Einrohrheizung

Bei der Einrohrheizung werden die einzelnen Heizkörper über eine Ringleitung miteinander verbunden. Ringleitungen, welche sich lediglich auf eine Wohneinheit oder auf ein Geschoss beschränken, werden als waagerechte Einrohrheizungen bezeichnet.

Hierbei können maximal bis zu 7 Heizkörper oder ca. 10 kW Heizleistung an eine Ringleitung angeschlossen werden. Sollte für eine Wohneinheit eine größere Heizleistung erforderlich sein, ist eine Unterteilung auf mehrere Ringleitungen erforderlich. In Altbauten und in den Plattenbauten der neuen Bundesländer findet man oft noch Ringleitungen über mehrere Geschosse, die als senkrechte Einrohrheizungen bezeichnet werden.

Der Anschluss der Heizkörper an die Ringleitung erfolgt mit Spezialarmaturen für Einrohrheizungen, welche einen bestimmten Prozentsatz des Heizungswassers dem Heizkörper zuführen (ca. 30 %) und den verbleibenden Volumenstrom an dem Heizkörper vorbeiführen. Durch die Vermischung des Heizungswassers aus dem Bypass mit dem abgekühlten Heizkörperwasser wird die Temperatur des Heizungswassers in der Ringleitung in Strömungsrichtung immer geringer.

Da die Wärmeleistung von Heizkörpern sich ungefähr proportional zur Vorlauftemperatur verhält, ergeben sich in Strömungsrichtung gesehen höhere erforderliche Wärmeleistungen der Heizkörper.

Oder anders gesagt, die ersten Heizkörper im Ring sind kleiner und die letzen Heizkörper werden größer im Verhältnis zur vorgeshenen Systemtemperatur. Deswegen sollten die Heizkörper in Räumen mit großen Wärmebedarf (z. B. Wohnzimmer) immer am Anfang eines Kreises angeordnet werden.

Deswegen reagieren Einrohrsysteme empfindlich auf das Abstellen einzelner Heizkörper (Räume) im Kreis, weil dann die nächsten Heizkörper nicht mehr die berechnete Mischtemperatur bekommen, sondern eine höhere Temperatur. Das führt zu einer Überheizung dieser Räume bzw. zum Abstellen der Thermostatventile, weil die höhere Temperatur als "Fremdwärme" angesehen wird. Letztendlich ist die Temperatur hinter dem letzten Heizkörper im Kreis erheblich höher als gewünscht, was z. B. bei einer Brennwertanlage nicht sein sollte.

Das waagrechte System ist anpassungsfähig an den Baukörper und erlaubt den Einsatz individueller Wärmemengenzähler. Die senkrechten Hauptstränge werden z.B. im Leitungsschacht der Sanitärräume verlegt. Die daran angeschlossenen Ringleitungen werden im Unterlagsboden oder unter Fussleistenabdeckungen geführt.

Der Anschluss der Heizkörper kann z.B. mit einem Saugfitting im Heizkörperrücklauf oder mit Lanzen-, Steigrohr- und Dreiwegeventilen realisiert werden. Der Anteil des Heizwassers, der über den Heizkörper abgezweigt wird, richtet sich nach den Angaben des jeweiligen Ventilherstellers und liegt üblicherweise zwischen 35 bis 50 Prozent.

Ein Problem kann die sogenannte Mikrozirkulation (Eigenzirkulation) sein. Dabei gelangt über das strömende Heizungswasser über den Rücklaufanschluss in den Heizkörper, der daraufhin trotz geschlossenem Thermostatventil geringfügig Wärme abgibt. Die Ursache ist ein thermischer Auftrieb, der durch den Dichteunterschied zwischen dem kühlen Wasser im Heizkörper und dem wärmeren Verteilwasser entsteht. Bei Zweirohrheizungen ist dieser Effekt aufgrund der separaten Rücklaufführung und einem entsprechend niedrigem Rücklauftemperaturniveau vernachlässigbar gering.

Flamco bietet maßgeschneidertes Sanierungssystem der Marke Rossweiner für die Umrüstung von senkrechten Einrohrheizungsanlagen im kommunalen Wohnungsbau und für Forsteretagenheizungen, geeignet für den Einsatz von neuen Heizkörpern sowohl für die Nachrüstung an alten Heizflächen. Durch den Einsatz von Wärmestoppbögen und Tüllenverschraubungen mit Spirale wird eine Reduzierung der systembedingten Erwärmung der Heizflächen und somit eine Senkung der Heizkosten erreicht. Das Sortiment beinhaltet vorgefertigte Kurzschlussstrecken, d.h. Bypass-T-Stück, Wärmestopp und Bypassrohr sind eine fest verbundene Einheit, metallisch- bzw. flachdichtend sowie Thermostatventil-Unterteile für senkrechte Einrohrheizung mit Voreinstellung (weiße Bauschutzkappe) oder ohne Voreinstellung (schwarze Bauschutzkappe). Voreinstellung wahlweise über das Ventil oder den Wärmestoppbogen (ist absperr- und entleerbar). Verwendung von Thermostatköpfen mit Anschluss M 33 x 2.

