Wie gut und effektiv eine BHKW-Anlage funktioniert, hängt nicht zuletzt vom Heizkreis ab. Denn dieser muss optimal an die Temperaturen des BHKW angepasst sein, damit sich die Wärme mit möglichst kleinem Energieverbrauch bereitstellen und weiterleiten lässt. Über welche Komponenten ein Heizkreis unbedingt verfügen sollte, wie er optimal aufgebaut ist und was Sie bei der Installation des Heizkreises unbedingt beachten sollten, erfahren Sie in diesem Beitrag.

Der Heizkreis – das Herzstück einer BHKW-Anlage

Das Grundprinzip einer BHKW-Anlage ist die Kraft-Wärme-Kopplung. Diese beschreibt die gleichzeitige Energiebereitstellung von Wärme und Strom aus einem Energieträger wie bspw. Erd- oder Biogas. Für die Wärmeauskopplung ist der Heizkreis bei einer BHKW-Anlage unerlässlich. Wie Sie den Output an Wärme optimal nutzen und auf welche Komponenten dabei zu achten ist erklären wir Ihnen in den nachfolgenden Absätzen.

Ist die BHKW-Anlage aktiv, so entsteht Abwärme. Und genau die kann der Kunde auf vielseitige Art und Weise nutzen. Denn von der klassischen Nah- bzw. Fernwärmebereitstellung bis hin zur Trocknungsanlage von Klärschlamm ist der Nutzung keine Grenze gesetzt. Die Wärme stammt hierbei aus verschiedenen Wärmetauschern und wird über den Heizkreis zusammengeführt. Je nach Einbindungsart der Wärmetauscher und abhängig von den Kundenanforderungen lassen sich Vorlauftemperaturen ab ca. 80° Celsius bis über 100° Celsius erreichen. Dabei stammt die Wärme motorintern aus dem Schmieröl, dem Gemisch und dem Motorkühlwasser. Extern gelangt die gesammelte Wärme in der Anlagenperipherie über einen (oder zwei) Abgaswärmetauscher zu einem Übergabewärmetauscher und dann zum Kunden.

Leitfaden Wärmenutzung

Lesen Sie, welche Aspekte Sie bei der Wärmenutzung von Biogasanlagen beachten sollten.

Aus welchen Komponenten besteht der Heizkreis?

Damit der Heizkreis in Ihrer BHKW-Anlage optimal funktioniert und möglichst effizient arbeitet, sollte er aus drei wesentlichen Komponenten bestehen: einem Sicherheitsarmaturenbalken, einem Plattenwärmetauscher, einem 3-Wege-Ventil zur Rücklaufanhebung und einer Heizkreispumpe. Bei Bedarf kann im Rücklauf noch eine Notkühlung vorhanden sein, um bei einer teilweisen Wärmeabnahme die Eintrittstemperatur in den Motor unter dem maximalen Niveau zu halten.

So funktioniert der Sicherheitsarmaturenbalken

Der Sicherheitsarmaturenbalken ist eine Sicherheitseinrichtung, die das gesamte System des BHKWs durch Temperatur- und Drucksensoren frühzeitig vor Überhitzung und Überdruck warnt. Zudem sorgt er bei Bedarf für eine Druckentlastung. Damit er den Heizkreis bestmöglich unterstützt, sollte der Sicherheitsarmaturenbalken immer an der potenziell heißesten Stelle im ganzen System verbaut sein. Das höchste Temperaturniveau besteht in der Regel am Austritt aus dem Abgaswärmetauscher. Je nach Vorlauftemperatur – bei der im Übrigen verschiedene DIN EN Normen zu beachten sind – besteht der Sicherheitsarmaturenbalken üblicherweise aus einer doppelten Temperatur- und Drucküberwachung. Zusätzlich sollte er über ein Sicherheitsventil verfügen, das auf sechs bar(ü) ausgelegt ist. Zudem verfügt der Sicherheitsarmaturenbalken im Heizkreis über ein 3-Wege-Ventil zur Rücklaufanhebung sowie bei Bedarf über eine Notkühlung. Falls sich die Wärme nicht komplett auskoppeln lässt, sind diese beide Komponenten extrem wichtig, um das Temperaturniveau beim Eintritt in den Motor gleich zu halten.

Der Plattenwärmetauscher – darauf kommt es an

Die zweite Komponente eines gut funktionierenden Heizkreises ist der Plattenwärmetauscher. Er bildet die Schnittstelle zwischen dem Sekundärheizkreis des Betreibers und dem Heizkreis der BHKW-Anlage.

