Pilotprojekt SistemsGround Cube in Niederwinkling

Der Sistems Ground Cube ist als unterirdische Technikzentrale ausgelegt: Ein rund 25 m² großer Betonkubus nimmt die gesamte Wärmeübertragung, Hydraulik und Regeltechnik auf. Diese Bauweise reduziert den Flächenbedarf an der Oberfläche und schützt die Technik vor Witterungseinflüssen. Gleichzeitig ermöglicht das Konzept eine weitgehende Vorfertigung.

Kompakte Infrastruktur für Nahwärmenetze

Nahwärmenetze gewinnen bei der Wärmewende zunehmend an Bedeutung. Sie verbinden dezentrale Erzeuger mit Verbrauchern und erreichen hohe Effizienz. Voraussetzung ist jedoch eine robuste und präzise geregelte Übergabestation. Der Sistems Ground Cube bündelt diese Funktionen. Die Station arbeitet als zentrale Schnittstelle zwischen Wärmeerzeugung und Verteilnetz. Sie übernimmt die Übergabe der thermischen Energie, regelt Volumenströme und sichert den stabilen Betrieb. Durch die Integration aller Komponenten an einem Ort sinkt der Koordinationsaufwand bei Planung und Bau.

Die kompakte Bauweise bringt auch Herausforderungen. Der begrenzte Bauraum fordert eine hohe Integrationsdichte der eingesetzten Technik. Komponenten müssen zuverlässig zusammenarbeiten und sich einfach montieren lassen.

Hoher Zeitdruck prägte das Projekt

Das Projekt in Niederwinkling stand unter erheblichem Zeitdruck. Vergleichbare Anlagen benötigen häufig rund ein Jahr von der Planung bis zur Inbetriebnahme. Hier gelang die Umsetzung in etwa der halben Zeit. Dieses Tempo erforderte eine enge Abstimmung aller Beteiligten. Planung, Vorfertigung und Installation liefen parallel. Auch die Schnittstellen zwischen Primärseite und Nahwärmenetz mussten früh definiert werden. Die Verantwortlichen setzten deshalb auf standardisierte und vormontierte Lösungen. Die Vorfertigung spielte eine zentrale Rolle. Große Teile der Anlage entstanden bereits vor der Baustellenmontage. Dadurch verkürzte sich die Installationszeit vor Ort deutlich.

Bei der technischen Ausstattung entschieden sich die Projektpartner für eine integrierte Systemlösung. Pumpen, Armaturen und Regeltechnik stammten aus einem abgestimmten Portfolio. Diese Herangehensweise reduzierte Schnittstellen und vereinfachte die Inbetriebnahme.

KSB übernahm in diesem Projekt eine zentrale Rolle. Das Unternehmen lieferte die hydraulischen Kernkomponenten und begleitete den Planungsprozess. Dazu gehörten u. a. Inline-Pumpen der Baureihe EtaLine mit Drehzahlregelung sowie verschiedene Absperr- und Regelarmaturen. Ein wesentlicher Vorteil lag in der Bündelung der Komponenten. Statt mehrerer Lieferanten stand ein bewährtes System zur Verfügung. Das reduzierte den Abstimmungsaufwand und minimierte potenzielle Fehlerquellen.

Inline-Pumpen der Baureihe EtaLine und Armatur BOA-Systronic ePIC Bild: KSB SE & Co. KGaA

Premiere für integrierte Regeltechnik

Erstmals kam im Sistems Ground Cube die Armatur BOA-Systronic ePIC zum Einsatz. Dieses Ventil kombiniert mehrere Funktionen in einem Gehäuse. Sie vereint Regelung, Durchflussmessung und Temperaturerfassung. Zudem integriert sie Regelalgorithmen für einen optimierten Betrieb. Diese Integration zahlt sich vor allem bei begrenztem Bauraum aus. Separate Sensorik und zusätzliche Messstrecken entfallen. Gleichzeitig verbessert sich die Datenbasis für die Regelung. Betreiber können den Anlagenzustand kontinuierlich überwachen und anpassen. Die Kombination aus mechanischen und digitalen Funktionen spiegelt einen Trend in der Gebäudetechnik wider. Komponenten entwickeln sich zunehmend zu intelligenten Systemeinheiten.

Grundprinzip der Regelung

Die Regelungstechnik im Ground Cube folgt einem integrierten Ansatz, der mehrere klassische Funktionen der Fernwärmetechnik in einem eng gekoppelten System zusammenführt. Im Mittelpunkt steht die Aufgabe, Wärme aus dem Primärkreis bedarfsgerecht in das Nahwärmenetz zu übertragen und gleichzeitig einen stabilen hydraulischen Betrieb sicherzustellen. Dazu erfasst die Anlage kontinuierlich Temperatur, Druck und Volumenstrom und verarbeitet diese Messwerte direkt in den zentralen Regelkomponenten.

Die Vorlauftemperatur des Sekundärnetzes dient als führende Regelgröße. Sinkt die Temperatur unter den Sollwert, erhöht die Regelung den Durchfluss aus dem Primärkreis. Steigt die Temperatur, reduziert sie den Volumenstrom entsprechend. Diese Anpassung erfolgt über das Regelventil, das den Energieeintrag präzise dosiert. Parallel dazu sorgt die Pumpenregelung für die notwendige hydraulische Stabilität. Die drehzahlgeregelten Pumpen passen ihre Leistung laufend an den tatsächlichen Bedarf an und halten den Differenzdruck im Netz auf einem konstanten Niveau. Auf diese Weise bleibt die Versorgung aller angeschlossenen Gebäude gleichmäßig und zuverlässig gewährleistet.

