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Hydraulischer Abgleich

Autoren
OldBo
18.01.2018
Für ein einwandfreies Funktionieren einer Wasserheizungsanlage müssen die Masseströme richtig eingestellt werden, d. h. jeder Heizkörper soll nur die Wassermenge bekommen, die der berechneten Heizlast entspricht. Außerdem ist der Abgleich nicht nur nach der VOB (Vergabe- und Vertragsordnung für Bauleistungen) Teil C – ATV DIN 18380 und der EnEV (Energieeinsparverordnung) vorgeschrieben, sondern auch Grundvoraussetzung für eine effizient arbeitende außentemperaturgesteuerte Anlage.
Kurzfassung

Für ein einwandfreies Funktionieren einer Wasserheizungsanlage müssen die Masseströme richtig eingestellt werden, d. h. jeder Heizkörper soll nur die Wassermenge bekommen, die der berechneten Raumheizlast entspricht. Außerdem ist der Abgleich nicht nur nach der VOB (Vergabe- und Vertragsordnung für Bauleistungen) Teil C – ATV DIN 18380 und der EnEV(Energieeinsparverordnung) vorgeschrieben, sondern auch Grundvoraussetzung für eine effizient arbeitende außentemperaturgesteuerte Anlage.

Natürlich muss diese Leistung auch beauftragt und bezahlt werden.

Ob ein hydraulischer Abgleich in einer Bestandsanlage (aber auch in Neubauten) überhaupt notwendig ist, kann man selber auch erst einmal bei verschieden Außentemperaturen testen.
(In Neubauten sollte man bedenken, dass durch die Baufeuchte ein höherer Wärmebedarf besteht. Hier könnte bzw. sollte man den Test nach 2 bis 3 Jahren noch einmal durchführen
  • Alle Ventile voll aufdrehen oder die Thermostatköpfe abnehmen > eine längere Zeit heizen (dabei sollte möglichst keine Fremdwärme, wie z. B. Sonneneinstrahlung, viele Personen, E-Geräte, die Einfluss auf die Erwärmung der Räume hat, vorhanden sein) > die Raumtemperaturen prüfen. Die Temperaturen sollten möglichst in der Mitte des Raumes in Sitzhöhe gemessen werden.
  • Haben dann die Räume die gewünschte Temperatur, dann ist das in Ordnung. 
  • Wenn die Räume zu warm oder zu kalt sind, dann kann man als nächstes die Systemtemperatur niedriger oder höher einstellen. Nach jeder Änderung, muss wieder längere Zeit geheizt werden. Das Stellen an den Umwälzpumpen ist weniger sinnvoll. Die Pumpen sollten mit möglichst niedriger Drehzahl arbeiten.
  • Wenn durch diese Maßnahme nichts erreicht wird, dann muss der Abgleich neu bzw. erstmals durchgeführt werden.
Natürlich kann man auch gleich eine Heizlastberechnung nach DIN EN 12831 erstellen, die Heizflächen überprüfen bzw. berechnen und anhand einer Rohrnetzberechnung die Einstellwerte einstellen.

Bei einigen Fördermaßnhmen (z. B. BAFA, KfW) ist der Abgleich zwingend vorgeschrieben und muss entsprechend von einem Fachbetrieb mit entsprechenden Vordrucken (FUK - Fachunternehmererklärung)  bescheinigt werden.

Ab dieser Stelle muss der Besitzer einer Einrohrheizung nicht weiterlesen, denn ein Abgleich dieser Anlagen ist nach diesem Prinzip nicht möglich, weil die Anlagen anders abgeglichen werden (Hydraulischer Abgleich – Einrohrheizung)!

Ist der Abgleich nur im Volllastbetrieb wirksam?
Eigentlich ja, aber genau deswegen ist ja ein hydraulischer Abgleich nur dann wirklich wirkungs- und sinnvoll, wenn eine selbstregelnde Pumpe oder ein differenzdruckgesteuertes Ventil eingebaut wird. Auch ist die richtig eingestellte Heizkurve Voraussetzung für eine hydraulisch richtig arbeitende Anlage.

Ab 1. Januar 2013 dürfen nur noch regelbare Umwälzpumpen eingebaut werden.

Dann arbeitet die Anlage auch im Teillastbetrieb (Abschalten einiger Heizflächen per Hand oder Fremdwärme) hydraulisch einwandfrei.