Wichtig ist, dass der Plattenwärmetauscher groß genug ist und über eine entsprechende Reserve verfügt. Nur so lässt sich die komplette Wärme vom BHKW zum Nutzer übertragen. Meist ausgelegt auf drei bis fünf Kelvin Grädigkeit, sorgt er ebenfalls dafür, dass der Heizkreis einen größtmöglichen Output an Energie generiert.

Apropos Größe – je kleiner die Grädigkeit ist, desto höher ist die Vorlauftemperatur im Sekundärkreis. Desto größer ist gleichzeitig aber auch der Wärmetauscher. Und mit zunehmender Größe steigen auch die Kosten.

Das sollten Sie bei der Heizkreispumpe beachten

Der dritte Teil für einen gut funktionierenden Heizkreis ist die Heizkreispumpe. Sie regelt die Vorlauftemperatur und sollte deswegen immer über eine Drehzahlregelung verfügen, also zum Beispiel über einen Frequenzumrichter. Durch Senkung des Volumenstroms können Sie so auch im Teillastbereich die erwünschte Vorlauftemperatur erreichen.

Dabei sollten Sie jedoch eines auf jeden Fall beachten: Gerade im Teillastbereich muss die Heizkreispumpe immer den geforderten Mindestdurchfluss für die motorinternen sowie -externen Komponenten bringen. Ansonsten besteht das Risiko, dass der Heizkreis nicht optimal funktioniert und die BHKW-Anlage nicht so effizient arbeitet, wie eigentlich möglich.

Was Sie im Zusammenhang mit dem Heizkreis Ihrer BHKW-Anlage nicht vergessen sollten, ist das Thema Isolierung. Eine BHKW-Anlage verfügt generell über viele Leitungen, die unterschiedlichsten Temperaturen ausgesetzt sind – von außen wie von innen. Jede Leitung, die eine Oberflächentemperatur von mehr als 60° Celsius aufweist, sollten Sie in der Regel isolieren. Zu diesen Leitungen zählen die Heizkreisläufe und der gesamte Abgastrakt. Immerhin herrschen an den Rohrleitungen im Vorlauf des Heizkreises üblicherweise Temperaturen von 90° bis 100° Celsius. Die Oberflächen der Leitungen im Abgastrakt können sogar bis zu 450° Celsius heiß werden.

Der Kreislauf der zweiten Gemischkühlung hingegen liegt im Normalfall und beim Großteil der Motorversionen mit etwa 40° Celsius deutlich darunter und benötigt aus diesem Grund keine Dämmung. Allerdings gibt es auch Motorversionen mit höheren Gemischtemperaturen, die dementsprechend eine Isolierung brauchen. Typische Materialien, die sich besonders gut zum Isolieren eignen, sind Mineralfaserstoffe. Für einen optimal funktionierenden und vor allem energieeffizienten Heizkreis sollten Sie das unbedingt im Hinterkopf behalten. Denn eine Isolierung minimiert den Wärmeverlust an die Umgebung drastisch.

Die richtige Wartung des Heizkreises entscheidet

Auch eine BHKW-Anlage und ihr Heizkreis brauchen Pflege. Und zwar nicht nur alle paar Jubeljahre, sondern regelmäßig. Nur so kann das System reibungslos funktionieren und effizient arbeiten.

Deswegen sollten Sie im Rahmen Ihrer Anlagendokumentation in kurzen zeitlichen Abständen, z.B. täglich oder alle zwei Tage, die Temperaturen in Ihrem System überprüfen. So können Sie Abweichungen und daraus folgende Schäden rechtzeitig erkennen und abwenden.

Außerdem sollten Sie Ihr System bei Bedarf fachgerecht entlüften und auf die Kühlwasserwechselintervalle achten, um Ihre BHKW-Anlage möglichst schonend betreiben zu können. Zudem ist es ratsam, auch die Isolierungen regelmäßig zu kontrollieren, um so die Effizienz des gesamten Systems gleichbleibend hoch zu halten.

Haben Sie die Wartung Ihrer BHKW-Anlage sowie den Heizkreis und seine drei Komponenten stetig im Blick. So fallen Ihnen Unregelmäßigkeiten direkt auf und Sie können diese sofort beheben. So steht einem Heizkreis, der effizient, effektiv und mit möglichst wenig Energieaufwand arbeitet, nichts im Wege.

Sie haben noch Fragen zum Heizkreis? Planen Sie mit uns Ihre BHKW-Anlage und lassen Sie sich fachmännisch zum Thema Heizkreis beraten.