Einige Hersteller haben auch Ventile mit integrierter Schwerkraftbremse.

Die Temperatur für den Betrieb von Brennwertkesseln eine unterhalb der Abgas-Taupunkttemperatur (Erdgas: ca. 55 °C, Heizöl: ca. 47 °C) liegende Rücklauftemperatur ist auch ein Problem. Die Absperrung von Heizkörpern wirkt sich in der Einrohrheizung mit einer Temperaturerhöhung im Heizwasserverteilsystem aus. Auch wenn die Systemtemperaturen auf eine Brennwertnutzung ausgerichtet sind, kann in Einrohrheizungen eine Rücklauftemperaturerhöhung über die Abgas-Taupunkttemperatur nicht in allen Betriebszuständen ausgeschlossen werden.
Für Brennwertanlagen sind Einrohrheizungen deshalb weniger geeignet.

Merkmale einer Einrohrheizung:
- Reihenschaltung der Heizkörper
- Verkleinerung der Heizflächen am Stranganfang
- Vergrößerung der Heizflächen am Strangende
- Einstellung des Teilvolumenstroms am Heizkörper
- Sonder-Heizkörperventile
- nachträgliche Anlagenerweiterung nur mit Umplanung möglich
- Begrenzung der Leistung auf rund 10 kW
- konstanthoher Differenzdruckgeregelte Pumpe wirkungslos
- Mikrozirkulation möglich
- Einsatz der Brennwerttechnik weniger geeignet

Heizkörper-Dimensionierung für Einrohrheizungen

Bei dem Einrohrsystem wird im Gegensatz zu einer Zweirohranlage der Vor- und Rücklauf im selben Rohr geführt. Dabei wird je nach Anlagenart das gesamte, oder ein Teil des im Strang fließenden Wassers abgezweigt und dem Heizkörper zugeführt. Dadurch hat jeder Heizkörper eine eigene Vor- und Rücklauftemperatur.

Daraus ergibt sich:

•   eine Verkleinerung der Heizkörper am Kreisanfang und eine Vergrößerung zum Kreisende
•   eine Leistungsänderung der nachfolgenden Heizkörper bei der Abschaltung eines vorherigen Heizkörpers
•   eine sorgfältige Berechnung und das fehlenden der Fachleute in der Praxis
•   begrenzte Kreislängen
•   Schwierigkeiten bei einer nachträglichen Änderung (Erweiterung) des Systems

Anbindung der Heizkörper

Bei dem Zwangsdurchlaufsystem wird das gesamte durch den Strang fließende Wasser durch den Heizkörper geleitet. Dabei sollte bei der Dimensionierung der Ringleitung die Rohrdimension nicht über DN 15 bzw. bei Kupfer- oder Präzisionsstahlrohren nicht über 18 x1 mm gewählt werden, da in dieser Dimension auch die Heizkörperanschlüsse auszuführen sind. Die Gesamtabkühlung im Ring sollte zwischen 8 und 15 K liegen und wird im Normalfall mit 10 K angenommen. Die Fließgeschwindigkeit im Ring sollte bei ca. 0,5 bis 0,8 m/s liegen. In diesem System ist eine Heizkörperregelung über den Massenstrom (Thermostatventile) nicht möglich. Bei einigen Heizkörpern (z. B. Sockelleistenkonvektoren) wird die Wärmeabgabe über Luftklappen geregelt oder es werden Ventilatorkonvektoren eingesetzt, die über die Drehzahl des Ventilators die Wärmeabgabe regelt.

Das Nebenschlußsystem (reitender Anschluss) ist regelungstechnisch gegenüber dem Zwangsdurchlauf zu bevorzugen, da durch den kleineren Heizkörpermassenstrom die Spreizung vergrößert wird, was zu einer flacheren und somit proportionaleren Leistungskennlinie führt.

Bei diesem System strömt auch bei voller Auslastung nur ein Teil des durch den Ring fließenden Wassers durch den Heizkörper. Die Aufteilung des Massenstromes vor dem Heizkörper wird entweder durch die Dimensionierung von Heizkörperanbindungsleitung und Bypassstrecke, oder durch die Verwendung von speziellen Einrohrventilen, bei denen die Bypassstrecke durch eine Durchtrittsbohrung am Verteilpunkt ersetzt wird, bestimmt.