Hinzu kommt, dass das Heizungswasser nicht eine dicke Brühe ist oder wird, denn dann wird der Abgleich nach kurzer Zeit nicht mehr funktionieren, weil die "Brühe" eine andere Viskosität gegenüber reines Heizungswasser hat und sich höhere Widerstände in den engen Durchlässen der voreingestellten Ventile aufbauen. Auch liest man immer wieder, "es hat ja vorher funktioniert und nun nicht mehr". Wer macht sich schon Gedanken über die Wasserqualität?

Heizungs- und Kühlwasser ist kein "totes Wasser"! Immer wieder werden andere Meinungen vertreten. Ist das Unwissenheit, Halbwissen oder Ignoranz? Auf jeden Fall ist dieses Thema nicht so einfach, wie es sich viele vorstellen.

Viele Störungen (z.B. Strömungsgeräusche, Ausfall von Anlagenteilen) während des Betriebes einer PumpenWarmWasserHeizung lassen sich vermeiden, wenn man sich bei der Auslegung (Berechnung) und bei der Inbetriebnahme einer Wasserheizung ein wenig mehr Zeit nimmt.

Für die Dimensionierung der Rohrnennweiten können die Strömungsgeschwindigkeiten v (Wassergeschwindigkeiten) oder die vorliegenden Druckgefälle R herangezogen werden.

Dabei sind folgende Richtwerte für die Strömungsgeschwindigkeit zu beachten:
Rohrverteilung bei Fernheizungen - v = 0,8 m/s ... v = 2,0 m/s
Rohrverteilung im Kellergeschoss - v = 0,4 m/s ... v = 1,0 m/s
Rohrverteilung in bewohnten Räumen - v = 0,2 m/s ... v = 0,5 m/s
Heizkörperanschlüsse - v = 0,1 m/s ... v = 0,4 m/s

Richtwerte für Druckgefälle bei PumpenWarmWasserHeizungen:
R = 0,5 mbar/m ... R = 3 mbar/m (50 Pa/m ... 300 Pa/m)

Unter dem häufig im Zusammenhang mit der Rohrnetzberechnung verwendeten Begriff Stromkreis (Wasserstromkreis) versteht man den Weg, den das Wasser vom Heizkessel über Vorlauf, Wärmeaustauscher bzw. Heizkörper und Rücklauf zum Heizkessel zurücklegt. Dieser Stromkreis besteht in der Regel aus mehrere Teilstrecken (TS). Bei der Zweirohrheizung können Teilstrecken der Vor- und Rückläufe mit gleichen Heizwasserströmen zusammengefasst werden.

Durch den von der Heizungsumwälzpumpe erzeugte Pumpendruck wird der Druckverlust ausgeglichen, der durch Einzelwiderstände, Regelarmaturen und gerade Rohrstrecken entsteht. Da die einzelnen Stromkreise einer Warmwasserheizungsanlage parallel geschaltete Widerstände bilden, errechnet sich der notwendige Pumpendruck aus den Druckverlusten des ungünstigsten Stromkreises. In diesem Stromkreis entsteht der größte Druckverlust.
In den Stromkreisen, in denen der Druckverlust geringer ist, müssen Drosselarmaturen (voreinstellbare Thermostatventile [evtl. einstellbare Rücklaufverschraubungen], in größeren Anlagen - Strangregulierventile oder Differenzdruckregler) eingebaut werden. Diese Drosselarmaturen reduzieren den überschüssigen Druck bzw. halten ihn konstant, damit der günstigste Heizkreis (Heizkörper) nicht die Anlage steuert, denn dieser Heizkreis (Heizkörper) beeinflusst die Funktion der anderen Heizkreise (Heizkörper). Einfach gesagt, dieser Heizkörper darf den anderen Heizkörpern nicht das Wasser wegnehmen.

Wenn nicht in allen Stromkreisen der gleiche Druckverlust besteht, stellen sich andere Heizwasserströme als die berechneten notwendigen Massenströme ein. Das Wasser strömt dann mit einer viel zu großen Menge durch die Heizkreise (Heizkörper) mit den geringeren Widerständen. Die Heizkörper geben mehr Wärme ab, wirken als Störgröße für die Raumregelung und führen evtl. zu Ströumungsgeräuschen. Das Ergebnis ist, dass die Hydraulik durcheinander gebracht wird.

