Kaskadenschaltung
Die Kaskadenschaltung (oder Kaskadierung) bezeichnet die hydraulische und regelungstechnische Zusammenschaltung von zwei oder mehr Wärmepumpen zu einem gemeinsamen Heizsystem. Anstatt einer einzigen großen Maschine, die die gesamte Heizlast des Gebäudes allein decken muss, wird die benötigte Leistung auf mehrere Geräte aufgeteilt, die je nach aktuellem Wärmebedarf flexibel zu- oder abgeschaltet werden.
Dieses Verfahren ermöglicht es, auch hohe Heizlasten – beispielsweise in Mehrfamilienhäusern, Gewerbeobjekten oder großen Bestandsgebäuden – effizient mit Standard-Wärmepumpen zu decken.
Kaskadenschaltung kurz erklärt
- Verbindung mehrerer Wärmepumpen zu einem Gesamtsystem
- Ermöglicht hohe Heizleistungen für Mehrfamilienhäuser und Gewerbe
- Erhöht die Effizienz durch besseres Teillastverhalten
- Bietet Ausfallsicherheit (Redundanz): Fällt ein Gerät aus, heizen die anderen weiter
Vorteile einer Kaskadenschaltung
Die Aufteilung auf mehrere Geräte bietet gegenüber einer einzelnen Sonderanfertigung (Großwärmepumpe) mehrere Vorteile:
- Redundanz: Hat eine Wärmepumpe eine Störung, steht das Haus nicht kalt, da die verbleibenden Geräte weiterarbeiten.
- Skalierbarkeit: Das System kann exakt an die Heizlast angepasst werden.
- Montage: Mehrere kleine Geräte sind oft einfacher einzubringen und zu installieren als ein schwerer Koloss, was besonders bei der Sanierung in engen Kellerräumen oder auf Dächern relevant ist.
Technischer Hintergrund und Funktionsweise
In einer Kaskade arbeiten die Wärmepumpen parallel auf einen gemeinsamen Pufferspeicher oder eine hydraulische Weiche. Die intelligente Steuerung übernimmt ein zentraler Kaskadenregler (oft im Master-Gerät integriert). Er überwacht die Vorlauf- und Rücklauftemperaturen und berechnet die notwendige Leistung.
Das Prinzip ist meist wie folgt:
- Grundlast: Bei geringem Wärmebedarf (z. B. Frühling/Herbst) läuft nur eine Wärmepumpe. Da moderne Geräte zusätzlich über Inverter-Technik verfügen, kann diese einzelne Maschine ihre Leistung nochmals herunterregeln.
- Spitzenlast: Sinkt die Außentemperatur, fordert der Regler mehr Leistung an. Reicht die erste Wärmepumpe nicht mehr aus, startet die zweite.
- Laufzeitausgleich: Damit nicht immer dasselbe Gerät die Hauptlast trägt und schneller verschleißt, wechselt die intelligente Regelung regelmäßig die Führungsrolle (Master) zwischen den Geräten. So altern alle Maschinen gleichmäßig.
ⓘ Gerade bei Wärmepumpen in Mehrfamilienhäusern ist dies entscheidend, da hier die Heizlasten oft so hoch sind, dass sie mit Einzelgeräten aus der Serienfertigung nicht gedeckt werden könnten.
Unterschied zur Stromzählerkaskade
Der Begriff „Kaskadenschaltung“ wird im Kontext von Wärmepumpen und Photovoltaik (PV) auch für ein spezielles Messkonzept des Energieversorgers verwendet. Dabei werden zwei Stromzähler hintereinander geschaltet. Dies ermöglicht es, den selbst erzeugten PV-Strom zuerst im Haushalt und für die Wärmepumpe zu verbrauchen, bevor er ins Netz eingespeist wird und gleichzeitig von günstigen Wärmepumpen-Stromtarifen zu profitieren.
In diesem Artikel bezieht sich der Begriff jedoch primär auf die hydraulische Kaskadierung der Geräte. Wer eine Photovoltaik mit Wärmepumpe kombiniert, sollte dieses Messkonzept jedoch unbedingt prüfen.
Rechtlicher Hintergrund
Für Kaskadenanlagen gelten grundsätzlich dieselben Anforderungen wie für Einzelanlagen, etwa bezüglich der Förderung für Wärmepumpen (BEG). Da die Gesamtleistung oft höher ist, müssen jedoch ggf. strengere Schallschutzanforderungen (TA Lärm) beachtet werden, insbesondere bei Luft-Wärmepumpen-Kaskaden im Außenbereich. Auch die Anmeldung beim Netzbetreiber kann ab einer bestimmten elektrischen Anschlussleistung (oft > 11-12 kW) komplexere Genehmigungsverfahren nach sich ziehen (§ 14a EnWG).