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Hydraulischer Abgleich mit intelligenten Regelantrieben für Kita

Künstliche Intelligenz in der Regelungstechnik

Die Kindertageseinrichtung St. Ulrich im Allgäuer Burgberg erhält

intelligente Fußbodenheizkreisregelung mit selbstlernenden Regelventilen

Jedes Jahr das gleiche Problem: Die Kindertageseinrichtung St. Ulrich in Burgberg meldet sich pünktlich zu Beginn der Heizperiode bei Firma Herz & Wesch GmbH und beklagt sich über die nicht funktionierende Fußbodenheizung. Die Kita besteht aus einem gemischten Komplex, der sich in einen Alt- und einen Neubau aufteilt. Beide Gebäudeteile werden über eine gemeinsame Heizzentrale versorgt – leider jedoch nicht so wie gewünscht. In beiden Gebäudeteilen gab es bisher keine Einzelraumregelung, sondern lediglich Handverstellräder am Verteiler, mit welchen versucht wurde, die zu schwach beheizten Bereiche mit den zu stark beheizten Bereichen abzugleichen. 

Außerdem stellte die Firma Herz & Wesch GmbH erhebliche Durchflussprobleme in mehreren Kreisen fest. Ein manueller hydraulischer Abgleich über die Durchflussanzeiger gestaltet sich auch aufgrund fehlender Verlegepläne, und somit unbekannter Rohrlängen der einzelnen Heizkreise, als äußerst schwierig. Eine heikle Ausgangssituation, die im Normalfall ausgiebige Berechnungen erfordert und dennoch nur ein schätzungsweises Ergebnis liefern kann.

Technische Entwicklungen lassen zu wünschen übrig
Das Prinzip einer beheizten Fläche ist mindestens genauso alt wie unsere moderne Zeitrechnung. Einen Fußboden zu erwärmen, steht hierbei bis heute noch immer im Vordergrund, jedoch sind die Regelung und der Abgleich dieser Systeme noch immer sehr kritische Themen. Hier gilt es, eventuelle Fehlerquellen zu finden und die Fußbodenbeheizung in neuem Glanz erstrahlen zu lassen. Kurz gesagt beinhalten diese Anforderungen einen automatischen hydraulischen Abgleich und eine bedarfsgerechte Regulierung der Heizflächen ohne großen Aufwand. In diesem Punkt unterscheiden sich Theorie und Praxis jedoch erheblich. 

Der technische Fortschritt brachte in den letzten 20 Jahren mit Produktinnovationen wie dem Durchflussmengenregler und zuletzt den „volumenstromkonstanten Ventilen“ leider keine wirklich zufriedenstellende Lösung. Die neuartigen Ventile sind zwar einfach und zeitsparend zu installieren, erfordern aber trotzdem eine aufwendige manuelle Einregulierung auf Grundlage von Plan-Berechnungen. Diese Einstellungen sind auch mit moderner Technik noch zeitaufwendig, erfordern Fachpersonal und dem ausführenden Handwerker obliegt die Haftung für eine korrekte Einstellung des Systems. Ein weiterer Schwachpunkt: Aktuelle Stellantriebe kennen nur zwei Zustände (auf/zu) und die Berechnungen der Durchflussmenge basieren auf dem ungünstigsten Fall. Damit ist der eingestellte Volumenstrom in 99 % aller Fälle im Jahresdurschnitt viel zu hoch. Darüber hinaus werden die meisten Fußbodenheizungen nur einmal bei der Installation einreguliert. Eine Anpassung an eine nach Jahren geänderte Raumnutzung oder gar bauliche Eingriffe (z. B. Raumteilung) erfolgt meist nicht mehr. Bei objektiver Betrachtung ist der hydraulische Abgleich bei heutigen Systemen weder einfach und komfortabel für den Hand­werker noch genügt er unseren Anforderungen an Energieeffizienz.


