Hydraulischer Abgleich - Ein Versuch einer verständlichen Erklärung
Der hydraulische Abgleich ist extrem wichtig für effiziente Zentralheizungen.Das Wärmebild zeigt die Schichtung innerhalb eines Heizkörpers nach durchgeführtem Abgleich:
Der Heizkörper schichtet die warme Vorlauftemperatur im oberen Bereich. Das zirkulierende Heizungswasser kühlt im Körper durch Wärmeabgabe an den Raum auf seine eigene Rücklauftemperatur im unteren Bereich ab und durchströmt die einseitig angeschlossenen Profilheizplatte auf seiner ganzen Länge - perfekt!
Wozu?
Wie in allen Anlagen mit zentraler Erzeugung und dezentraler Nutzung muss sichergestellt sein, dass jeder einzelne dezentrale Verbraucher die Eigenschaften besitzt, die er für seine Funktion braucht. Die Kerneigenschaft eines Heizkörpers ist seine thermische Leistung, die von der Wassermenge, der Vorlauf-, Rücklauf- und der Raumtemperatur bestimmt wird. Die Vorlauftemperatur (Heizkörpereintrittstemperatur) wird zentral und witterungsabhängig automatisch eingestellt. Die Wassermenge stellt sich in Abhängigkeit der Druckverhältnisse ein, d.h., dass soviel Wasser fließt, wie die Beziehung aus Pumpendruck und Fließwiderstand (sog. "Arbeitspunkt") es erlaubt.
Methode
Nach dieser Erkenntnis ist also der Fließwiderstand die bestimmende Größe. Bei einer abgeglichenen Anlage sind die Fließwiderstände aus der Perspektive der Umwälzpumpe für jeden einzelnen Heizköper kontrolliert und gleich - und nicht mehr wie zuvor - zufällig und verschieden. Man nimmt also den höchsten Einzelfließwiderstand der Anlage und hebt alle anderen Einzelwiderstände auf diesen höchsten Wert an. Das Ziel ist, dass die Umwälzpumpe immer den gleichen Widerstand "sieht", egal, ob ein einziger, mehrere beliebige, oder alle Heizkörper durchströmt werden. Man könnte es auch treffend als "Ausbalancieren" bezeichnen.
Mittel
Der Widerstand wird von allen durchströmten Bauteilen durch den Prozess des Durchströmens erzeugt. Im Wesentlichen ist aber das Thermostatventil der Widerstandsgeber. Es ist also erforderlich, dass jeder Heizkörper ein voreinstellbares Thermostatventil besitzt.
Der Weg dorthin
1. Schritt
Zunächst muss bestimmt werden, welche thermischen Leistungen die Heizkörper haben müssen. Diese entspricht dem thermischen Leistungsverlust des einzelnen Raumes bei seiner eigenen Solltemperatur (Wohnräume 20°C, Badezimmer 24°C, usw.) in Beziehung zur minimalen Außentemperatur der Witterung (je nach Standort z.B. -12C°). Die Fachberechnung ist die Heizlastberechnung gem. DIN EN 12831.
2. Schritt
Die Heizflächenauslegung arbeitet mit den Ergebnissen der Heizlastberechnung weiter und sucht den besten Kompromiss aus möglichst niedrigen Systemtemperaturen und örtlich unterbringbaren Baugrößen der Heizkörper im Raum.
3. Schritt
Widerrum aufbauend werden die Wassermengen abgeleitet, die jeder einzelne Heizkörper haben muss, damit die gewünschte Leistung auch an den Raum geliefert werden kann. Mit dem Abgleich der technischen Daten des Thermostatventils sind jetzt die Voreinstellwerte gefunden, die (bei abmontiertem Thermostatkopf) eingestellt werden.
Umwälzpumpe
Bei einem konstanten Druckniveau verändern zu- und abschaltenden Heizkörper also nur noch die Heizwassermenge in der Umwälzpumpe. Das ist heute eine Hocheffizienzpumpe mit der wesentlichen Eigenschaft der automatisch veränderbaren Drehzahl. Wenige aktive Heizkörper brauchen wenig Heizungswasser und umgekehrt. Die drehzahlveränderliche Umwälzpumpe macht also nur in einem hydraulisch abgeglichenen System so richtig Sinn.
Effekte
1. Es wird für jede Betriebssituation nur soviel Wasser durch die Anlage bewegt, wie effektiv benötigt wird.
2. Jeder Heizkörper passt zu seiner Aufgabe der Raumheizung.
3. Die Systemtemperatur ist möglichst niedrig und bedarf weniger Energie in der Bereitstellung.
4. Kein störendes Strömungsrauschen.
5. Kein "Übersteuern" des Heizkörpers (=schnell wechselndes Ein- und Ausshalten wegen zu hoher Leistung).
6. Erreichen der Raumsolltemperaturen.
Auflage
Der durchgeführte hydraulische Abgleich ist Voraussetzung für Förderungen im Heizungssegment. Das Nachweisdokument ist das sog. "VdZ-Formular", das entweder vom Heizungsbauer oder vom begleitenden Effizienzexperten ausgestellt wird.
Beispiel
Das PDF-Dokument zeigt ein hydraulisches Schema eines Heizkreises. Nach Einstellung aller Thermostatventile habe ich alle Heizkörper thermografiert, um anhand der realen Schichtung die Übereinstimmung mit den theoretisch ermittelten Einstellwerten zu prüfen - passt!
