Heizungs-ABC: Was ist eine Heizungskaskade?

Im heutigen Kapitel unseres Heizungs-ABC erklären wir euch den Begriff Heizungskaskade. Er begegnet uns beim Heizen mit Erneuerbaren Energien immer wieder: Zum Beispiel lassen sich die Pufferspeicher bei einer solar unterstützten Heizung in Kaskade schalten (sogenannte Pufferkaskade). Und auch Pelletkessel lassen sich in einer Kaskade betreiben. Was eine solche Kaskade ist und was sie bringt, das erfahrt ihr hier.

Was ist eine Kaskade?

Der Begriff “Kaskade” kommt aus den romanischen Sprachen. Im Französischen und Italienischen steht er für “Wasserfall”, wobei meist ein stufenweise künstlich angelegter Wasserfall gemeint ist, wie er in Parks oder Landschaftsgärten häufig anzutreffen ist.

Was ist eine Heizungskaskade?

Im technischen Rahmen bedeutet Kaskadierung, dass mehrere baugleiche Geräte, Module oder Baugruppen miteinander verschaltet (auch: verkettet) werden. Wobei die Verbindung zwischen den einzelnen Geräten einseitig gerichtet ist. In der Heizungstechnik geht es beim Kaskadieren also um die Hintereinanderschaltung (in Reihe geschaltet) oder auch Parallelschaltung von mehreren Wärmeerzeugern, zum Beispiel Heizkesseln (Pelletkessel, Hackschnitzelkessel, Gasthermen). Ebenso lassen sich Puffer zur Wärmespeicherung kaskadieren.

Was bringt eine Heizungskaskade?

Ziel einer solchen Kaskadierung von Heizungen ist es, eine höhere Wirkung beziehungsweise Leistung zu erzielen, als es mit nur einem einzelnen Gerät möglich wäre.

Die Heizungskaskade hat zudem den Vorteil, dass sich mehrere einzelne, baugleiche und kleinere Geräte oftmals besser in den oft sehr engen, weil ursprünglich für nur einen Wärmeerzeuger ausgelegten Heizungskellern oder Technikräumen unterbringen lassen als ein großes. Zumal der Aufbau der Heizungskaskade vergleichsweise flexibel erfolgen kann.

Aufgrund der gleich zu beschreibenden Funktionsweise einer Heizungskaskade ergibt sich darüberhinaus ein sehr variabler Leistungsbereich bei der Wärmeerzeugung. Das macht die Heizungskaskade besonders effizient, denn ihre Wärmeerzeugung lässt sich genau an den Heizwärmebedarf der Wärmeverbraucher (Warmwasser und/oder Raumwärme) anpassen. Diese stufenlose Anpassung an den Wärmebedarf nennen Fachleute auch modulierender Betrieb. Der erlaubt es, dass die Heizkessel über lange Zeitabschnitte im optimalen Leistungsbereich laufen können. Das viel Energie verbrauchende “Takten”, also das häufige  An- und Ausspringen der Heizgeräte im Teillastbereich wird gemieden, so dass auch die damit oft verbundene zu hohe Wärmeabgabe an die Heizungsanlage gespart wird. Insgesamt betrachtet schont die Heizungskaskade somit die Betriebskostenkasse, denn weniger Brennstoffkosten bedeuten auch weniger Heizkosten. Zugleich werden auch die Geräte selbst geschont. Und nicht zuletzt heißt die Einsparung an Brennstoffen auch, dass CO₂-Emissionen eingespart werden, sprich auch die Umwelt geschont wird.

Logischerweise bedeutet der Betrieb einer Heizungskaskade auch mehr Betriebssicherheit: Denn wenn eins der verketteten Heizgeräte mal den Heizdienst verweigert, springen die Kollegen in der Kaskade ein.

Wie funktioniert eine Heizungskaskade?

Im Normalfall werden die zu kaskadierenden Heizgeräte nebeneinander installiert. Gasthermen können dabei sowohl an der Wand montiert als freistehend aufgestellt werden. Auch Pelletkessel werden nebeneinander aufgestellt. Die Abgase aller in der Heizungskaskade verketteten Geräte werden mit Hilfe eines gemeinsamen Abluftsystems abgeführt.

Melden die Wärmeverbraucher (Warmwasser und/oder Raumheizung) ihren Bedarf an Wärme an (Warmwasserhahn und/oder Heizungs-Thermostat wird aufgedreht), reagiert die Heizungskaskade wie folgt: Die Heizungsregelung (spezielle Kaskadenregelung) gibt zunächst das erste Gerät in der Kaskade frei. Und zwar komplett, also zu 100 Prozent. Erzeugt dieses die geforderte Wärme nicht in der vorgegebenen Zeit, gibt die Regelung das zweite (nachgeschaltete) Gerät frei. Je nach Zahl der in der Kaskade verketteten Heizgeräte wird dies so lange fortgesetzt, bis der Wärmebedarf gedeckt beziehungsweise die Heizungskaskade mit voller Leistung heizt. Manche Heizungskaskaden sind so geregelt, dass auch alle verketteten Geräte zugleich eingeschaltet werden können. Das macht Sinn, wenn kurzfristig viel Wärme benötigt wird, beispielsweise alle Duschen einer Sportvereinanlage zugleich Warmwasser spenden sollen.

Wo kommen Heizungskaskaden sinnvoll zum Einsatz?

Die Leistungsvarianz, die eine solche Heizungskaskade bietet, macht sie zur idealen Besetzung in Heizungsräumen von Mehrfamilienhäusern und gewerblichen wie industriellen Gebäuden, deren Wärmebedarf übers Heizjahr stark schwankt. So kann bei einer Kaskadenheizung beispielsweise im Frühjahr und Herbst nur einer der Kessel in der Kaskade laufen, um den noch recht geringen Wärmebedarf zu decken, während im Winter alle Kessel heizen.

Foto: Paradigma