Schwachpunkte erkennen und eliminieren
Die Lösung für einen hydraulischen Abgleich der nächsten Gene­­ra­tion sollte im Wesentlichen drei Kriterien erfüllen: 
1. Zeitersparnis und Komfort bei der Installation sowie absolute Sicherheit für einen korrekten hydraulischen Abgleich für den Handwerker 
2. Verbesserung der Energieeffizienz des gesamten Systems
3. Absolute Massenmarkt-Tauglichkeit durch herstellerunabhängige Kompatibilität mit allen Systemen

Hier tritt der „EGO“-Regelantrieb als Problemlöser auf. Mit seinen Vor- und Rücklauffühlern erfasst er die Temperaturdifferenzen stetig und dank seiner künstlichen Intelligenz passt er die Volumenströme kontinuierlich an. Der hydraulische Abgleich ist somit nicht nur für den Auslegungsfall durchgeführt, sondern auch für alle Zwischenlasten. EGO regelt die Volumenströme variabel zwischen 0,2 und 3 l/min optimal angepasst. Um bei niedrigen Ventilöffnungen einem Verschmutzen des Ventils vorzubeugen, öffnet der Regelantrieb in regelmäßigen Abständen das Ventil einmal komplett, um es zu spülen. Eine Temperaturwächter-Funktion überwacht jeden Kreis und schließt das Ventil bei Überschreiten der Vorlauftemperatur >60 Grad, was durch eine rote LED angezeigt wird.

Bedarfsgerechte Regelung und optimale Anpassung an die Raumnutzung
Die „EGOs“ führen nach der Installation des Systems auf der Baustelle einen belastbaren hydraulischen Abgleich durch. Dabei schließen die neuartigen Stellantriebe den „Faktor Mensch“ bei der Heizkreis-Regulierung komplett aus. Sensoren an den Leitungen messen Temperaturunterschiede – den Rest erledigen, nach Angabe des Herstellers, KI und Mikrochip, indem sie fortlaufend die jeweils korrekte Temperaturspreizung und die entsprechende Ventilstellung berechnen.

Und das nicht nur einmalig bei der Inbetriebnahme, sondern permanent. Auf Grundlage der permanent vorliegenden Messwerte erkennt die EGO-KI die Systemumgebung selbstständig, lernt das Nutzverhalten der Bewohner und passt das gesamte Fußbodenheizsystem auch nach Jahren noch an eine Änderung der Raumnutzung oder bauliche Maßnahmen an.

Die Installation ist denkbar einfach und unterscheidet sich von herkömmlichen Stellantrieben nur in einer Kleinigkeit – durch einfaches Aufstecken der bereits vormontierten und für alle gängigen Rohrdurchmesser passenden Clips werden die Temperaturfühler an die Vor- und Rücklaufrohre angebracht. Sie benötigen weder eine spezielle Inbetriebnahme oder Parametrierung, noch weitere Zusatzkomponenten, wie zum Beispiel Router, Gateways oder eine App-Steuerung. Hierdurch differenzieren sie sich erheblich von den bereits auf dem Markt vorhandenen „Home- Automation“-Systemen.

Aus diesen Gründen wurden nun EGO-Stellantriebe als Plug-and-Play-Lösung auf jeden einzelnen Heizkreis in der Kindertageseinrichtung St. Ulrich installiert. EGO kann hier auf allen gängigen Verteilersystemen eingesetzt werden. Zudem erhielt jeder Raum noch einen eigenen Raumthermostat, sodass überall die gewünschte Raumtemperatur eingestellt werden kann. Die Kinder der Kita dürfen sich auf einen kuscheligen Rest-Winter mit gleichmäßiger Wärmeverteilung im gesamten Gebäude freuen.

Im Rahmen der neuen strawa-Datensätze für Wohnungsstationen wird der EGO-Regelantrieb zukünftig auch in der liNear Software verfügbar sein.

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