Das Beispiel gehört zu einem Projekt in Altenkirchen. Anlass war, dass der Altbau von 1952 von Gasheizung auf Pelltheizung umgerüstet wurde.
Wie in allen Anlagen mit zentraler Erzeugung und dezentraler Nutzung muss sichergestellt sein, dass jeder einzelne dezentrale Verbraucher die Eigenschaften besitzt, die er für seine Funktion braucht. Die Kerneigenschaft eines Heizkörpers ist seine thermische Leistung, die von der Wassermenge, der Vorlauf-, Rücklauf- und der Raumtemperatur bestimmt wird. Die Vorlauftemperatur (Heizkörpereintrittstemperatur) wird zentral und witterungsabhängig automatisch eingestellt. Die Wassermenge stellt sich in Abhängigkeit der Druckverhältnisse ein, d.h., dass soviel Wasser fließt, wie die Beziehung aus Pumpendruck und Fließwiderstand (sog. "Arbeitspunkt") es erlaubt.
Methode
Nach dieser Erkenntnis ist also der Fließwiderstand die bestimmende Größe. Bei einer abgeglichenen Anlage sind die Fließwiderstände aus der Perspektive der Umwälzpumpe für jeden einzelnen Heizköper kontrolliert und gleich - und nicht mehr wie zuvor - zufällig und verschieden. Man nimmt also den höchsten Einzelfließwiderstand der Anlage und hebt alle anderen Einzelwiderstände auf diesen höchsten Wert an. Das Ziel ist, dass die Umwälzpumpe immer den gleichen Widerstand "sieht", egal, ob ein einziger, mehrere beliebige, oder alle Heizkörper durchströmt werden. Man könnte es auch treffend als "Ausbalancieren" bezeichnen.
Mittel
Der Widerstand wird von allen durchströmten Bauteilen durch den Prozess des Durchströmens erzeugt. Im Wesentlichen ist aber das Thermostatventil der Widerstandsgeber. Es ist also erforderlich, dass jeder Heizkörper ein voreinstellbares Thermostatventil besitzt.
Der Weg dorthin
1. Schritt
Zunächst muss bestimmt werden, welche thermischen Leistungen die Heizkörper haben müssen. Diese entspricht dem thermischen Leistungsverlust des einzelnen Raumes bei seiner eigenen Solltemperatur (Wohnräume 20°C, Badezimmer 24°C, usw.) in Beziehung zur minimalen Außentemperatur der Witterung (je nach Standort z.B. -12C°). Die Fachberechnung ist die Heizlastberechnung gem. DIN EN 12831.
2. Schritt
Die Heizflächenauslegung arbeitet mit den Ergebnissen der Heizlastberechnung weiter und sucht den besten Kompromiss aus möglichst niedrigen Systemtemperaturen und örtlich unterbringbaren Baugrößen der Heizkörper im Raum.
3. Schritt
Widerrum aufbauend werden die Wassermengen abgeleitet, die jeder einzelne Heizkörper haben muss, damit die gewünschte Leistung auch an den Raum geliefert werden kann. Mit dem Abgleich der technischen Daten des Thermostatventils sind jetzt die Voreinstellwerte gefunden, die (bei abmontiertem Thermostatkopf) eingestellt werden.
Umwälzpumpe
Bei einem konstanten Druckniveau verändern zu- und abschaltenden Heizkörper also nur noch die Heizwassermenge in der Umwälzpumpe. Das ist heute eine Hocheffizienzpumpe mit der wesentlichen Eigenschaft der automatisch veränderbaren Drehzahl. Wenige aktive Heizkörper brauchen wenig Heizungswasser und umgekehrt. Die drehzahlveränderliche Umwälzpumpe macht also nur in einem hydraulisch abgeglichenen System so richtig Sinn.
Effekte
1. Es wird für jede Betriebssituation nur soviel Wasser durch die Anlage bewegt, wie effektiv benötigt wird.
2. Jeder Heizkörper passt zu seiner Aufgabe der Raumheizung.
3. Die Systemtemperatur ist möglichst niedrig und bedarf weniger Energie in der Bereitstellung.
4. Kein störendes Strömungsrauschen.
5. Kein "Übersteuern" des Heizkörpers (=schnell wechselndes Ein- und Ausshalten wegen zu hoher Leistung).
6. Erreichen der Raumsolltemperaturen.
Auflage
Der durchgeführte hydraulische Abgleich ist Voraussetzung für Förderungen im Heizungssegment. Das Nachweisdokument ist das sog. "VdZ-Formular", das entweder vom Heizungsbauer oder vom begleitenden Effizienzexperten ausgestellt wird.
Beispiel
Das PDF-Dokument zeigt ein hydraulisches Schema eines Heizkreises. Nach Einstellung aller Thermostatventile habe ich alle Heizkörper thermografiert, um anhand der realen Schichtung die Übereinstimmung mit den theoretisch ermittelten Einstellwerten zu prüfen - passt!Das Beispiel gehört zu einem Projekt in Altenkirchen. Anlass war, dass der Altbau von 1952 von Gasheizung auf Pelltheizung umgerüstet wurde.