Hydraulischer Abgleich

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Der hydraulische Abgleich beschreibt ein Verfahren, bei dem innerhalb einer Heizungsanlage jeder Heizkörper oder Heizkreis einer Fußbodenheizung auf einen bestimmten Durchfluss des Heizwassers eingestellt wird. Damit soll erreicht werden, dass bei einer bestimmten Vorlauftemperatur als Arbeitspunkt der Heizungsanlage jeder Raum genau mit der Wärmemenge versorgt wird, die er benötigt, um die gewünschte Raumtemperatur zu erreichen und der Rücklauf jedes Heizkörpers möglichst kalt wieder zurück fließt.

 

Folgen bei fehlendem hydraulischen Abgleich:

Fehlt der hydraulische Abgleich, so werden Heizkörper, die nahe zur Wärmequelle stehen, besser versorgt, weiter entfernte Heizkörper beispielsweise in oberen Stockwerken werden nicht warm. Das Regelverhalten in den entfernten Räumen ist schlecht.

Bei einem Leitungsnetz ohne hydraulischen Abgleich wird der einer Wärmequelle (Heizkessel, Pufferspeicher, Wärmetauscher) am nächsten gelegene Heizkörper mit geringstem Strömungswiderstand erreicht, eher und leichter durchflossen und sein Rücklaufwasser verlässt den Heizkörper mit vergleichsweise hoher Temperatur. Der geringere Durchflusswiderstand wird dazu führen, dass durch diesen Heizkörper mehr Wasser fließt als benötigt. Das bewirkt:

  • eine Benachteiligung anderer entfernt liegender Heizkörper oder der Räume mit hohem Wärmebedarf,
  • die weit entfernt liegenden Heizkörper werden nicht oder nur spät warm und das Regelverhalten in den entfernten Räumen ist schlecht. Erst das Schließen der Ventile an den nahen Heizkörpern führt dazu, dass weiter entfernte Heizkörper warm werden.
  • Der gesamte Heizungsrücklauf zum Warmwassererzeuger besteht zu einem Großteil aus dem Rücklauf des ersten Heizkörpers und seine Temperatur ist dadurch heißer als bei gleichmäßigerer Verteilung.

Wird der Heizungsrücklauf zu heiß,

  • entstehen unnötige thermodynamische Verluste im Leitungsnetz,
  • schaltet eine einfach gebaute Heizungsregelung die Pumpe für die Wärmezufuhr ab,
  • oder es wird der Brenner des Heizkessels abgeschaltet.

Schaltet die Heizungsregelung vorzeitig aus, werden die Heizkörper nicht beheizt. Meist wird dann als Abhilfe die Leistung der Heizungswasser-Umwälzpumpe und/oder die Vorlauftemperatur erhöht. Das löst das Problem der schlecht erwärmten Heizkörper zwar, aber heißes Wasser aus dem ersten Heizkörper fließt dann noch schneller oder noch heißer zurück und führt zu noch mehr Brennerstopps, Auskühlen des Brenners mit Wärmeverlust bis zum Wiedereinschalten („Takten“) des Brenners.

Die wesentlichen Nachteile und Heizwärmeverluste resultieren aus:

  • den häufigen Brennerstopps,
  • der darauf folgenden Abkühlung eines Gas- oder Ölbrenners durch Spülung des Brennerraums mit kalter Zuluft (wobei Wärmeenergie ins Abgas verloren geht) oder bei Pelletskesseln ein Rest-Abbrand, ohne die Wärme zu nutzen,
  • der folgenden Abkühlung aller Heizkessel durch Wärmeabstrahlung oder Wärmeleitung in den Heizraum und
  • der unvollständigen Verbrennung (Brennstoffverschwendung oder Bildung von Kohlenmonoxid mit Restheizwert) in den ersten Minuten der Brenneranlaufphase, wodurch mit jedem unnötigen Brennerstopp Energie verschwendet wird.

Die Stillstandszeit zwischen Brennerstopp und Brennerstart wird „Takt“ genannt, der Heizkessel oder Brenner „taktet“ zu kurz.

 

Einsparpotential

Bei dem von der Deutschen Bundesstiftung Umwelt (DBU) geförderten OPTIMUS-Programm wurden Einsparpotentiale bei 92 Gebäuden im Raum Norddeutschland bei Ein- und Mehrfamilienhäusern in der Praxis ermittelt und die Wärmeverluste anschließend mit einem eingeschränkten Leistungskatalog minimiert. Die untersuchten Objekte hatten im Mittelwert unter anderem eine Leistungsüberdimensionierung der Pumpen von etwa Faktor 3 bezogen auf die ausreichende elektrische Auslastung.

