Schaltung nach Schneider










Die Lösung für Geothermie
 

Großes ΔT, niedrige Rücklauftemperatur

In Wohngebäuden werden die Heizkreise für Heizung (HK) und Warmwasserbereitung (WWB) üblicherweise parallel geschaltet. Die Gesamtrücklauftemperatur ergibt sich aus einer Mischtemperatur dieser beiden Heizkreise.

Die Schaltung nach Schneider schaltet die Heizkreise dagegen hintereinander. Die Gesamtrücklauftemperatur ist das Ergebnis einer zweistufigen Abkühlung.

Für besondere Anwendungen (z.B. Geothermie) wird der Heizkreis WWB in zwei Kreise zerlegt, in eine Stufe zur WW-Vorwärmung und eine Stufe zur WW-Nachwärmung/ Erhaltung.

Die drei Stufen werden mit der besonderen Schaltung während der gesamten Heizperiode wie folgt hintereinander geschaltet:

WW-Nachwärm./Erhaltung   =>   Heizkreis HK   =>   WW-Vorwärmung

Nach der dreistufigen Abkühlung erhält man zwangsläufig ein großes ΔT und eine niedrige Rücklauftemperatur

 

Schaltung nach Schneider –
niedrigste Temperaturen im dynamischen System

Die neue Schaltung ist eine Weiterentwicklung der Grundschaltung von Franz Schneider, patentiert im Jahr 2010. Die neue Schaltung wurde 2013 zum Patent angemeldet.





Mit der neuen Schaltung ist die Hintereinanderschaltung über die gesamte Heizperiode möglich. Nachfolgende Animation zeigt die bisherige patentierte Schaltung. Hier war die Hintereinanderschaltung nur bis ca. -5 °C Außentemperatur möglich.

Versuchen Sie selbst und verschieben den roten Pfeil am Thermometer! Um zwischen Alt- und Neubau zu wechseln klicken Sie auf das Haus.



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Die Schaltung ist nicht nur in der Wirkung überzeugend. Sie verwendet ausschließlich bekannte und erprobte Bauteile. Sie ist sehr kostengünstig bei der Installation, Wartung und Instandsetzung.

 

Prinzip der Schaltung nach Schneider

Bei Versorgung von zwei Heizkreisen, gilt allgemein die Formel:

Eges = (m * cw * ΔT1) + (m * cw * ΔT2)

Die Masse m gibt die Menge des Heizwassers wieder, welches eine Pumpe beispielsweise pro Stunde fördert. Der spezifische Wärmekoeffizient cw ist konstant. Das System wird mit der Vorlauftemperatur Tges versorgt, die abgegebene Energie für den Heizkreis HK ist abhängig von ΔT1, der Energiebedarf für die Warmwasserbereitung ist abhängig von ΔT2. Strömt die gesamte Wassermenge durch beide Heizkreise, dann vereinfacht sich die Formel auf:

Eges = m * cw * (ΔT1 + ΔT2)

Die neue Schaltung verwendet einen Mischer für den Heizkreis HK. Die Pumpe fördert bei jeder Stellung des Mischers immer 100 % der Wassermenge durch den Heizkreis HK. Bei sich schließendem Mischer strömt durch den Heizkreis WWB eine auf den Faktor x reduzierte Wassermenge. Die Formel für die Energieverteilung stellt sich in Abhängigkeit der Mischerstellung wie folgt prozentual dar:

Eges = (100 % * m * cw * ΔT1) + (x % * m * cw * ΔT2)

 

Beispiel

Bis zu einer Außentemperatur von -5°C wird der gleiche Massenstrom nacheinander durch beide Verbraucher gepumpt wird, ΔT1 + ΔT2 bilden die prozentuale Energieverteilung der Heizkreise ab.

Das erforderliche ΔT2 für die Warmwasserbereitung errechnet sich aus der Gleichung:

ΔT1 = 75 % * ΔT = 12 K (aus Kennlinie HK bei -5°C) ΔT2 = 25 % * ΔT = 4 K gesamt ΔT = 16 K

Bei einer Außentemperatur von + 10 °C benötigt das MFH beispielsweise 50 % für HK und 50 % für WWB. Der Mischer steht auf Stellung 25 %

ΔT1 = 8 K (gegeben aus Kennlinie HK) ΔT2 = 25 % * ΔT = 32 K gesamt ΔT = 40 K

Bei Verwendung einer WW-Vorwärmung muss die höherwertige Vorlauftemperatur als Erhaltungsladung nur noch die Zirkulationsverluste ausgleichen, der größere Energiebedarf wird mit der nachgeschalteten WW-Vorwärmung über die geringwertigere Rücklauftemperatur gedeckt.

