Visualisierung / Regelungstechnik
Kontrolle und Transparenz bis in den letzten Winkel der Anlage
Die SYSBO AG ist die Schweizer Vertretung des Marktführers in Fernwärme-Leittechnik und hat diese Technologie in den Schweizer Markt eingeführt.
Die SCHNEID GmbH mit Sitz im österreichischen Graz wurde 1986 gegründet und beschäftigt derzeit etwa 60 Mitarbeiter. Schon mit Beginn des österreichischen Biomassebooms erkannte man bei SCHNEID, dass die holzbefeuerten Fernwärmeanlagen unter dem Wettbewerbsdruck von billigem Öl und Gas nur mit ausgefeilter Regelungstechnik wirtschaftlich zu betreiben sind. Mit der Entwicklung eines fernwärmetauglichen BUS-Systems und darauf abgestimmter Fernwärmeregler bekamen die Betreiber ein Werkzeug in die Hand, mit dem die Wärmeverbünde im Betrieb optimiert und der Betreuungsaufwand auf ein Minimum reduziert werden konnte.
Mittlerweile ist SCHNEID der Marktführer bei busgestützten Fernwärme-Leitsystemen und kann auf die Erfahrung von weit über 2000 realisierten Anlagen vom Micronetz bis zu Grossanlagen mit etwa 1000 vernetzten Abnehmern zurückblicken.
Neben der Fernwärme-Leittechnik fertigt SCHNEID auch hochentwickelte Regelungen für Solar-Contractoren, Erdgas-Tankstellennetze, Lüftungstechnik und Einzelraumregelungen.
Wirtschaftlicher Betrieb der Anlagen
Nah- und Fernwärmeverbünde sind meist grosse und komplexe Anlagen, die Wärme zentral erzeugen und über erdverlegte Leitungen an viele Wärmebezüger verteilen. Obwohl Erzeuger und Verbraucher oft räumlich weit auseinander liegen, ist der Wärmeverbund als eine einzige grosse Heizungsanlage zu verstehen.
Erfolgsfaktoren für den wirtschaftlichen Betrieb eines Wärmverbundes:
- Betrieb der Zentrale abhängig von den Abnehmern
- Minimierung der Wärmetransportkosten (Pumpenstrom, Isolationsverlust)
- Einfache Durchführung von Betriebsoptimierungen mit geringem Zeitaufwand
- Betriebspersonal kann per Fernwartung arbeiten
- Wärmezählerdaten stehen rechtzeitig zur Abrechnung bereit
- Übertragung und Weiterleitung von externen Betriebs- und Störmeldungen an die Zentrale
Das SCHNEID Fernwärme-Leitsystem visualisiert und protokolliert sämtliche Betriebsdaten, stellt nützliche Statistiken bereit und ist leicht zu bedienen. Es ist daher das unverzichtbare Werkzeug zum wirtschaftlichen Betrieb eines Wärmeverbundes.
Visualisierungssoftware WINMIOCS
Diese Software läuft auf einem Windows-Leitrechner (physisch oder virtuell), der über Datenbus mit den Reglern kommuniziert.
Über WINMIOCS hat der Benutzer in der höchsten Berechtigungsstufe den Vollzugriff auf alle angeschlossenen Regelungen.
Dieser Rechner wird meist von Wärmelieferanten oder Betreibern komplexer Regelungen betrieben.
Webbasiertes Visualisierungsportal SIOCS
Dies ist ein Webportal, über das auf die Daten von WINMIOCS benutzerdefiniert zugegriffen und im Webbrowser visualisiert wird.
Somit kann der WINMIOCS-Betreiber seine gesamte Anlage via Web visualisieren und/oder für einzelne Regelungen diesen Zugriff ermöglichen.
Die SYSBO AG betreibt einen SIOCS-Server, der via Internet mit den Kundenregelungen verbunden ist und kann somit jedem Kunden diesen Service anbieten.
