Vom Kaskadenprinzip ist in der Technik immer dann die Rede, wenn mehrere gleichartige Module miteinander so verschaltet sind, dass sich ihre Leistung summieren kann. Der Begriff geht ursprünglich zurück auf die natürliche, stufenartige Struktur von Wasserfällen, in denen Wasser in mehreren Schritten von Becken zu Becken fällt.
In der Elektrotechnik spielt die Kaskadenschaltung und Kaskadenregelung eine wichtige Rolle. Dabei lassen sich Regelkreise parallel schalten oder ineinander schachteln, um eine wesentlich feinere Regelung zu erreichen: Zum Beispiel bei hochsensiblen Robotersteuerungen. Neben vielen anderen Bereichen findet auch in der Heiztechnik das Kaskaden-Prinzip eine vorteilhafte Anwendung.
Kaskaden in der Heizungstechnik
Von einer Kaskadenheizung spricht der Fachmann, wenn mehrere gleichartige Wärmeerzeuger miteinander verschaltet sind. Damit ergibt sich ein Vielfaches der Einzelleistung und eine besonders effiziente Möglichkeit der bedarfsgerechten Wärmeerzeugung. Je nach Heizbedarf aktiviert die Heizungsregelung alle oder nur einen Teil der Heizgeräte. Die volle Heizleistung sorgt auch an Kältetagen für ausreichende Wärmeversorgung. Im Sommer muss das System nur Warmwasser erwärmen. Dabei genügt es, wenn lediglich eins der Module läuft.
Vorteile durch hohe Wirkungsgrade
Eine Kaskadenheizung erfordert in der Planung und Installation höheren Aufwand und auch höhere Kosten, weil die Heizleistung sich auf mehrere Wärmeerzeuger aufteilt. Dafür kann sie im Betrieb nennenswerte Vorteile bieten. So muss ein Einzelgerät stark modulieren oder takten, um sich an einen niedrigen Bedarf anzupassen. Das hat Wirkungsgradverluste, Mehrverbrauch und höhere Emissionen zur Folge. In einer Kaskade arbeitet dagegen jedes Teilgerät, wenn es aktiv ist, im optimalen Betriebsfenster.
Durch die Verschaltung mehrerer Einheiten lassen sich überaus große Leistungsspektren mit standardisierten Geräten abdecken. Das ist gegenüber einer Sonderanfertigung sowohl bei der Anfangsinvestition als auch bei Wartung und Ersatzteilkosten sehr vorteilhaft.
Kaskadenheizungen sind zudem überaus platzsparend und lassen sich in beengten Verhältnissen installieren. Die kompakten Module sind in Reihe aufgestellt. Dafür ist auch in schmalen Aufstellräumen meist genügend Raum. Die Einzelgeräte passen außerdem bei der Sanierung durch ein schmales Treppenhaus und durch enge Kellertüren.
Neben Brennwertkesseln für Erdgas oder Heizöl eignen sich Kaskadenlösungen ebenfalls für Biomassekessel, Pellet- und Hackschnitzelheizungen.