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Hydraulischer Abgleich - Denken im System HYDRAULISCHER ABGLEICH
 
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Thermostatventile mit integrierter Voreinstellung

In diesem Kapitel geht es um die richtige Auswahl der Armaturen am Heizkörper für die optimale Funktion im System.
Zum Einstieg einfach die folgende Animation über die Funktion/Komponenten eines Thermostatventil starten und in Ruhe ansehen



Oder das Funktionsprinzip des Thermostatventils - "Interaktiv" ausprobieren



.... und jetzt noch die Definition des Thermostatventils: 

Hier handelt es sich um eien Kombination bestehend aus einem Thermostatkopf/Fühlerelement und dem Ventilgehäuse. Das Thermostatventil (Gehäuse + Fühler) möglicht die Regelung des Wasserdurchflusses zwischen Rohrleitung und Heizkörper in Abhängigkeit von der benötigten Wassermenge nach Berechnung und der gewünschten Raumtemperatur innerhalb der Systembrenzen.

Darauf müssen Sie achten !

Die vier entscheidenden Fragen, die immer wieder gestellt werden, lauten:

  • Wo wird der Massenstrom begrenzt? Am voreinstellbaren Ventilgehäuse oder an der Rücklaufverschraubung ?
  • Welches voreinstellbare Ventilgehäuse muss in Abhängigkeit von den gegebenen Systemparametern (Temperaturspreizung, Differenzdruck, Massenstrom) gewählt werden ?
  • Welche Unterschiede ergeben sich bei der Berechnung mit einem Auslegungsproportionalbereich xp = 2K oder xp = 1K ?
  • Mit welchen "Werkzeugen" berechnet man die Voreinstellung am schnellsten ? Die Antwort finden Sie schon hier !


1. Wo wird begrenzt ?
Die wichtigste und zwingend notwendige Komponente zur Durchführung des hydraulischen Abgleichs ist ein Ventilgehäuse mit Voreinstellung zur Begrenzung des berechneten Massenstroms (siehe Systembetrachtung) am Heizkörper. In vielen Publikationen wird als "Alternative" immer wieder eine Rücklaufverschraubung aufgeführt, wenn keine voreinstellbaren Ventilgehäuse installiert sind. Rücklaufverschraubungen sind bis auf ganz wenige Ausnahmen dafür nicht geeignet.
Prüfen Sie zunächst, ob die Möglichkeit besteht, die Ventileinsätze zu tauschen. Falls dies nicht möglich ist: Ventilgehäuse mit Voreinstellung einbauen ! Warum ?

Der Vergleich: Einstellung am voreinstellbaren Thermostatventil oder an einer Rücklaufverschraubung?
Nehmen wir an, Sie errechnen einen notwendigen Kv-Wert bei xp=1 K von 0,2. Gewählt wird hierfür ein Ventil Typ RA-UN. Aus der folgenden Grafik ergibt sich ein Einstellwert von 5



Sie sehen, dass der Voreinstellwert ganz einfach eingestellt werden kann. Das gleiche "Spiel" nun mit einer Rücklaufverschraubung. Die Berechnung ergibt eine Einstellung von 0,25 Umdrehungen.



Also, Verschraubung ganz zudrehen und dann wieder auf. Frage: Wie "fest" haben Sie vorher zugedreht ? Falls Sie nur wieder eine weitere viertel oder halbe Umdrehung aufdrehen, war die ganze Arbeit umsonst, da der sich dann ergebende Kv-Wert dem eines nicht voreingestellten Ventilgehäuses gleich ist.

Weitere, entscheidende Punkte sind die Reproduzierbarkeit des Voreinstellwertes und die Verfügbarkeit von Kenndaten zur Einstellung alter Rücklaufverschraubungen. Gerade im Hinblick auf beantragte Fördermittel (siehe hier) zum hydraulischen Abgleich müssen Berechnungsergebnisse vorgelegt werden, die in Zukunft sicherlich auch überprüft werden.  Und dies geht nur einfach und schnell bei einem voreinstellbaren Ventilgehäuse.

WICHTIG: Achten Sie hier unbedingt auf die Möglichkeit einer Sicherung der Voreinstellung! Bei der Bestätigung des durch den Fachmann durchgeführten hydraulischen Abgleichs z.B für die KfW (Formulare finden Sie hier) sollten Sie für sich diesen "Sicherungsnachweis"  einbauen.

