Systembetrachtung Zweirohranlagen

Teil 6: Die Heizfläche / Heizkörper

Vielleicht stellen Sie sich gerade die Frage, was der hydraulische Abgleich mit den Heizflächen, oder besser Wärmeübertragerflächen zu tun hat: Eine ganze Menge! Denn das System Heizung funktioniert nur dann richtig (effizient), wenn die drei wesentlichen Bausteine

• Wärmeerzeugung (z.B. das neue Brennwertgerät oder ev. die Alternative Wärmepumpe)
• Wärmeverteilung (Armaturen am Wärmeübertrager / Strangregler und Rohrnetz)
• Wärmeübergabe (Wärmeübertragerflächen wie Heizkörper/freie Heizflächen und /oder Fußbodenheizung)

aufeinander abgestimmt sind. Und dieses (in sich zu betrachtende) System Heizung wiederum auf das übergeordnete System einer Wohneinheit bzw. eines gesamten Gebäudes.
Oder anders erklärt: Ein (Wohn)gebäude hat einen bestimmten Bedarf an Wärme, den man kennen bzw. berechnen muss. Damit Sie sich in Ihrem Gebäude (besser in den Räumen) wohlfühlen, muss das System Heizung den Wärmeverlust durch die umschließenden Flächen (Wände, Fenster) und den Lüftungswärmebedarf kompensieren. Was an Wärme verloren geht, muss einfach nachgeschoben werden - mehr ist es nicht!

Jetzt wird es aber spannend. Sie kennen bestimmt meine Definition des hydraulischen Abgleichs: Die richtige Wassermenge zur richtigen Zeit am richtigen Ort. Allgemein gültig ist dieser Leitsatz:

• Das richtige Wohlfühlklima zur richtigen Zeit am richtigen Ort

Darin sind zwei wichtige Parameter verborgen, die ganz entscheidend dafür sind, dass sich der Nutzer oder Bewohner einfach wohlfühlt:

• Die Anlagendynamik und
• das Nutzerverhalten

Das immer wichtiger werdende Thema Nutzerverhalten beschreibe ich in einem eigenen Kapitel. In Bezug auf die Wärmeübergabe durch unterschiedliche Übertragerflächen spielt die Berücksichtigung der Anlagendynamik aber eine ganz wichtige Rolle. Mir ist es an dieser Stelle wichtig, den Bezug seitens der Hydraulik zur Wärmeverteilung transparent zu machen. Denn es gibt viele Komponentenbetrachtungen, aber kaum jemand zeigt die Abhängigkeiten untereinander auf.

Im Grunde geht es um drei Systeme, die es zu verstehen gilt:

• Der hydraulische Abgleich in Kombination mit Heizkörpern
• Der hydraulische Abgleich in Kombination mit einer Fußbodenheizung
• Der hydraulische Abgleich in Kombination mit Heizkörpern und Fußbodenheizung

Alles klar?

Vorab zu C: Dies könnte schlussendlich die Zusammenfassung der beiden Einzelbetrachtungen A und B sein ...... ist es aber nicht, denn die Formel A+B=C gilt hier leider nicht. Es ist viel komplexer, was aufgrund der in einer Vielzahl von Gebäuden im Bestand und Neubau vorhandenen Kombinationen (Heizkörper und Fußbodenheizung) eine nicht gerade einfache Aufgabe ist. Es soll ja hier keine Doktorarbeit werden (was mich schon reizen würde), sondern ein Aufzeigen der wesentlichen zu berücksichtigenden Parameter und deren Auswirkungen auf das System (und das Wohlfühlklima) mit den Lösungen für die Praxis. Womit wir auch gleich beim Verhältnis Kosten / Aufwand / Nutzen wären, aber dazu später mehr.

Noch eines vorab - und ich wiederhole dies gerne zum x-ten mal. Die Basis für jede Betrachtung ist immer eine raumweise Heizlastberechnung. Hier könnte man aber schon wieder gleich ein Fass mit vielen Fragen aufmachen: Wie kommt man an diesen Wert - im Bestand? Ist die DN 12831 überhaupt praxisnah? Braucht man Aufheizreserven? Was passiert dann mit den Wassermengen? Sollte der Wärmeverlust für Innenwände mitberücksichtigt werden? Lässt sich smart heating = gewünschte Anlagendynamik mit den vorhandenen Systemen überhaupt realisieren? .... Gut - ich höre jetzt mal mit den Fragen auf ......