Die Dimension der Ringleitung kann im Gegensatz zum Zwangdurchlaufsystem in beliebiger Dimension ausgeführt werden.

Bei der Auslegung sind folgende Dinge zu beachten:

Aufteilung > Kurzschlussstrecke – Heizkörperanbindungsleitung
Berechnung der erforderlichen Heizkörperleistung

Um die gewünschte Leistungsabgabe zu erreichen, müssen für alle Heizkörper die entsprechenden Vor- und Rücklauftemperaturen ermittelt und daraus die Niedertemperaturfaktoren berechnet werden.

Da es im Neubaubereich keine Einrohrheizungen mehr geplant und gebaut werden, geht es im Folgendem um den Abgleich bestehender Anlagen. Der Fachmann sagt in den meisten Fällen - Finger weg und in Zweirohranlagen umbauen. Eine Einrohrheizung wird man nach einer Haus- bzw. Wohnungssanierung (Wärmedämmung der Außenwände und Geschossdecken, neue dichtschließende Fenster) nie richtig in den Griff bekommen. Aber ein Abgleich ist aus energetischer Sicht immer sinnvoll.

Außerdem ist der Abgleich nicht nur nach der VOB (Vergabe- und Vertragsordnung für Bauleistungen) Teil C – ATV DIN 18380, der DIN EN 14336 (Heizungsanlagen in Gebäuden – Installation und Abnahme der Warmwasser-Heizungsanlagen - 01-2005) und der EnEV (Energieeinsparverordnung) vorgeschrieben, sondern auch Grundvoraussetzung für eine effizient arbeitende außentemperaturgesteuerte Anlage. Natürlich muss diese Leistung auch beauftragt und bezahlt werden.

Bei einigen Fördermaßnahmen ist der Abgleich zwingend vorgeschrieben und muss entsprechend von einem Fachbetrieb bescheinigt werden.

Bei der Einrohranlage bleibt die Strangwassermenge anders als bei einer Zweirohranlage gleich, es handelt sich um ein volumenstromkonstantes System. Wenn bei diesem System das Thermostatventil die Heizwasserzufuhr zum Heizkörper drosselt, so wird mehr Heizwasser durch den Bypass am Heizkörper vorbeigeführt. Dadurch steigt die Vorlauftemperatur zum nächsten Heizkörper und er wird mit mehr Wärme versorgt bzw. überversorgt. Dieser Vorgang setzt sich bis zum letzten Heizkörper des Heizkreises fort. Auch die unkontrollierte Wärmeabgabe der Ringleitung an die Räume kann zusätzlich die Räume mit Wärme überversorgen. Ebenso wirken sich andere Störungen (z. B. überhöhte Strangvolumenströme) aus, die dann zu ansteigenden Rücklauftemperaturen führen.

Um eine Einrohranlage nachträglich abgleichen zu können, müsste eine neue Rohrnetzberechnung der einzelnen Kreise durchgeführt werden (die notwendigen Berechnungsprogramme werden von den einzelnen Armaturenherstellern zur Verfügung gestellt), um die Ringvolumenströme einigermaßen genau zu ermitteln. Jetzt könnten mit manuell einstellbaren Strangregulierventilen oder Volumenstromregler die Volumenströme konstant gehalten werden.

Da sich in der Praxis der Einsatz von manuell einstellbaren auf Grund der aufwendigen Berechnungen und komplizierter Messungen der Volumenströme als zu aufwendig erwiesen hat, ist der Einsatz von Volumenstromreglern der einfachere Weg. Ein weiterer Vorteil dieser Ventile ist, dass sich die einzelnen Kreise nicht gegenseitig beeinflussen können bzw. automatisch ausgeglichen werden.

Das Heimeier E-Z System kann bei allen Heizkörpern mit Zweipunktanschlüssen in Ein- und Zweirohrheizungen eingesetzt werden.

Im Einrohr-System kann der Massenstrom (Volumenstrom) zum Heizkörper stufenlos zwischen 30 - 60 % (werkseitige Einstellung - 35 % Heizkörperanteil) eingestellt werden.  Der Bypass bleibt im Einrohrbetrieb unabhängig von der Absperrung geöffnet, so dass die Zirkulation der Ringleitung nicht unterbrochen wird.
Durch das Linksdrehen  des Reguliertellers bis zum Anschlag kann der Verteiler auf einen Zweirohrbetrieb umgestellt werden (100 % Massenstrom über den Heizkörper, Bypass geschlossen). Durch Rechtsdrehen des Reguliertellers bis zum Anschlag ist der Heizkörperrücklauf absperrbar, der Heizkörpervorlauf wird am Thermostat-Ventilunterteil geschlossen. Eine integrierte Schwerkraftbremse im E-Z Verteiler verhindert eine Rücklaufzirkulation.