Smarte Ventile für Einsparungen und Effizienz

Statische Ventile sind seit Jahrzehnten der Regelungsstandard in Heizsystemen, Lüftungs- und Klimaanlagen (HLK). Sie sind für den hydraulischen Abgleich meist auf Volllast ausgelegt, auch wenn Energiesysteme in der Praxis – bis zu 90 % der Betriebszeit – unter Teillast laufen. Das führt zu Ineffizienzen im Betrieb, zu einem hohen Energieverbrauch und mitunter auch schlechterem Raumklima.

Durch die Digitalisierung werden nun auch Komponenten in der Gebäudetechnik smart und für die Fachanwender auch von der Ferne aus angreifbar. Das betrifft Sensoren ebenso wie Aktoren – und im besten Fall Technik, die beides vereint. Im März 2019 erstmals vorgestellt, bietet Siemens Smart Infrastructure mit »Intelligent Valve« selbstoptimierende, dynamische Ventile für den HLK-Bereich.

Die Geräte kontrollieren den Durchfluss, messen Temperatur und Leistung und passen ihre Einstellungen automatisch an den aktuellen Bedarf des Verbrauchers an. Über die Cloud-Anbindung des Ventils können Techniker direkt online unterstützen und relevante Daten einsehen – ohne vor Ort zu sein.

Wärmemengenzähler gab es auch zuvor in der Gebäudetechnik, erklärt Georg Bayer, Portfoliomanager bei Siemens Österreich. »Wir haben hier aber die eine sinnvolle, direkte Verknüpfung von Ventil und Energiemonitoring, die sich auch nahtlos in Gebäudemanagementsysteme fügt.« Die Controller-Box des Ventils überwacht den Energiefluss und optimiert mit dem ständigen Monitoring der Rücklauftemperatur auch selbstständig die Effizienz der Anlage.

Um den engen Raumverhältnissen, wie sie häufig bei Sanierungen und Umbauten vorkommen, gerecht zu werden, ist die Montage der intelligenten Ventile sehr flexibel, betont Bayer. Indem beispielsweise der Ultraschall-Durchflusssensor im Vorlauf und das Ventil im Rücklauf montiert werden, wird Einbauraum gespart. Die Elektronik ist – egal ob bei einem Ventil mit Gewindeanschluss oder einem Flanschventil – komplett austauschbar und baugleich.

»Damit sind etwaige künftige Wartungsfälle einfach handzuhaben. Das Ventil ist im Vergleich mit herkömmlichen, rein mechanischen Modellen und zusätzlicher Energiezählung mitunter sogar kostengünstiger«, argumentiert der Experte. Ventile mit dynamischer Durchflussregelung bieten ein Einsparungspotenzial von bis zu 25 %. Das Intelligent Valve bietet durch die Optimierung der Rücklauftemperatur noch zusätzliche zirka sieben Prozent oben drauf.

Abstimmung auf Nutzung

Oft werden bei der Einstellung von Regelventilen und Strangregulierungsventilen für den hydraulischen Abgleich falsche Annahmen getroffen. »Eine Anlage bereits bei der Inbetriebnahme für einen längere Laufzeit optimal einzustellen, ist schlichtweg unmöglich. Meist ist das später die Aufgabe des Haustechnikers, des lokalen Installateurs oder eines Partners im Energiecontracting«, beobachtet Bayer auch einen Wandel in der Branche hin zu dynamischeren Services wie etwa Anlagenoptimierungen.

Denn bei wechselnden Bedarfen – etwa bei Verkaufsflächen in einem Shoppingcenter – ändern sich auch die Energielasten sowohl beim Wärmeverbrauch als auch die Anforderungen bei den Lüftungsanlagen.

Wird während des Lebenszyklus eines Gebäudes die Dämmung der Fassade oder die Nutzung von Räumen geändert, so kann das Ventil über Fernzugriff durch die Gebäudeleittechnik oder direkt über eine kostenlos angebotene App angepasst und die optimalen Werte eingestellt werden.

Bild oben: Georg Bayer, Siemens: »Eine Anlage bereits bei der Inbetriebnahme für einen längere Laufzeit optimal einzustellen, ist schlichtweg unmöglich.«

Das Intelligent Valve wurde erstmals im März 2019 präsentiert. Seitdem wurden die Cloud-Fähigkeiten weitreichend erweitert. Zusätzliche Funktionen können jederzeit aus der Cloud geladen werden, die Ventile bleiben immer aktuell. Mit ihnen werden im »Building Operator«, der Cloud-Applikation von Siemens, Berichte mit Ventileinstellungen und Energieverbrauchswerten erstellt, die für Anlagenabnahmen und Energiemonitoring verwendet werden.

Sind die Ventile in das Gebäudemanagementsystem – zum Beispiel »Siemens Desigo« – eingebunden, sind sie leicht an veränderte Betriebsbedingungen anpassbar – zum Beispiel, um automatisierte Funktionstests oder energieoptimierende Lösungen im Nachhi­nein auf die Ventile zu laden.

Umfangreicher Einsatz

Aktuell bauen Siemens-Techniker knapp 50 Intelligent Valves in die Haustechnik eines 5-Sterne-Hotels in Tirol, um die Energieeffizienz des gesamten Betriebs mit den gewonnenen Erkenntnissen aus dem Energiemonitoring zu steigern.

In einem weiteren Projekt mit dem Krankenhaus St. Johann in Tirol werden im Zuge des Umbaus eines Energiespeichers alle Verbrauchsstellen mit ihrem tatsächlichen Energiebedarf eruiert. Die ältesten Teile des Gebäudekomplexes stammen aus den 70er-Jahren. Energiesysteme wurden damals oft zu groß dimensioniert. Mit der Intelligent Valve werden Geräte nur mit so viel Energie versorgt, wie sie im Moment wirklich brauchen.

Die neuen Siemens-Ventile können auch die Betriebssicherheit und die Verfügbarkeit von Anlagen erhöhen. Durch das ständige Monitoring der Parameter Durchfluss, Temperatur und Leistung werden Verschlechterungen im System schneller erkannt. So kann beispielsweise mit einer rechtzeitigen Wartung etwa bei einem zunehmend verstopften Filter einem Komplettausfall vorgebeugt werden.

Auch wird der angepeilte Wirkungsgrad eines Brennwertkessels oder eines Blockheizkraftwerks nur dann erreicht, wenn auch die Ventile der Verteilhydraulik optimal eingestellt um eine niedrige Anlagenrücklauftemperatur zu gewährleisten – ein weiterer Grund, auf smarte Gebäudetechnik zu setzen.

Energieeffizienz bei Gebäuden spart nicht nur Geld, sondern ist auch gut für die Umwelt. Wo auch immer auf Ressourcenschonung und auf die Reduzierung von CO2 geachtet wird, dort ist das Intelligent Valve ein kleiner, aber ungemein kräftiger Hebel.