S﻿marter regeln auf der Feldebene

17.09.2019 | Veröffentlicht in Ausgabe 09-2019

1 Die dezentralen LTG-Lüftungs- und Klimageräte lassen sich mit einer dezentralen Regelung (rechts) deutlich preiswerter regeln als mit einer Gebäudeleittechnik (links). Ob die dezentrale Lüftung und Klimatisierung insgesamt günstiger ist als eine Zentralanlage, lässt sich mit dem System Finder (Bild 4) ermitteln. - © Bild: LTG — © Bild: LTG

1 Die dezentralen LTG-Lüftungs- und Klimageräte lassen sich mit einer dezentralen Regelung (rechts) deutlich preiswerter regeln als mit einer Gebäudeleittechnik (links). Ob die dezentrale Lüftung und Klimatisierung insgesamt günstiger ist als eine Zentralanlage, lässt sich mit dem System Finder (Bild 4) ermitteln.

Vernetzte Intelligenz auf der Feldebene soll das Lüften und Klimatisieren wirtschaftlicher machen: Zusammen mit dezentralen Luft/Wasser-Systemen ermöglicht ein dezentrales Regelungssystem im Gebäude, die Luftmengen und
den Wärme- bzw. Kälteeintrag bedarfsgerecht zu steuern und die Komfortklimatisierung noch kostengünstiger zu gestalten, sagt Wolf Hartmann, Vorstandsvorsitzender der LTG Aktiengesellschaft.

Kompakt informieren

Mit LTG Connected Intelligence wird die Regelungsintelligenz für die dezentralen Lüftungs- und Klimageräte von LTG von der GLT in die Feldebene verlagert.
Die dezentrale Regelung kann eine nutzungsorientierte Bedarfslüftung und innovative Regelungskonzepte kostengünstig und ohne Gebäudeleittechnik umsetzen.
Ein auf dezentralen Geräten basierendes Lüftungskonzept lässt sich leichter an eine veränderte Raumnutzung oder Raumaufteilung als ein
Zentralluft-System anpassen.
Mit dem SystemFinder von LTG können ca. 80 unterschiedliche Klimatisierungskonzepte bezüglich ihrer Gesamtkosten über eine Nutzugsdauer von 20 Jahren verglichen werden.

Jahrzehnte lang galt leistungsfähige Gebäudeleittechnik (GLT) als Schlüssel zu einem geringeren Energieverbrauch. Doch Wolf Hartmann 2, Vorstandsvorsitzender der LTG Aktiengesellschaft, ist sich sicher, dass nun Zeit ist, umzudenken. Für energieeffizientere Bürogebäude oder beispielsweise Schulen müssten Lüftungs- und Klimaanlagen detaillierter gemanagt werden. Dazu müssten aber noch mehr Sensoren und Aktoren in die Regelung eingebunden werden, sagt er. Das Resultat: „Bei einer Gebäudeleittechnik stiege der Vernetzungsaufwand erheblich, was die Wirtschaftlichkeit des Gesamtsystems schmälern und es anfälliger für Störungen machen würde.“

Das Ideal: die raumweise Regelung

Die Zunahme der zu berücksichtigenden Datenpunkte resultiert aus dem Wunsch, Räume mit genau den richtigen Luft- und Wärmemengen zu bedienen und Energieverschwendung zu vermeiden. „Die konsequente Bedarfslüftung bzw. -klimatisierung bedeutet kleinere Regelzonen. Idealerweise ist jeder Raum eine eigene Regelzone. Und pro Zone sind typischerweise mindestens ein Temperaturfühler, ein Luftqualitätssensor und ein Bediengerät auszulesen, um die Luft- und Wärmemengen innerhalb der Zone optimal zu steuern“, so Hartmann.

An der Vielzahl der Sensoren und Aktoren führe bei einer echten Bedarfslüftung also kein Weg vorbei. Bei einer GLT-Lösung wäre eine deutliche Erhöhung der Datenpunkte und der damit verbundenen Kosten die Folge. Doch ohne wirtschaftlichen Vorteil lässt sich eine Bedarfslüftung bzw. -klimatisierung wesentlich schwieriger etablieren. Hartmann: „In Zukunft brauchen wir also Lösungen, mit denen sich die Bedarfslüftung bzw. -klimatisierung preisgünstiger umsetzen lässt.“

Dezentral lüften, dezentral regeln

LTG sieht in der konsequenten Dezentralisierung die passende Alternative. Das Stuttgarter Unternehmen baut seine Palette dezentraler Lösungen für das Lüften und Temperieren seit Jahren aus. Die wichtigsten Produkte sind Fassadenlüftungsgeräte (für Bürogebäude zum Beispiel die Serie FVP mit dem System PulseVentilation 3 oder für Schulen die Geräte FVS Eco₂School) und die Ventilatorkonvektoren-Serie FanPower. Die FVP-Geräte gestatten eine pulsierende Luftbewegung – quasi ein Ein- und Ausatmen des Gebäudes. „Mit diesen dezentralen Geräten lässt sich eine Bedarfslüftung in der Regel einfacher und kostengünstiger als mit einer Zentrallüftung umsetzen“, verspricht der LTG-Chef.