Regelung / Visualisierung Zentrale
Die Zentrale ist das Herzstück des Wärmeverbundes. Entscheidend sowohl für die Wirtschaftlichkeit, als auch für das Emissionsverhalten ist ein optimiertes Zusammenspiel der einzelnen Erzeuger in Abhängigkeit der Verbraucher. Das MSRL-System wird nach Vorgabe des Planers individuell programmiert und visualisiert. Die meisten Regelungsaufgaben werden jedoch von vielfach bewährten und immer weiterentwickelten Programmblöcken abgedeckt. So sind z.B. verschiedene Betriebsarten für die Wärmeerzeuger im Programm enthalten und können je nach Betriebserfordernis frei gewählt werden.
Nachfolgend einige Beispiele:
Wärmeerzeuger
Diese sind meist mit einer eigenen Regelung ausgerüstet. Die funktionsentscheidende Schnittstelle wird über wenige potentialfreie Kontakte und analoge Signale realisiert. Die Betriebsdaten (sofern erzeugerseitig beigestellt) werden per Datenbus in das Leitsystem eingelesen, visualisiert und archiviert. Kesselanlagen werden üblicherweise mit Vorgabe der Feuerungsleistung und separater Ein- und Austrittsregelung betrieben.
Ergebnis: Konstante Austrittstemperatur über den vollen Leistungsbereich und verminderter Kessel-Maximalleistung, z.B. bei schlechter Brennstoffqualität.
Temperaturregelung Fernleitung
Da die Vorlauftemperatur der Fernleitung in einem eher schmalen Bereich variiert (z.B. Sommer 70°C, Winter 90°C), die Durchflussmenge aber extrem schwankt (von 0-100%), kann eine akzeptable Regelungsgüte nur mit mehreren kaskadierten Mischventilen (meist 1/3 + 2/3) erreicht werden. Die Umschaltung der Ventile (klein/gross/klein+gross parallel) erfolgt über den aktuellen Durchfluss im Fernwärmenetz.
Ergebnis: Präzise Vorlauftemperaturregelung, besonders wichtig bei temperaturempfindlichen Kunststoff-Fernleitungen.
Leistungs- und Lastmanagement
Die Leistungsvorgabe an die Wärmeerzeuger ist ein prognostizierter Mittelwert über einen frei wählbaren Zeitraum in der Zukunft auf Basis des Wärmeverbrauchs im selben Zeitraum am Vortag. Der Vortageswert wird um die Aussentemperaturveränderung/Wetterprognose korrigiert, Abweichung vom Speicher-Soll-Ladezustand und evt. Prozesswärmebedarf wird berücksichtigt.
Ergebnis: Eine geglättete Leistungsvorgabe für einen emissionsarmen und effizienten Betrieb auch bei kleinem Speichervolumen.
Automatische Abschaltung Fernleitungspumpen
Über die Buskommunkation mit den Abnehmern wird in der Zentrale auch der Betriebszustand der Abnehmer erfasst. Ist kein Abnehmer in Betrieb, wird die Fernleitungspumpe abgeschaltet.
Ergebnis: Pumpenstromeinsparung und Schonung der Pumpe(n)
Druckregelung Fernleitungspumpen
Fernleitungspumpen müssen immer zwischen der Höchst- und der Minimaldrehzahl (meist 30%) betrieben werden. Das bedeutet, dass eine Pumpe, die auf 100% Leistung ausgelegt ist, über einen Zeitraum des Jahres auf Minimaldrehzahl läuft, obwohl diese Förderleistung gar nicht benötigt wird. Hier wird mit unnötigem Stromverbrauch ein Differenzdruck aufgebaut, der an den Fernwärmventilen der Abnehmer wieder vernichtet wird.