Die Gegenmaßnahmen waren (2003) mit einem Aufwand von € 2,- bis € 7,- pro Quadratmeter Wohnfläche vergleichsweise kostengünstig. Die Erfolge der beim OPTIMUS-Projekt verbesserten Einzelheizungen, hochgerechnet auf die gesamte Bundesrepublik Deutschland, ergaben ein Einsparpotential zwischen 20.000 und 28.000 GWh pro Jahr

Durchgeführt wurden lediglich:

  • Voreinstellung von Thermostatventilen zur Durchflussbegrenzung (= hydraulischer Abgleich),
  • Einstellungen der Heizungsumwälzpumpen (geringere Leistung)
  • Einstellung der Heizungsregelungen

 

Anzeichen für fehlenden hydraulischen Abgleich

  • einzelne Heizkörper werden nicht warm, während andere Anlagenteile überversorgt sind („hydraulischer Kurzschluss“);
  • Brenner der Heizkessel takten zu oft;
  • die Heizkosten (pro Quadratmeter und Jahr) sind vergleichsweise hoch;
  • Heizkörperventile geben Geräusche ab, da der Differenzdruck im Ventil zu groß ist.
  • Heizkörperventile und Rohrleitungen geben Geräusche ab, da die Strömungsgeschwindigkeit groß ist.
  • Heizkörperventile öffnen und schließen nicht bei der gewünschten Innentemperatur, ebenfalls wegen zu hoher Differenzdrücke im Ventil.
  • Motoren der Automatikventile versagen wegen hoher Stellkräfte
  • Das Regelverhalten von Thermostatköpfen ist schlecht durch starkes „Überschwingen“.
  • Die Heizungsanlage wird mit hohen Vorlauftemperaturen betrieben, um die Unterversorgung auf diesem Wege auszugleichen.
  • Die Heizkörper werden zu heiß. Insbesondere beim Einsatz von Wärmepumpen und bei unterstützender Stromheizung verschlechtert sich der Nutzungsgrad.
  • Es werden ungeregelte Pumpen mit hoher Leistung verwendet, die im Betrieb hohe Kosten verursachen.
  • Die Rücklauftemperaturen sind unnötig hoch. Insbesondere beim Einsatz moderner Brennwerttechnik verschlechtert sich der Nutzungsgrad.
  • Der Wirkungsgrad des Wärmeerzeugers verschlechtert sich, da die Anlage mit zu hohen Rücklauftemperaturen und stark schwankenden Volumenströmen betrieben wird.

Aus dem nicht optimalen Betriebsverhalten resultiert ein erheblicher Mehrverbrauch an Strom- und Heizenergie. Die Energieeinsparverordnung (EnEV) in Deutschland schreibt aus diesem Grund den hydraulischen Abgleich für zu erstellende oder zu sanierende Anlagen vor.

 

Abgleichmethoden

Grundlage des hydraulischen Abgleichs ist ein entsprechendes Rechenmodell. Dabei muss

  • die Wärmeleistung der einzelnen Heizkörper
  • die Größe des Raumes
  • der Luftaustausch durch Türen und Lüftung
  • der Wärmeverlust durch Fenster und Wände

bekannt sein. Je weniger bekannt ist, desto schlechter wird das Rechenmodell versorgt. Mit dem hydraulischen Abgleich wird eine bessere Verteilung des Heizungswassers erreicht.

Ein anderer messtechnischer Ansatz benutzt eine Temperaturmessung am Rücklauf des einzelnen Heizkörpers. Mit dem hydraulischen Abgleich wird eine etwa gleiche Temperatur an allen Rücklaufdrosseln erreicht.

Ein hydraulischer Abgleich wird bei einem Neubau des Gebäudes oder der Heizanlage durch gute Planung, Überprüfung und Einstellung bei der Inbetriebnahme der Anlage erreicht.

Auch ein nachträglicher hydraulischer Abgleich ist möglich, wenn die dafür erforderlichen Armaturen zur Durchflussminderung bei einzelnen Heizkörpern vorhanden sind durch

  • drehzahlgeregelte Pumpen
  • mit voreinstellbaren Thermostatventilen oder besser druckunabhängige Regelventile die sich automatisch einstellen
  • einstellbare Rücklaufverschraubungen
  • mit Strangdifferenzdruckreglern (nicht erf. wenn druckunabhängige Regelventile eingesetzt werden).

 

Der hydraulische Abgleich ist eine Aufgabe für Ingenieurbüros, Heizungsfachbetriebe, Energieberater und Schornsteinfeger. Diese können beraten und die Berechnungen oder Messungen vornehmen.

Für eine Förderung der Heizungsmodernisierung durch die KfW und das Marktanreizprogramm zur Nutzung erneuerbarer Energien (MAP) des BAFA ist der hydraulische Abgleich eine Voraussetzung.

Quelle: wikipedia.org/wiki/Hydraulischer_Abgleich

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