Die Folge des fehlenden Abgleichs ist, dass die Heizkreise (Heizkörper) mit höheren Widerständen nicht warm werden. Die falsche "logische Folgerung" wäre, den Pumpendruck zu erhöhen (höhere Schaltstufe, größere Pumpe). Dies bedeutet einen höheren Stromverbrauch, evtl. extreme Fließgeräusche, Einbau eines Überströmventils (Energievernichtung) und Lufteinsaugung (Verschiebung des Nullpunktes). Aber dadurch werden die Probleme noch größer.

Wenn die Anlage richtig abgeglichen ist, kann durch den Einsatz einer (selbsttätig) regelbaren Pumpe (nach der EnEV ab 25 kW [Nennwärmeleistung] vorgeschrieben) der Energieverbrauch der Pumpe bis zu 80 % reduziert werden. Solche Pumpen haben sich oft nach 2 Jahren amortisiert. Besonders jetzt ist eine aufbereitete Anlage wichtig!

Die alte, seit Jahrzehnten praktizierte Rohrnetzberechnung hat sich für bestehende Anlagen inzwischen überholt. Sinnvoll ist die Berechnung mit einem Berechnungsprogramm und man wird schnell feststellen, dass der theoretisch ungünstigste Heizkörper meistens nicht der richtige Heizkörper ist.

Auch die Berechnung für den nachträglichen Abgleich in Bestandsanlagen ist mit solchen Programmen möglich, aber ob diese aufwendige Berechnung notwendig ist, wird immer noch kontrovers diskutiert. Viele Hersteller bieten Überschlagsberechnungen an, die für die Praxis tolerierbar sind. Es werden auch schon Programme für Handys angeboten. Ein überschlägiger Abgleich ist immer noch besser gegenüber gar keinem!

Auch sollte daran gedacht werden, dass man ein Feintunig in der ersten Heizperiode nur bei Temperaturen unter +5° C durchführen kann und dass Fremdwärme (Sonneneinstrahlung, Personen und Elektrogeräte in den Räumen) möglichst vermieden wird, da sonst eine Überprüfung der erreichten Raumtemperaturen verfälscht werden!

(Eine normgerechte Raumlufttemperaturmessung sollte in der Mitte des Raumes in 1 m Höhe mit einem wärmestrahlungsgeschützem Thermometer mit einer Messabweichung von max. 0,5 °C erfolgen).

Praxisvorschlag zur Überprüfung der Anlagenhydraulik.
Die Güte der Hydraulik einer Anlage (mit Heizkörpern) zu überprüfen, ist eigentlich sehr einfach. Die Wärmezufuhr wird abgeschaltet und die Anlage kühlt mit laufender Pumpe ab, dabei müssen alle HK-Ventile voll aufgedreht sein. Wenn das Anlagenwasser abgekühlt ist, wird die Pumpe abgeschaltet und der Wärmeerzeuger hochgeheizt. Nach dem Erreichen der maximal zulässigen Temperatur (je nach Heizsystem verschieden) wird die Pumpe wieder eingeschaltet. Nun wird überprüft, ob das warme Wasser relativ gleichzeitig an allen Heizkörpern ankommt. Wenn einzelne Heizkörper zu schnell warm werden, dann bekommen sie zu viel Wasser (Wärme). Heizkörperanschlüsse, die nur langsam warm werden, sind unterversorgt. Jetzt kann der Fachmann schon abschätzen, wie der Abgleich vorzunehmen ist.
Die Überprüfung einer Fußbodenheizung kann in ähnlicher Weise durchgeführt werden. Hier muss aber der Rücklauf gefühlt werden.

Voraussetzung für einen weiteren Abgleich sind voreinstellbare Ventile (bzw. Rücklaufverschraubungen) und richtig ausgelegte Heizflächen.

