom und ihre Förderhöhe anhand eines Algorithmus so ein, dass sich ihr Betriebspunkt entlang einer programmierten Regelkurve verschiebt. Die minimale Anlagenkennlinie beschreibt dabei den Rohrleitungswiderstand, wenn alle Thermostatventile vollständig geöffnet sind. Da diese minimale Anlagenkennlinie meist jedoch nicht bekannt ist, verläuft die Regelkurve bei herkömmlichen Systemen meist deutlich oberhalb der minimalen Anlagenkennlinie ab. Die Folge: trotz Regelung wird immer noch viel wertvolle Energie verschenkt. Außerdem kann Heizwasser, das zu schnell in einer Rohrleitung zirkuliert, auch eine störende Geräuschkulisse an den Thermostatventilen der Heizkörper verursachen.

Dynamisch geregelt läuft’s besser!

Mit Dynamic Control hat KSB ein intelligentes System entwickelt, mit dessen Hilfe sich die Leistungsaufnahme von Heizungsumwälzpumpen um bis zu 20 Prozent gegenüber herkömmlich geregelten Aggregaten reduzieren lässt. 

Möglich wird dies, indem Dynamic Control den Betriebspunkt der Heizungsumwälzpumpe ausgehend von der aktuell gewählten Regelkurve so lange nach unten verschiebt, bis die minimale Anlagenkennlinie erreicht ist.

Sollte die minimale Anlagenkennlinie unterschritten werden, erkennt der Algorithmus von Dynamic Control dies sofort und schaltet die Pumpe zurück auf die Ursprungsregelkurve, um eine ausreichende Versorgung sicherzustellen. Das spart nicht nur Strom, sondern freut auch die Umwelt: denn auch der CO2-Ausstoß der Heizungsanlage reduziert sich dank der dynamischen Regelung signifikant.

Für Installateure und Betreiber der Heizungsanlage entsteht durch Dynamic Control übrigens kein Zusatzaufwand. Das intelligente Programm ermittelt alle notwendigen Informationen eigenständig aus den internen Signalen der Pumpe. Zusätzliche Einstellungen müssen nicht vorgenommen werden. Das Erkennen der minimalen Anlagenkennlinie aus dem Signal des Förderstroms ist dabei zudem so sicher, dass eine Unterversorgung ausgeschlossen ist.

Aktuell ist Dynamic Control serienmäßig in den Heizungsumwälzpumpen der aktuellen Baureihen Calio und Calio S von KSB verbaut. Als Firmware-Update lässt sich Dynamic Control aber auch ganz einfach in bereits verbaute Pumpen der dritten Calio-Generation aufspielen.

Die Vorteile von Dynamic Control im Überblick:

• Die Implementierung des Algorithmus erfolgt softwareseitig und benötigt keine zusätzlichen Sensoren oder Aktoren, und verursacht somit keine zusätzlichen Kosten.
• Weil die Grenzen Qtolerance ständig überwacht werden, tritt keine Unterversorgung auf. 
• Bei konstantem Betriebsverhalten lässt sich die Leistungsaufnahme der Pumpe deutlich reduzieren (durchschnittlich um 20 %).