2. Welches Ventilgehäuse ?


Natürlich ein Ventilgehäuse mit Voreinstellung. Aber gibt es denn da noch Unterschiede ? Ja! Je nach Einsatzzweck ( Volumenstrom, Auslegungsdiffernzdruck, xp 1K oder 2 K, unterschiedliche Fühlerelemente) gibt es

Dies gilt nicht nur für außenliegende Ventile, sondern auch für Einbauventile (Dokument als pdf) in Heizkörpern
Ventile mit Voreinstellung sind für relativ große Volumenströme (größere Kv-Werte), Ventile mit Feinstvoreinstellung für relativ kleine Volumenströme (kleinere Kv-Werte) konzipiert. Ich verwende bewußt das Wort „relativ“, da es immer von den Anlagenparametern wie der Temperaturdifferenz (Vor- und Rücklauf), der Leistung, dem sich daraus ergebenden Volumenstrom und dem vorhanden Differenzdruck abhängt, welcher (errechnete) Kv-Wert des Ventils benötigt wird. Denn daraus ergibt sich der Voreinstellwert am Ventil, der möglichst im mittleren bis oberen Bereich der Einstellskala liegen sollte.

Ein kleines Beispiel soll die Zusammenhänge verdeutlichen.

Sie sehen, dass sich für eine Heizkörperleistung zwischen 2500 W bis 870 W für das Ventilgehäuse RA-N die Einstellwerte N bis 3 ergeben. Bei einer Leistung von 870 W wäre aber auch ein RA-U sinnvoll und regelungstechnisch noch besser. Bis zu einer Leistung von 260 W, also fast 10% der der Maximalleistung (siehe Vorgaben) ist eine sinnvolle Voreinstellung von 2,5 möglich. Also lieber ein kleineres Ventilgehäuse mit einem größeren Voreinstellwert wählen.

WICHTIG:
Jede Anlage ist ein "Unikat" und sollte individuell betrachtet werden. Gerade mit einem Blick in die Zukunft auf Gebäude mit stark reduzierter Heizlast und dem Einsatz von Brennwertgeräten (große Temperaturspreizung) muss der Einsatz eines Ventilgehäuses mit Feinstvoreinstellung (kleinerer Kv-Wert) geprüft werden. Ganz anders sieht es bei der Wärmeerzeugung mit Wärmepumpen aus. Die Kombination Wärmepumpe - Heizkörper ist bei einer stark reduzierten Heizlast durchaus möglich, bedingt aber durch die geringen Temperaturspreizungen eher ein Ventilgehäuse mit Voreinstellung (größerer Kv-Wert). Anlagenbeispiele finden Sie hier

Fazit: Sie sehen, dass es nicht nur um ein Ventilgehäuse mit Voreinstellung geht, es muss auch das für das System passende Ventilgehäuse ausgewählt werden.


3. Auslegungsproportionalbereich xp = 2K oder xp = 1K ?

Zunächst ist es einmal wichtig, das Sie in ihrer Software die Möglichkeit haben, den Auslegungsproportionalbereich xp zu wählen. Denn ohne Software geht es nicht; dafür ist die Vielfalt der für die Auslegung benötigten Parameter zu groß.
 
Wie es geht zeigt die folgende Grafik aus der Armaturenauslegung DanBasic. Mehr müssen sie nicht tun: xp-Bereich wählen und loslegen (Details zum Auslegungsproportionalbereich finden Sie hier)


Ausschnitt Software DanBasic

Mein Tipp: Rechnen Sie Altanlagen (Nachrechnung) zunächst einmal mit einem xp von 2K. Liegt eine Neuplanung (neues Brennwertgerät, reduzierte Heizlast) an so rechnen Sie bitte mit 1K.

Wichtig: Bei der Berechnung mit xp=1K ergeben sich bei gleichem Differenzdruck über dem Ventil deutlich kleinere Volumenströme = Leistungen am Heizkörper. Setzen sie einen Hochhubfühler (RA 2990, Gasfühler) ein. So erreichen sie fast die gleiche Leistung mit xp=1K wie beim Flüssigkeitsfühler RAW bei minimal höheren Differenzdrücken.



 
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