Ein Erklärungsversuch
Wenn man eine vorausschauende und sachliche Fahrweise bewerten soll, erkennt man sicher auch nur geringeren Bremsen- und Reifenverschleiß. Dass so ein Fahrzeug dann insgesamt in allen Belangen schonender und sparsamer betrieben wird und nach Jahren einen deutlich besseren Eindruck hinterlässt, als eine verschlissene Schrottkarre, wird sicher jeder verstehen.
Ein Fahrzeug, das innerhalb sinnvoller und "bedarfsgerechter" Betriebszustände betrieben wird, läuft sparsamer und hält länger.
Auch, wenn der Vergleich mit dem Fahrzeug für beratungsresistente und merkbefreite Diskussionsteilnehmer, die permanent den erwiesen sinnvollen und in der Praxis auch von Laien bereits als äußerst vorteilhaft erkannten hydraulischen Abgleich torpedieren, vielleicht etwas hinkt, gilt das Gleiche auch für Heizungsanlagen.
Der hydraulische Abgleich sorgt dafür, dass die Heizung innerhalb definierbarer und damit kontrollierbarer Betriebszustände läuft.

Häufige verlustreiche Extremzustände im Hochlast- und Unterlastbereich, die in unabgeglichenen Heizungsanlagen üblich sind, werden durch den hydraulischen Abgleich vermieden. Die Anlage arbeitet abgeglichen ganz einfach gleichmäßiger. Alle, die eine abgeglichene Anlage haben, können das bestätigen. Zitat: Heiko Ziemek

Wichtig ist letztendlich, dass alle Räume die gewünschte, in der Heizlastberechnung festgelegte, Temperatur haben, ohne das die Ventile schließen, wenn keine Fremdwärme vorhanden ist. Hierzu ist ein Thermischer Abgleich notwendig.

Jetzt muss man nur noch "Richtig Heizen", dann wird es auch etwas mit der "Behaglichkeit". Bei Flächenheizungen sollte man auch immer an den "Selbstregeleffekt" denken und die Heizflächen nicht unnötig "ausbremsen".
Falsche Maßnahmen
Wenn Anlagenteile, einige Heizkörper oder einzelne Räume nicht richtig "mitlaufen", also die Anlage nicht richtig abgeglichen ist und/oder die Heizlastberechnung (DIN EN 12831) bzw. die Heizflächenauslegung nicht stimmt, werden häufig folgende Maßnahmen durchgeführt, die eher zu einer Verschlechterung der Hydraulik oder/und zu höheren Energieverbrauch führen:
  • Meistens wird die Pumpenleistung erhöht (höhere Drehzahl oder größere Pumpe). was nicht nur zu einem erheblich höheren Energiebedarf führt, sondern auch die Hydraulik total durcheinander bringt und zu Strömungsgeräuschen führen kann. Der Hintergrund ist, dass bei einer Anhebung der Pumpenförderhöhe der Volumenstrom zunimmt (der Förderdruck erhöht sich quadratisch zum Durchfluss, so führt ein doppelter Durchfluss zu einem vierfachen Druck) und der elektrische Energieverbrauch (die hydraulische Leistung erhöht sich in der 3. Potenz, so führt ein doppelter Duchfluss zu einer achtfachen hydraulischer Leistung) erheblich ansteigt.
  •  Durch eine Erhöhung der Vorlauftemperatur durch das Verstellen der Heizkurve (Steilheit oder Parallelverschiebung) wird das Heizungswasser nicht nur zur Fremdwärme, es entstehen auch höhere Energieverluste im Rohrleitungssystem und durch die Überheizung der Räume.
  • Wenn der Wiederaufheizzeitpunkt vorverlegt wird, weil die Räume nach der Nachtabsenkung bzw. -abschaltung ungleichmäßig schnell oder überhaupt nicht warm werden, führt diese Maßnahme nur zu einem erhöhten Energieverlust.
Probeheizen

Schon 1960 wurde in der DIN 18380Zentralheizungs-, Lüftungs- und zentrale Warmwasserbereitungsanlagen - im Rahmen des Probeheizens ein hydraulischer Abgleich vorgeschrieben.

(hier ein Auszug aus dem Fachbuch in meiner Lehrzeit [1961 -64])

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JoRy schrieb: Warum bei so unfertigen Vorgaben zur ganzen Bauphysik die Heizlastberechnung grob und nur geschätzt worden sein kann ist mir nicht nachvollziehbar ! Da sollte man sich einen anderen GU suchen und nicht...
KleinTheta schrieb: Was wird da verlangt? Sonneneinstrahhlung ist im Sommer bei 1 kW pro m² Dachfenster. Da sind 4 GROßE Dachfenster mit dann wohl annähernd je 1 m² verbaut. Gut, da ist ein bischen Innenverschattung,...
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