Deshalb ist es meist sinnvoll, mehrere kaskadiert betriebene Fernleitungspumpen (z.B. 3 x 50%) einzusetzen. So wird der Regelbereich verdoppelt und es besteht volle Ausfallssicherheit beim Defekt einer Pumpe. Der notwendige Differenzdruck und somit die Drehzahl und die Anzahl der betriebenen Pumpe(n) wird über die Ventilstellung der Abnehmer ermittelt. Es wird dadurch nur soviel Wasser im Fernwärmenetz umgewälzt, dass alle Verbraucher gerade noch ausreichend versorgt werden.
Ergebnis: Minimierter Pumpenstromverbrauch bei variablen Schlechtpunkten
Regelung / Visualisierung Abnehmer
Visualisierung Abnehmer
Alle geregelten Anlagenteile werden übersichtlich visualisiert und sind per Fernwartung konfigurierbar und handschaltbar.
Die Auswertung der Daten erfolgt über frei definierbare Schreiber mit der Möglichkeit zum Datenexport als CSV-Datei.
Die Darstellung der Datenpunkte bzw. der Buttons haben folgende Bedeutung:
gelb = Wärmezähler
weiss = Ist-Werte
grau = Soll- oder Min./Max-Werte
Datenbus
Datenbus
Für die Vernetzung der einzelnen Regler mit dem Leitrechner stehen steckbare Kommunikationsmodule für folgende Bussysteme zur Verfügung:
- SCHNEID Funk-Datenbus in Mesh-Technik (Sender/Empfänger/Repeater) oder Punkt zu Punkt
- SCHNEID-Datenbus (Cu-4-Draht)
- Modbus-RTU (Cu-2-Draht)
- M-Bus (Cu-2-Draht)
- Modbus-IP (Netzwerk, LWL)
- TCP-IP (Netzwerk, LWL) - keine statische IP-Adresse erforderlich
- Profibus - in eingeschränktem Umfang.
Die unterschiedlichen Bussysteme sind nahezu frei miteinander kombinierbar (z.B. Funk/Kupferdraht/Internet). So können situationsangepasste und kostengünstige Lösungen realisiert werden. Durch die kostengünstigen Hardwaremodule besteht die Möglichkeit, zu einem späteren Zeitpunkt das Bussystem zu wechseln, ohne die gesamten Regler neu anschaffen zu müssen.
Ein weiterer wichtiger Vorteil ist, dass über den Datenbus die Reglersoftware per Fernwartung upgedatet werden kann. Dies ist z.B. notwendig, wenn nach einem Zählertausch ein geändertes M-Bus-Protokoll ausgelesen werden muss.
Der Modulregler MR12 ist ein frei programmierbares Regelungssystem, konfigurierbar für eine Vielzahl an Regelungsaufgaben in der Heizungs-, Warmwasser- und Solartechnik.
Die Basisausführung besteht aus der Bedienkonsole/CPU und dem über ein Flachbandkabel verbundenen Regler-Basismodul. Kann die Regelungsaufgabe mit dem Basismodul nicht abgedeckt werden, kann es mit folgenden Erweiterungsmodulen individuell ergänzt werden:
- Kommunikationsbasismodul mit 3 Steckplätzen für Busmodule
- Ein-/Ausgangsmodul für wahlweise 8 digitale oder analoge Eingänge und 4 analoge Ausgänge
- 3 Erweiterungsmodule für geregelte Verbraucherkreise (MR12 Standard)
- 7 Erweiterungsmodule für geregelte Verbraucherkreise (MR12 SPS)
Die häufigsten Bedienungen erfolgen über 2 analoge Drehknöpfe, detaillierte Eingaben über das leicht verständliche Menü.
Als Programmspeicher dient eine handelsübliche Micro-SD-Karte, als Temperaturfühler werden grundsätzlich PT1000-Fühler verwendet.
Der Regler wird meist in einem soliden Metallgehäuse mit Türe geliefert, kann aber auch in bestehende Schaltschränke eingebaut werden.
Der modulare Aufbau ermöglicht eine exakte Anpassung des Reglers an die individuelle Aufgabenstellung. Im Reparaturfall ist der Austausch einzelner Bauteile einfach und kostengünstig möglich.