Im Ergebnis erhält man eine sehr gleichmäßige Leistungsverteilung ohne Lastspitzen. Bei Verwendung von Heizkesseln stellen sich während der gesamten Heizperiode extrem lange Brennerlaufzeiten ein. Dadurch erhöht sich der Wirkungsgrad zusätzlich. Bei Verwendung einer Brauchwasservorwärmung muss die Gesamtvorlauftemperatur nur knapp über der WW-Solltemperatur liegen. Auch im Sommerbetrieb werden damit extrem gute Rücklauftemperaturen erreicht. Das ΔT der Gesamtanlage stellt sich gleichzeitig auf ein Maximum ein.

Die Steuerung des Mischers könnte zum Beispiel so umgesetzt werden:

Außen-temperatur Energie HK in % Energie WWB in % TVL
gesamt
Öffnung Mischer ΔT
gesamt
-  5 °C 75 % 25 % 62 °C 100 % 16 K
+  5 °C 66 % 33 % 63 °C 40 % 30 K
+ 10 °C 50 % 50 % 63 °C 25 % 40 K
+ 15 °C 30 % 70 % 63 °C 12 % 40 K
+ 20 °C 10 % 90 % 63 °C 5 % 40 K
Sommer 0 % 100 % 63 °C ––   40 K

Erfahrungsgemäß benötigt ein durchschnittliches Wohngebäude im Jahresschnitt ca. 20 % der Gesamtenergie für die Warmwasserbereitung, im Neubau sind es ca. 35 %. Der Bedarf für die Beheizung beträgt demgegenüber 80 %, bzw. 65 %.

 

Vorteile im Überblick

  • Großes ΔT, niedrige Rücklauftemperatur
  • Die Schaltung ist nachhaltig und robust
  • ausschließliche Verwendung von bekannten und geprüften Bauteilen
  • preisgünstig bei der Errichtung, Wartung, Instandhaltung und Instandsetzung
  • Geringere Betriebskosten durch günstige Energieverbrauchswerte
    Das wird erreicht durch:
    • die niedrige Rücklauftemperatur und den hohen Brennwertnutzen
    • den hohen Jahresnutzungsgrad, erreicht durch lange Brennerlaufzeit und seltene Brennerstarts
    • den geringen Stromverbrauch, keine aufwändige Technik
  • sehr geringe Verkalkung des Warmwasserbereiters, geringer Verschleiß, lange Lebensdauer, hohe Verfügbarkeit
  • kein Komfortverzicht für den Nutzer
  • Einhaltung der Trinkwasserverordnung, Einhaltung des Arbeitsblatt DVGW W551 (Legionellen)

Die Schaltung kann mit Erweiterungen versehen werden. Die konventionelle Versorgung von weiteren vor-, nach-, oder parallelgeschalteten Mischerheizkreisen, wie z.B. Fußbodenheizung ist möglich. Fragen Sie uns nach Ihren individuellen Lösungen.

 

Einsatzmöglichkeiten

Da diese Schaltung niedrige Temperaturniveaus ausnutzt und das Auftreten von Lastspitzen vermeidet eignet sie sich für alle Wärmeerzeuger, besonders aber für

  • Nah- und Fernwärmesysteme, insbesondere bei LowEx-Systemen wie Geothermie, industrielle Abwärme, etc.
  • Öl/Gas- Heizgeräte mit Brennwerttechnik
  • Wärmepumpenanlagen
  • Wärmerückgewinnungsanlagen
  • Wärmenutzung aus Pufferspeichern, bei Biomasse oder solar beheizten Systemen
  • Kraft-Wärme-Kopplung
 

Klingt gut – aber funktioniert das auch?

Im Jahr 2007 wurde die Schneider Schaltung erstmals in einem Münchner Mehrfamilienhaus mit 20 WE verwirklicht. Wärmeerzeuger ist eine Gas-Brennwertheizung. Die Anlage läuft seit Inbetriebnahme problemlos und fehlerfrei.

