Hydraulischer Abgleich - Einrohrheizung

ein etwas anderes System

Geschichte der Sanitär-, Heizungs-, Klima- und Solartechnik
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Da im Neubaubereich meistens 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.
Der Hydraulische Abgleich ist seit 1978 in der 1. Heizungsanlagenverordnung - Verordnung über  energiesparende Anforderungen an heizungstechnische Anlagen und Warmwasseranlagen - vorgeschrieben. Außerdem ist der Abgleich schon in der VOB (Vergabe- und Vertragsordnung für Bauleistungen) Teil C – ATV DIN 18380 - 1960 (wenn die VOB schriftlich festgelegt wird) festgelegt, und auch in der DIN EN 14336 (Heizungsanlagen in Gebäuden – Installation und Abnahme der Warmwasser-Heizungsanlagen - 01-2005) und der EnEV (EnergieEinsparVerordnung) und neuerdings durch das GEG vorgeschrieben, sondern auch Grundvoraussetzung für eine effizient arbeitende außentemperaturgesteuerte Anlage.
Der hydraulische Abgleich ist nach den allgemein anerkannten Regeln der Technik (aaRdT) eine vorgeschriebene Leistung für die Neuinstallation  und Sanierung (z. B. Wechsel von Wärmeerzeugeugern [Kesseltausch, Wärmepumpmpen]) von Heizungsanlagen. Das gilt für Bauverträge nach BGB 2018 ( Verbraucher-Verträge) und Verträge nach VOB. Auch das neue Gebäudeenergiegesetz (GEG) schreibt den hydraulischen Abgleich in den § 20 und § 50 vor. Dies muss nicht ausdrücklich erwähnt werden, weil es automatisch Vertragsbestandteil ist. Außerdem wird bei dem Fördermaßnahmen der BAFA ein HA vorgeschrieben, der von einer Fachfirma über die Fachunternehmererklärung (FUK) bestätigt werden muss.
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. (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).
  • 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. An den Umwälzpumpen sollte nichts verstellt werden.
  • 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 :>))
Hier noch einmal der Hinweis, dass man die Rücklauftemperatur und die Temperaturdifferenzen (Vorlauf/Rücklauf) nicht einstellen kann, wie man es möchte, denn sie sind die Reaktionsgröße aus der Raumheizlast bzw. aus Massestrom, Heizfläche bzw. Heizflächenart und Raumtemperatur, wobei auch noch die Heizkurveneinstellung mitspielt.

