Technische Hintergründe: Die optimale Pumpenlaufzeit

Technische Hintergründe: Die optimale Pumpenlaufzeit

Welcher Abschaltzeitpunkt kann in einem Zirkulationsintervall als optimal angesehen werden? Manche unserer Kunden sind der Meinung, die Zirkulationspumpe soll doch möglichst früh wieder abgeschaltet werden - am besten sofort in dem Moment, wenn man an der rückführenden Zirkulationsleitung eine erste Erwärmung spüren kann. Sie sind enttäuscht, dass die Pumpe danach immer noch weiter läuft, vielleicht sogar noch einige weitere Minuten.

Ist da am Gerät etwas nicht in Ordnung? Kann es die Erwärmung nicht richtig detektieren?
Doch, es kann. Die Erwärmung wird sofort erkannt, auch wenn noch keine Reaktion sichtbar ist. Das heiße Wasser ist aber keine Modelleisenbahn, die durch die Rohrleitung wie durch einen Tunnel fährt und nach einer bestimmten Fahrzeit am Ende des Rohres ankommt.

Ist das Rohrsystem abgekühlt und wird jetzt die Zirkulationspumpe eingeschaltet, so strömt eine "Warmfront" in die Warmwasserleitung. So, wie sie vorankommt, kühlt sie sich aber auch schnell wieder ab, weil sie doch ihre Wärme an das kalte Rohr abgibt, um es zu erwärmen. Hat diese Front nun die ganze Rohrlänge durchlaufen, so hat sie sich auf diesem Wege "abgeschliffen" ist also jetzt sehr viel flacher und verzögert in ihrem Temperaturverlauf. Stoppt man jetzt die Zirkulation, so kühlt sich das im Rohr befindliche Wasser schnell noch weiter ab, denn die Rohrleitung ist noch nicht durchgewärmt. Im Ergebnis kommt in diesem Moment höchstens mäßig warmes Wasser aus dem Hahn.

... Ja, aber wenn bereits die Zirkulationsleitung mäßig warm ist, dann muss doch die Warmwasserleitung schon richtig heiß sein?
Kann sein, muss aber nicht und hängt sehr von der Spezifik der jeweiligen Anlage ab. Ein zuverlässiges Seriengerät wie der CIRCON ist so konzipiert, dass es alle spezifischen Eigenschaften einer Warmwasseranlage selbständig erkennt und sich optimal darauf einstellt. Zum Beispiel gibt es auch verzweigte Anlagen, die hydraulisch nicht optimal abgeglichen sind, so dass die Fließgeschwindigkeit und damit die Erwärmungsgeschwindigkeit unterschiedlich auf verschiedene Zweige verteilt sind. Bei zu frühem Zirkulationsstopp könnten dann einige Verbrauchsstellen immer noch kalt sein. Das wollen wir nicht, müssen solche Fälle also erkennen können.

Im CIRCON kommt zur korrekten Detektion ein patentiertes Verfahren zum Einsatz, dass sich vereinfacht so beschreiben lässt: Überwacht wird der zeitliche Verlauf der Rücklauftemperatur an der Zirkulationsleitung. Einige Zeit nach dem Einschalten der Zirkulationspumpe steigt diese Temperatur stetig an, wobei die Anstiegsgeschwindigkeit anfangs größer wird (zunehmend schnellere Erwärmung) und später wieder absinkt. Der Zeitpunkt der schnellsten Temperaturerhöhung ist nun das Kriterium für die optimale Pumpenlaufzeit. Der Mathematiker nennt dies einen Wendepunkt des Temperaturverlaufs. Besonders in verzweigten Systemen kann es nun nacheinander mehrere solcher Wendepunkte bei örtlich maximaler Anstiegsgeschwindigkeit geben, weil "verteilte Warmfronten" zu unterschiedlichen Zeiten im Rücklauf eintreffen. In diesem Fall gilt der zuletzt beobachtete Wendepunkt. Zum Schluss wird die so ermittelte optimale Pumpenlaufzeit noch auf ca. 2/3 reduziert, um die richtige Einzellaufzeit der Pumpe zu bestimmen. Schließlich soll doch die vollständige Erwärmung der Warmwasserleitung erreicht werden, nicht aber die der Zirkulationsleitung, die allgemein einen kleineren Rohrquerschnitt, also eine größere Fließgeschwindigkeit aufweist, also ein geschätzte Drittel der Gesamtumlaufzeit.

Wie kann man eine Zeit reduzieren, die gerade verstrichen ist? Kann man natürlich nicht. Deshalb wird die optimale Pumpenlaufzeit nicht bei jedem Zirkulationszyklus einzeln bestimmt, sondern nur anhand beispielhafter Zyklen in großen zeitlichen Abständen, die dann zu diesem Zwecke etwas länger laufen als sonst. Die so gemessenen und zu einem aktuell gehaltenen Mittelwert verrechneten optimalen Laufzeiten dienen dann als Timer-Wert für alle anderen Zirkulationsintervalle.

Übrigens wird eine (scheinbar) um einige Minuten zu lange Zirkulationszeit bezüglich ihrer Energieverluste häufig überschätzt. Besonders wenn man bedenkt, dass ohnehin in dieser Zeit oder kurz danach Warmwasser gezapft wird, ist der Einfluss einer gewissen "Nachlaufzeit" energietechnisch kaum nachweisbar. Auch das Argument, die Schichtung in Wärmespeichern unnötig zu zerstören, ist eher theoretischer Natur, weil die Verwirbelung durch nachströmendes Kalt- oder Zirkulations-Wasser nachweislich so stark ist, dass sich die Schichtung anschließend sowieso neu aufbauen muss.

Zusammenfassend kann man feststellen, dass in keiner anderen Zirkulationssteuerung eine bessere automatische Optimierung der Laufzeitintervalle stattfindet, als im Zirkulationscontroller CIRCON. Die Praxistauglichkeit wurde in zahlreichen messtechnisch überwachten Langzeittests an Anlagen mit unterschiedlichster Ausstattung und Charakteristik nachgewiesen.