Im Jahr 2010 wurden zwei baugleiche Pelletheizzentralen mit der Schneider Schaltung für zwei Wohnanlagen jeweils 60 WE errichtet. Auch hier laufen die Anlagen problemlos.

Kurven der Messung

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Der Wärmeerzeuger schaltet im Messzeitraum von 12 Stunden kein einziges Mal ab. Der Brenner fährt mit einer Temperatur zwischen 57 °C und 60 °C (orange Linie). Dabei stellt sich eine maximale Rücklauftemperatur von ca. 45 °C ein (grüne Linie), eine Brennwertnutzung ist durchgängig gegeben. Die Warmwassertemperatur (schwarz) pendelt automatisch zwischen der oberen und unteren Grenztemperatur. ΔT2, als Differenz zwischen der orangen und lila Linie, pendelt ebenso automatisch. Zu Zeiten mit hohem Wasserverbrauch stellt sich ein großes ΔT2 ein, zu Zeiten mit wenig Wasserverbrauch stellt sich ein kleines ΔT2 ein.

Zum Vergleich, Messergebnis einer konventionellen Schaltung in einem absolut identischen Objekt, benachbartes Mehrfamilienhaus, gleiches Baujahr, Modernisierung der Heizung gleichzeitig im Jahr 2007, gleiche Größe, gleiche Bauweise, etc.

Messung bei einer konventionellen Heizschaltung

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Die Messung erfolgte ebenfalls über einem Zeitraum von 12 Stunden bei einer vergleichbaren Außentemperatur. Der moderne Regler ist nach Werkseinstellung eingestellt.
Ergebnis:
Die Aufheizung des Warmwassers erfolgt zyklisch. Durch die schwankenden Lasten stellen sich zwangsläufig häufige Brennerabschaltungen ein. Man kann grob folgenden Zyklus für die Warmwasserbereitung ablesen: Der WWB ist 20 Minuten an, und dann ist der WWB für 1,5 Std aus.
Zahlenbeispiel für die Energiebereitstellung am Tag der Messung:
Warmwasser: 160 kWh/Tag
Heizung: 800 kWh/Tag
Folgende tatsächliche Leistungen werden benötigt:
Heizung: 35 kW
WWB an: 30 kW
Die häufigen Brennerstarts lassen sich damit leicht erklären. Die Last schwankt ständig und relativ abrupt zwischen (35+30) kW = 75 kW und 35 kW. Hier kommt der beste Regler ins Schwitzen!
Mein Vorschlag: Machen wir's dem Regler leichter. Der neue Standard: Schaltung nach Schneider
Im Jahr 2010 wurden zwei weitere baugleiche Heizzentralen mit der Schneider Schaltung ausgestattet. Es handelt sich jeweils um Pelletheizzentralen für ein Nahwärmenetz von jeweils ca. 60 WE. Auch diese Anlagen laufen problemlos.

Wie kann ich diese Schaltung verwenden?

Das Grundprinzip der Schaltung nach Schneider wurde im Dezember 2009 patentiert. Seit dem 07. April 2010 ist die Schaltung mit dieser Webseite veröffentlicht. Seitdem ist es möglich, die Schaltung als Lizenznehmer zu verwenden. Bei Interesse sende ich Ihnen gerne weitere Unterlagen zu oder unterhalte mich persönlich mit Ihnen. (Download Patentschrift)


Kontaktformular



 

Kontakt



Pöhlmannstraße 5, 80687 München
089/ 2032 5856; 0152/ 233 56 430

schneider@schneider-schaltung.de

 

Impressum

Zu meiner Person

Nach dem Studium der Elektrotechnik mit Schwerpunkt Energietechnik an der FH Augsburg war ich zunächst in zwei Münchner Planungsbüros tätig. Danach war ich 20 Jahre lang als Angestellter für die technische Gebäudeausrüstung des Immobilienbestandes eines Münchener Versicherungsunternehmens verantwortlich.

Seit 01.01.2013 habe ich mich selbständig gemacht und das Ingenieurbüro Dipl.Ing. (FH) Franz Schneider gegründet.

Ich bedanke mich an dieser Stelle bei allen Menschen, die mir auf vielfältige Weise geholfen haben. Ohne diese Unterstützung wäre ich nicht bis hierher gekommen. Danke!