Bei einigen Fördermaßnahmen ist der Abgleich zwingend vorgeschrieben und muss entsprechend von einem Fachbetrieb mit entsprechenden Vordrucken bescheinigt werden. Bestätigung des hydraulischen Abgleichs für die KfW-Förderung - VdZ
Die Voraussetzungen für den hydraulischen Abgleich sind:
  • die Anlage muss gespült und frei von Verunreinigungen sein, also gereinigt sein
  • alle Anlagenteile müssen gefüllt sein
  • alle Anlagenteile müssen entlüftet sein
  • alle Strömungskreise müssen wie in der Berechnung vorgesehen durchströmt und zugeschaltet sein
  • evtl. vorhandene Schmutzfänger/-filter müssen gereinigt sein
Vorab > Die Durchführung des hydraulischen Abgleichs bei Einrohranlagen ist nicht einfach, aber durchaus machbar, nur die Fachleute zu finden, die das können, wird immer schwieriger. Aus energetischer Sicht sinnvoll.
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. 35 %) 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 kleiner.
Da die Wärmeleistung von Heizkörpern sich ungefähr proportional zur Vorlauftemperatur verhält, ergeben sich in Strömungsrichtung gesehen höhere erforderliche Wärmeleistungen der Heizkörper.
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.
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. Ebenso wirken sich andere Störungen (z. B. überhöhte Strangvolumenströme) aus, die damit 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. Mit manuell einstellbaren Strangregulierventilen oder Volumenstromregler können die Volumenströme konstant gehalten werden.
Besonders in Anlagen mit mehreren Einrohrkreisen muss der Volumenstrom jedes Kreises nach der Summe der Raumheizlasten gewährleistet sein. Hier werden Volumenstromregler eingesetzt, an denen der konstante Volumenstrom eingestellt wird.
automatisches Regelventil
Quelle: Honeywell GmbH
Messgerät für Durchflussmessungen
Quelle: Honeywell GmbH
Ein automatisches Regelventil für Systeme mit konstantem Volumenstrom zur Regelung von Heizungs- und Kühlsystemen (besonders in Einrohrsystemen, Fan-Coil mit Bypass, Kühldecke mit Bypass) indem es für einen konstanten Durchflusswert auch bei wechselnden Druckverhältnissen sorgt. Dabei wird der Durchflusswert von außen am Ventileinsatz voreingestellt.
Der Ventileinsatz eines Regelventils enthält zwei miteinander gekoppelte Komponenten. Eine mit einer verstellbaren Blende und die andere die den Differenzdruck über die Blende regelt. Das Ergebnis ist ein konstanter Durchfluss durch das Ventil, unabhängig von wechselnden Druckverhältnissen. Vor dem Spülen des Systems wird empfohlen den Ventileinsatz zu entnehmen und eine Verschlusskappe einzuschrauben.
Ein passendes Messgerät für Durchflussmessungen in temperaturübertragenden Heiz- und Kühlsystemen misst den Differenzdruck über einer Öffnung, z. B. einem Ventilsitz. Zusammen mit dem kv-Wert der Öffnung wird der Durchfluss mit der kv-Formel berechnet. Der kv-Wert aller Ausgleichsventile sind in einer internen Datenbank gespeichert. Die manuelle Eingabe des kv-Werts ist ebenso möglich.
Quelle: Honeywell GmbH
Da sich in der Praxis der Einsatz von manuell einstellbaren Ventilen 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.
Hydraulischer Abgleich von Einrohr-Anlagen - Praxisberichte - Hans-Jürgen Heigl
System zur Sanierung von Einrohrheizungen - Oventrop GmbH & Co. KG
Hydraulischer Abgleich von Einrohrheizungen - Bernd Scheithauer
Methoden für den Nachweis des hydraulischen Abgleichs - TA HEIMEIER GmbH
Abgleichventile
Der Massenstrom wird für die Auslegung der Heizflächen, für die Rohrnetzberechnung und den hydraulischen Abgleich der Anlage benötigt. Ausgehend von der berechneten Heizlast (DIN EN 12831) des jeweiligen Raumes bzw. der Heizfläche wird der Massenstrom des Heizmediums berechnet. Vor der Berechnung muss die Temperaturdifferenz zwischen dem Vor- und Rücklauf festgelegt werden. Der Massenstrom transportiert die benötigte Energie zu der jeweiligen Heizfläche.
Die Formel des Wärmestroms


QPunkt = Wärmestrom in Wh/h entspricht Heizlast
mPunkt = Massenstrom in kg/h
cp = spez. Wärmekapazität für Wasser (1,163 Wh / kg K)
delta theta = Temperaturdifferenz von (ThetaV - ThetaR) in K
wird umgestellt und ergibt den Massenstrom:

 
Je größer die Temperaturdifferenz
desto kleiner der Massenstrom.
 
Falsche Maßnahmen
Wenn Anlagenteile, einige Heizkörper oder einzelne Räume nicht richtig "mitlaufen", also die Anlage nicht richtig abgeglichen ist und/oder die Heizlastberechnung 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.
Diese Lehrmittel werden z. B. im Unterricht an den Beruflichen Schulen des Kreises Nordfriesland in Husum und in den überbetrieblichen Unterweisungen der Kreishandwerkerschaft Husum eingesetzt. An diesen Schulungsständen des VIS - Variables Installations System wird nicht nur gezeigt wie der Aufbau der verschiedenen Systeme ist, sondern durch ein Simulationsprogramm - AndiWIN.net (z. B. "Hydraulischer Abgleich") ist es möglich, das Betriebsverhalten  von Pumpen- und Heizungssystemen an virtuellen Versuchsaufbauten zu untersuchen. Bei den Arbeiten an diesen Wänden zeigen die Schüler besonders viel Interesse, weil sie die Versuchsaufbauten selber erstellen und die Versuche über den PC aufnehmen und auswerten können. Damit diese Lehrmittel auch richtig eingesetzt werden können, haben sich die Lehrkräfte der Schule vor Ort an den Schulungsständen fortgebildet.
Quelle: BBH Technische Anlagen GmbH
VIS - Variables Installations System
AndiWIN.net - Mess- und Präsentationsprogramm
AndiLAB Modulplatten - Elektronikgrundlagen / Schaltungstechnik
Druckverlust Online-Rechner
Hier wird heftig über den Abgleich diskutiert  - HaustechnikDialogForum
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