Langfristige Vorteile beim Betrieb

Was angesichts der vielen erforderlichen dezentralen Geräte auf den ersten Blick paradox erscheint, wird nach der Betrachtung der Lebenszykluskosten plausibel, denn den höheren Gerätekosten bei der dezentralen Lüftung und Klimatisierung stehen durchaus Ersparnisse gegenüber. Hartmann erläutert, welche versteckten Kosten zum Beispiel die Lüftungskanäle einer Zentrallüftung mit sich bringen:

„Ein Lüftungsnetz muss nicht nur installiert und gewartet werden. Es kostet auch Platz, sodass die vermietbare Fläche oder die Deckenhöhen eingeschränkt werden. Und es benötigt erheblich mehr Energie für den Lufttransport.“ Es erfordere deutlich mehr Strom, den Widerstand des Kanalnetzes zu überwinden, als die Ventilatoren der Fassadenlüftungsgeräte zu betreiben. „Ein Fassadenlüftungsgerät profitiert von kurzen Luftwegen“, erläutert er. „Deshalb lassen sich etliche hundert Kubikmeter Luft pro Stunde mit wenigen Watt Hilfsenergie bewegen. Und trotzdem muss man bei unseren FVP-Geräten nicht auf eine hocheffiziente Wärmerückgewinnung verzichten, die zudem ohne Bypass unterbrechungsfrei auch bei niedrigsten Temperaturen funktioniert.“

SystemFinder vergleicht 80 Konzepte

Dass sich dezentrale Lüftungs- und Klimageräte nicht nur bei Bestandsimmobilien mit Platzrestriktionen oder bei einer teilweisen maschinellen Lüftung lohnen, macht LTG mit seinem SystemFinder 4 transparent. Das Tool berücksichtigt dazu die architektonischen Daten, den Standort, die Heiz- und Kühllasten, die Anforderungen an das Be- und Entlüften, die geforderte akustische Qualität, die Ansprüche an den Klimatisierungskomfort sowie viele weitere Angaben und errechnet auf Basis dieser Informationen für über 80 verschiedene Lüftungs- und Klimatisierungskonzepte, z. B. Fensterlüftung, zentrale Systeme, Anlagen mit Betonkernaktivierung und dezentrale Lösungen – die Total Cost of Ownership über einen Nutzungszeitraum von 20 Jahren.

Der auf Schwarm-Intelligenz basierende Algorithmus der Optimierungssoftware analysiert die Investitions-, Sekundär- und Wartungskosten, den Energie- und Platzbedarf und andere Werte. So lassen sich die Lösungen mit den niedrigsten Investitions- und Betriebskosten leicht identifizieren. Hartmann erinnert sich an die ersten Ergebnisse, als LTG den SystemFinder mit Daten typischer Bürobauten hat rechnen lassen: „Es hat sogar uns überrascht, wie oft dezentrale Komponenten Bestandteil der günstigsten Klimatisierungskonzepte sind.“

Neue Gerätefamilie senkt MSR-Kosten

Noch bis vor Kurzem mussten dezentrale LTG-Geräte für eine Bedarfslüftung auch von der GLT angesteuert werden, doch mit LTG Connected Intelligence hat das Unternehmen eine MSR-Gerätefamilie geschaffen, die ganz autonom agieren kann 5. „Connected Intelligence verlagert die Intelligenz von der Gebäudeleittechnik auf die Feldebene“, erklärt Hartmann die Idee hinter dem Regelungssystem. Das eröffne ein großes Sparpotenzial. LTG bietet die dezentrale Regelung für die hauseigenen Fassadenlüftungsgeräte, dezentralen Schullüftungsgeräte und Ventilatorkonvektoren an.

Die Modbus-fähigen Regler können in ihrer Regelzone die Temperatur-, CO₂- oder VOC-Sensoren sowie die am Bediengerät eingestellte Wunschtemperatur auslesen und die zum Lüften und Klimatisieren installierten LTG-Geräte ansteuern. In jeder Steuerplatine sind die Regelkreise für Raumtemperatur und Luftqualität sowie komfort- und energieoptimierte Regelszenarien für das jeweilige Gerät bereits werkseitig integriert und verifiziert.

Die Regelung und Steuerung der Ventilatoren und Ventile geschieht auf Feldbus-Ebene. Der Installationsaufwand ist entsprechend gering, was die MSR-Kosten deutlich senkt. „Im Vergleich zu einer klassischen GLT-Anbindung können die Kosten im Idealfall mindestens halbiert werden, ganz abgesehen vom Aufwand für die Fehlerbeseitigung vor Ort“, sagt Hartmann.

Neue Raumaufteilung leicht realisierbar

Gehören mehrere dezentrale Lüftungsgeräte oder Fancoils zu einer Regelzone, lassen sie sich mit Connected Intelligence im Verbund betreiben. Dann agiert ein Regler als Master und managt die anderen Geräte der Zone, die Slaves. Eine GLT ist also nicht erforderlich, um eine Bedarfsklimatisierung mit dezentralen Geräten umzusetzen. Connected Intelligence kann der GLT aber Statusdaten oder Störungsmeldungen senden. Für diese Transparenz genügt es bereits, den Masterregler jeder Zone an die GLT anzubinden, was erheblich preiswerter als die Vernetzung aller Sensoren und Aktoren ist.

Hartmann weist auf einen besonderen Vorteil der dezentralen Technik hin: „Dezentrale Lüftungsgeräten und die dezentrale Regelung lassen sich leicht einer neuen Raumaufteilung anpassen, ohne dass auf die individuelle Bedarfslüftung verzichtet werden muss.“ Wird beispielsweise ein Großraumbüro mit FVP-Geräten in Zweier-Büros aufgeteilt oder ein Ruhearbeitsraum abgeteilt, sei dies einfach möglich. Denn typischerweise werden die dezentralen Geräte in einem Bürogebäude in jeder zweiten Achse positioniert.

Eventuell müssen zum Beibehalten der pulsierenden Lüftung Überstromöffnungen in den neuen Wänden vorgesehen werden. Ansonsten beschränkt sich der Aufwand auf das Umprogrammieren der dezentralen Regler. „Eine Zentralanlage an eine neue Raumaufteilung so anzupassen, dass eine raumweise
Bedarfslüftung weiterhin möglich ist, wäre
ungleich schwieriger.“