Steuerung der Komponenten
Zentrale Systemregler für Solare Kühlung
Die Anforderungen an Klimaanlagen wachsen kontinuierlich, denn diese sollen nicht um jeden Preis einfach nur kühlen. Energieeffizienz, zukunftsweisende „grüne“ Technologien und einfache Bedienbarkeit bei geringem Wartungsbedarf sind zentrale Anforderungen im wachsenden Markt der Klimatisierung. In diesem Zusammenhang verdient der Bereich der Solaren Kühlung besondere Beachtung, bei der der optimierten Steuerung der Systemkomponenten eine große Bedeutung zukommt.
Die technischen Grundlagen aktueller und umweltfreundlicher Klimasysteme sind vielfältig: Thermische Kühlung mit Solarthermie, Blockheizkraftwerk-Abwärme, Fern-/Nahwärme, Biomasse oder Prozessabwärme, die neben der Kühlung auch zu einer deutlichen Reduktion des Energieverbrauchs und der CO2-Emissionen führen. An der Spitze umweltfreundlicher Systeme steht das „Solar Cooling“. Bei Solar Cooling-Systemen wird der größte Anteil der elektrischen Energie für den Betrieb des Gesamtsystems aus Pumpen, zugehörigen Kreisläufen und Ventilatoren des Rückkühlers benötigt. Die elektrische Energieaufnahme der eigentlichen Absorptions- bzw. Adsorptionskältemaschinen selbst ist dagegen vergleichsweise klein.
Die Steuerung macht den Unterschied | Bei der Minimierung der insgesamt benötigten Energie und der Optimierung der Effektivität und Wirtschaftlichkeit des Klimasystems kommt der Steuerung eine entscheidende Funktion zu. SolarNext (www.solarnext.de) hat eine Steuerungseinheit entwickelt, die durch ideale Regelung und intuitive Benutzerführung Cooling Kits wirtschaftlich und energetisch optimiert. Bisher setzte man in Solar Cooling-Systemen auf diverse Einzelregler, zum Beispiel für die Solaranlage, die Kältemaschine, den Rückkühler sowie für die Kälte- und Wärmeverteilung. Solche Systeme sind sowohl in der Anschaffung als auch im Betrieb kostenintensiv, wobei die einzelnen Regler zudem nicht immer optimal zusammenarbeiteten. Die Alternative war bisher eine teuere Speicherprogrammierbare Steuerung (SPS), die bei jedem Einsatz neu programmiert und abgestimmt werden musste.
Viele Varianten in einem Controller | Um die Systemregelung zu vereinfachen, hat SolarNext seit 2007 den „chillii System Controller HC“ (Heating und Cooling) entwickelt, der nach der Testphase zur Intersolar 2009 auf dem Markt eingeführt wurde. Eine weitere Variante ist der bereits verfügbare „Controller H“, der für komplexe thermische Heizsysteme konzipiert ist.
Diese zentrale Steuerung gehört zu den ersten Systemreglern für thermische Kühl- und Heizsysteme, mit dem umfangreiche Hydraulikvarianten (mehr als 43 Mio.Varianten) durch ein einziges Gerät regelbar sind. Über den komfortablen Touchscreen und den integrierten Einrichtungsassistenten können selbst umfangreiche Hydrauliken schnell und einfach abgebildet werden. Komfort- und Ecofunktionen ermöglichen dem Anlagenbetreiber Anteile und Grenzwerte bevorzugter Energiequellen zu definieren, ohne auf Komfort bei der Klimatisierung zu verzichten.
Der Controller verbindet Systemeffizienz durch bedarfsgerechte Energieerzeugung mit der optimalen Nutzung regenerativer Energiequellen. Dabei verfügt der Systemregler als mikroprozessorgesteuerter Hocheffizienzregler für solare bzw. thermische Kühlsysteme mit einer Leistungsaufnahme von maximal 14 W über zahlreiche Ein- und Ausgänge für Sensoren und Aktoren, Standard-Schnittstellen (Ethernet, CAN-Bus, SD-Karte) zur Wartung, Datenaufzeichnung und -übertragung sowie einen beleuchteten Touchscreen, der eine einfache Bedienung in jeder Umgebung ermöglicht.
„Mit der Entscheidung, die Entwicklung eines zukunftsweisenden Controllers zu forcieren, wurden vor zwei Jahren die richtigen Weichen für eine erfolgreiche Produktentwicklung gestellt“, so Frank Molter, Vorstand der SolarNext AG.
Ein System – viele Einsatzmöglichkeiten | Ergänzt wird die Familie der „chillii System Controller“ um System-Varianten, die speziell für Heizanwendungen in Ein- und Mehrfamilienhäusern, gewerblichen Gebäuden, für Nahwärmenetze und in Energiezentralen als „Controller H“ (Heating Version) zur Verfügung stehen und dieselben Vorteile bei der Bedienung und technischen Steuerung mitbringen.
Um den „System Controller“ in der Praxis auf Herz und Nieren zu prüfen, wurde dieser 2008 im Bürogebäude der Hightex GmbH in Rimsting installiert. Das solare Kühlsystem umfasst 34 m² Vakuumröhren- und 37 m² Flachkollektoren, eine „chillii ESC15“-Wasser/LiBr-Absorptionskältemaschine von EAW sowie einen Nasskühlturm, zwei je 1000 Liter fassende Warmwasserspeicher und einen 1000 Liter-Kaltwasserspeicher.
Dabei wurden die ehemals vier separaten Regelungssysteme für Solaranlage und Wärmespeicher, Hilfsheizung und gemischten Heizkreis, der gemischte Heiz-/Kühlkreis sowie die Kältemaschine und der Nasskühlturm durch den „chillii System Controller HC“ zusammengeführt.
Verbesserung der Effizienz | Alle Ausgänge (Pumpen, Ventilator) wurden getaktet bzw. drehzahlgeregelt. Die neue Hydraulik entspricht dem neuesten Stand der Cooling Kits und gewährleistet damit eine robuste und effiziente Anlagentechnik. So konnte beispielsweise der elektrische COP (Coefficient Of Performance) der Anlage von ehemals 3-4 auf 6-7 deutlich verbessert werden. In der Anwendung hat der „System Controller“ unter Beweis gestellt, dass er im Zusammenhang mit der optimierten Hydraulik der Cooling Kits zu einer deutlichen Verbesserung der Gesamteffizienz von Solar Cooling-Systemen beiträgt, so Sven Saulich, Head of Engineering und Projektverantwortlicher der Controller-Entwicklung. So wird eine deutliche Senkung der Betriebskosten und ein hoher solarer Deckungsgrad (>70 %) erzielt. Der Systemregler wurde von den Prototypen im Jahr 2007 erfolgreich in die Vorserie 2008/2009 bzw. in die Serie 2009 überführt.
Auf der Fachmesse Intersolar in München ist das System vom 9. bis 11. Juni 2010 in Halle C2, Stand 279 zu begutachten.