Armatur mit mehreren Funktionen

Eine Besonderheit in der unterirdischen Zentrale liegt in der hohen Integrationsdichte der eingesetzten Technik. Mit BOA-Systronic ePIC kommt eine Armatur zum Einsatz, die mehrere Funktionen in sich vereint. Sie misst den Volumenstrom mittels Ultraschall direkt im Medium, erfasst Temperaturen im Vor- und Rücklauf und übernimmt gleichzeitig die Funktion des Regelventils. Darüber hinaus enthält sie integrierte Algorithmen zur Regelung und Optimierung des Betriebs. Die Regelung greift damit unmittelbar auf reale Betriebsdaten zu, ohne zusätzliche externe Sensorik oder separate Messstrecken. Das erhöht die Genauigkeit und reduziert gleichzeitig den Installationsaufwand.

BOA-Systronic ePIC sowie weitere Absperr- und Regelarmaturen Bild: KSB SE & Co. KGaA

Die Abstimmung zwischen Ventil und Pumpe spielt eine entscheidende Rolle für die Stabilität des Gesamtsystems. Beide Komponenten arbeiten nicht unabhängig voneinander, sondern greifen gezielt ineinander. Erkennt die Regelung eine Abweichung der Temperatur, ändert das Ventil zunächst seine Stellung und beeinflusst damit den Volumenstrom. Die Pumpenregelung reagiert darauf und passt die Drehzahl so an, dass der Differenzdruck im System konstant bleibt. Dieses koordinierte Verhalten verhindert Druckschwankungen und reduziert den Energieverbrauch, da die Pumpe nur die tatsächlich benötigte Leistung bereitstellt.

Über die unmittelbare Regelung hinaus nutzt das System auch Optimierungsstrategien im laufenden Betrieb. Die Anlage reagiert auf typische Lastverläufe im Tagesgang und glättet Lastspitzen, um thermische und hydraulische Belastungen zu verringern. Ein besonderes Augenmerk liegt auf der Rücklauftemperatur. Die Regelung versucht, diese möglichst niedrig zu halten, da dies die Effizienz des gesamten Wärmenetzes verbessert und die Ausnutzung der eingesetzten Energie erhöht.

Die lokale Regelung im Sistems Ground Cube übernimmt alle schnellen Stellvorgänge direkt in der Anlage. Gleichzeitig lässt sich das System in eine übergeordnete Gebäudeleittechnik einbinden. Dort erfolgten die Überwachung sowie die Anpassung von Parametern. Dieses zweistufige Konzept verbindet schnelle Reaktionsfähigkeit mit übergeordneter Betriebsoptimierung und erhöht die Betriebssicherheit.

Integriertes Konzept zeigt Stärke

Insgesamt entsteht ein eng verzahntes System, in dem Messung, Regelung und Hydraulik nicht getrennt voneinander arbeiten, sondern als integrierte Einheit ausgelegt sind. Gerade im begrenzten Bauraum des Ground Cube zeigt dieser Ansatz seine Stärken. Die Kombination aus drehzahlgeregelten Pumpen, multifunktionalen Armaturen und abgestimmter Regelstrategie sorgt für einen stabilen und gleichzeitig effizienten Betrieb des Nahwärmenetzes.

Neben der Technik spielte die Zusammenarbeit der Projektpartner eine wichtige Rolle. Die enge Abstimmung zwischen dem Systemanbieter Sistems, den Planern und KSB beschleunigte Entscheidungsprozesse. Bereits bestehende Kontakte innerhalb der beteiligten Unternehmen erleichterten die Koordination.

KSB begleitete das Projekt von der Auslegung bis zur Inbetriebnahme. Servicekräfte unterstützten die Montage und stellten den Betrieb sicher. Diese kontinuierliche Einbindung trug zur Einhaltung des engen Zeitplans bei.

Bedeutung für zukünftige Projekte

Der Ground Cube zeigt ein skalierbares Konzept für die Energieversorgung von Quartieren. Durch die Kombination aus Vorfertigung, kompakter Bauweise und integrierter Regeltechnik lassen sich Projekte schneller umsetzen. Gleichzeitig bleibt die Anlagenqualität hoch. Für die Wärmewende sind solche Ansätze relevant. Sie ermöglichen eine wirtschaftliche Erschließung neuer Wohngebiete mit Nahwärme. Auch Bestandsquartiere können von der kompakten Bauweise profitieren.

Der Beitrag von KSB liegt vor allem in der Systemintegration und der Bereitstellung abgestimmter Komponenten. Die Erfahrung aus Pumpen- und Armaturentechnik fließt hier in ein Gesamtkonzept ein. Das Projekt verdeutlicht, wie wichtig das Zusammenspiel einzelner Komponenten für die Effizienz eines Gesamtsystems ist. Das Pilotprojekt in Niederwinkling liefert ein praxisnahes Beispiel für moderne Nahwärmeinfrastruktur.

Eine Information der KSB SE & Co. KGaA, Frankenthal