Der hydraulische Abgleich in Kombination mit Heizkörpern



Der Abgleich in dieser Kombination ist relativ einfach. Und dies hat mehrere Gründe.

• Im Neubau: In Abhängigkeit von den wärmeerzeugerabhängigen Systemtemperaturen wird der Heizkörper dimensioniert. Somit liegt die Größe fest. Bitte überlegen Sie, wo der Heizkörper montiert werden soll. In der Nähe eines Fensters kann nie ein Fehler sein, ob wohl dies in Kombination mit einer 3-fach Verglasung (relativ hohe Oberflächentemperatur, Stichwort operative Temperatur) nicht mehr ganz so wichtig ist.
• Im Bestand: Die vorhandene Heizfläche (Größe und Typ des Heizkörpers) lässt sich recht einfach bewerten, sprich die Leistung in Abhängigkeit von der Übertemperatur (gewünschte Vor- und reale Rücklauftemperatur, anschließend die Optimierung wegen der unterschiedlichen Heizkörperüberdimensionierungsfaktoren - Erklärung siehe am Ende des Kapitels) bestimmen. Das dauert mit DanBasic nur wenige Sekunden. Wichtig: Beachten Sie bitte die Minderleistung in Nischen! Hier finden Sie dazu ein Diagramm mit einem Beispiel, wie Sie die Minderleistung berücksichtigen Können

Der wesentliche Vorteil ist somit die leicht zu ermittelnde Wärmeleistung des Heizkörpers. Hinzu kommen aber noch zwei weitere Faktoren:

• Die relativ geringe Speichermasse (Wasserinhalt) und die
• Wassermengenregelung mit einem selbsttätigen, stetigen Regler

Was bedeutet dies für die Praxis? Geringe Speichermasse: Ich erwähnte am Anfang des Kapitels die Anlagendynamik. Diese zu berücksichtigen ist und wird heute immer wichtiger. Aufgrund reduzierter Heizlasten im Neubau und im sanierten Bestand steigt der prozentuale Anteil der internen Wärmegewinne (Wärmeabgabe durch Menschen, elektrische Geräte, Strahlungswärme durch die Sonne). Dafür braucht man ein schnell reagierendes System mit wenig Speichermasse, damit die Wärmezufuhr bei Bedarf umgehend reduziert oder unterbunden wird. Das Thermostatventil, ob manuell oder elektronisch, reagiert sofort bei einem Anstieg der Raumtemperatur und drosselt den Massen- bzw. Wärmestrom. Die schon bereitgestellte Wärmemenge (im Heizkörper) ist aufgrund der geringen Masse (Wasserinhalt + Material des HK) relativ unbedeutend. Wichtig ist hier in diesem Zusammenhang auch das Heizkörperleistungsdiagramm (Wärmealeistung - Volumenstrom), das zwei Kernaussagen zulässt: Der entscheidende Faktor ist nicht der (exakte) Volumenstrom. 300% Volumenstrom bringen +12% mehr an Wärmeleistung! Deshalb bringt es auch relativ wenig, die Heizungsumwälzpumpe immer auf MAX! zu stellen. Im Umkehrschluss ist ein zu geringer Massenstrom auch kein Beinbruch (er sollte aber trotzdem stimmen); mit 50% Massenstrom erreicht man immer noch 86% der Wärmeleistung.

Die gewünschte Wärmeleistung am Heizkörper erreicht man durch die Übertemperatur - also über die Anpassung der Heizkurve. Dies zu wissen ist wichtig. Den gerade in der Übergangszeit (Außentemperatur 5-12 Grad C) mit relativ niedrigen Vorlauftemperaturen nimmt der Anteil der Konvektion am Heizkörper deutlich ab. Daraus ergibt sich meine These:

• 80% des möglichen Einsparpotentials erreichen Sie durch eine recht einfache Berechnung (raumweise Heizlast, Voreinstellung am Thermostventilgehäuse) und die Funktion des selbsttätgen Reglers (Thermostat). Die restlichen 20% ergeben sich aus der Einstellung der Regelung in Abhängigkeit von der Anlagendynamik und des individuellen Nutzungsprofils. Wichtig: Das Verhältnis 80/20 soll die Größenordnung aufzeigen und ist natürlich nicht absolut zu sehen.

Weitere Informationen: Die Fachbroschüre Wissenswertes über Niedrigenergieheizkörper gibt es => hier

... weiter mit Teil 7 - Fußbodenheizung