Heizungsanlagen - für Laien erklärt
Heizungsanlagen - für Laien erklärt

Der hydraulische Abgleich in Einrohr-Heizungsanlagen

1. Die Einrohrheizung

 

Die Einrohrheizung ist eine Warmwasserheizung, bei der die Heizkörper durch eine Ringleitung (Einrohr) der Reihe nach mit Warmwasser versorgt werden.

Das Heizungswasser fließt aus dem Vorlaufsteigstrang am Punkt 1 in die Ringleitung. Ein Teil der Wassermenge (ca. 30 %) fließt am Punkt 2 durch den Heizkörper, während der größere Teil des Wassers (ca. 70 %) durch den Bypass am Heizkörper vorbei fließt (Punkt 3). Am Punkt 4 sind die beiden Wassermengen wieder vereint, haben aber eine niedrigere Temperatur als am Punkt 1, weil sich das Wasser, das durch den Heizkörper geflossen ist, abgekühlt hat. Dies wiederholt sich an jedem Heizkörper. In der Ringleitung fließt also ständig warmes Wasser.

 

Einrohrheizungsanlagen werden betriebsbedingt immer mit konstanter Wassermenge betrieben. Der Einsatz von regelbaren Pumpen ist daher sinnlos.

2. Das Rohrleitungsnetz in Heizungsanlagen

 

Das Rohrleitungsnetz dient dazu, das warme Wasser vom Heizkessel zu den Heizkörpern und zurück zu bringen. Dazu wird in den Wasserkreislauf nach dem Heizkessel eine Umwälzpumpe installiert, die den dafür notwendigen Druck erzeugt. Auf dem Weg zu und von den Heizkörpern bildet jedes Stück Rohrleitung, jedes Rohrleitungsformstück (Ecken, Bögen, Verengungen, Erweiterungen usw.) und jedes Ventil für das Heizungswasser einen Strömungswiderstand, hinter dem der Wasserdruck niedriger ist als davor (Druckverlust). Dadurch wird der Druck in der Rohrleitung mit größer werdender Entfernung von der Pumpe immer geringer, sodass pumpenferne Heizkörper mit einem wesentlich geringeren Druck beaufschlagt werden als pumpennahe. Da mit dem am Heizkörper anstehenden Druck auch noch das Heizkörperventil überwunden werden muss, kommt es häufig vor, dass pumpenferne Heizkörper zu wenig Wasser erhalten und dadurch eine zu geringe Heizleistung abgeben. Abhilfe schafft hier der hydraulische Abgleich.

3. Der hydraulische Abgleich

Beispiel: Angenommen, die Heizkörperventile der obigen Heizungsanlage haben im geöffneten Zustand einen Strömungswiderstand von 50 mbar und die Pumpe erzeugt einen Druck von 150 mbar. Durch die Nähe zur Pumpe steht am Punkt 1.1 ein Druck von ca. 140 mbar an (geringer Druckverlust von der Pumpe bis zum Heizkörper). Dagegen steht an den pumpenfernen Heizkörpern (Punkt 4.3) nur noch ein Druck von 100 mbar an. Dadurch werden die pumpennahen Heizkörper mit mehr Wasser durchströmt als die pumpenfernen.

 

Im ungünstigsten Fall kann der Ventilwiderstand sogar größer sein als der anstehende Druck. Dann bleibt der Heizkörper auch bei geöffnetem Ventil kalt.

Wenn man nun die Wassermenge, die durch die Heizkörper fließt, durch Durchflussbegrenzer so einstellt, dass immer nur die benötigte Wassermenge durch die Heizkörper fließt, kann man eine gleichmäßige Beaufschlagung aller Heizkörper erreichen. Diesen Vorgang nennt man hydraulischen Abgleich.

 

Beispiel: Wenn man in unserem obigen Beispiel die Wassermenge am pumpennahen Heizkörperventil durch einen Durchflussbegrenzer auf die benötigte Menge begrenzt und diese Begrenzung bei allen Heizkörpern durchführt, steht den pumpenfernen Heizkörpern auch noch die benötigte Wassermenge zur Verfügung. Eine gleichmäßige Beaufschlagung aller Heizkörper wird dadurch gewährleistet.

Wenn in vorhandenen Heizungsanlagen der nachträgliche Einbau von Durchflussbegrenzern in die Wohnungs-Ringleitungen (Punkte 1.1,1.2, 1.3, 2.1 usw. im Strangschema) nicht mehr möglich ist, kann man notfalls die Durchflussbegrenzer auch in die Steigstränge (Punkte 1, 2, 3 usw. im Strangschema) einbauen. Dadurch erreicht man aber eine schlechtere Genauigkeit des Abgleichs.

 

Die erforderlichen Einstellungen der Durchflussbegrenzer können mehr oder weniger genau (je nach Aufwand) berechnet werden.

4. Zusammenfassung der Nachteile bei fehlendem hydraulischen

    Abgleich:

  • pumpenferne Heizkörper werden nicht warm, weil pumpennahe Heizkörper überversorgt werden („hydraulischer Kurzschluss“)
  • pumpennahe Heizkörperventile geben Geräusche ab, da die Strömungsgeschwindigkeit im Ventil zu groß ist
  • durch zu großen Druckabbau (pumpennahe) oder zu kleinen (pumpenfern) regeln Heizkörperventile schlecht oder gar nicht
  • pumpennahe Rohrleitungen und Ventile (z. B. Strangabsperrventile) geben Geräusche ab, weil die Strömungsgeschwindigkeit zu hoch ist
  • die Heizungsanlage wird mit zu hohen Temperaturen betrieben, um die Unterversorgung pumpenferner Heizkörper auf diese Weise auszugleichen. Dadurch steigen der Brennstoffverbrauch und die Betriebskosten enorm.

Wichtig: Nach der VOB/C DIN 18380 ist der hydraulische Abgleich einer Heizungsanlage Pflicht. Anlagen ohne Abgleich entsprechen nicht den anerkannten Regeln der Technik und stellen somit eine mangelhafte Leistung dar!

Wenn in einer Heizungsanlage die pumpenfernen Heizkörper trotz voller Leistung der Anlage nicht warm genug werden, versucht der Nichtfachmann oft, durch Einbau einer größeren Umwälzpumpe den Mangel zu beheben. Dadurch erreicht er aber gar nichts, meistens sogar das Gegenteil. Denn

  • die größere Pumpe bewirkt höhere Strömungsgeschwindigkeiten des Wassers in den Rohren. Da aber die Strömungswiderstände in den Rohren und Ventilen sehr stark von der Strömungs­geschwindigkeit abhängen (eine doppelte Geschwindigkeit bewirkt einen 4-fach größeren Widerstand), wird nur unnötig viel Druckenergie „verbraten“. An den Druckverhältnissen ändert sich fast nichts.
  • die zu große Pumpe verursacht sowohl in der Anschaffung wie auch im Betrieb zu hohe Kosten.
  • Heizkörperventile und Rohrleitungen geben aufgrund der zu hohen Strömungsgeschwindigkeit Geräusche ab.
  • aufgrund der hohen Drücke, für die die Thermostatventile gar nicht ausgelegt sind, verschlechtert sich das Regelverhalten der Thermostatventile enorm.

Jürgen Wüst

Dipl.-Ing (FH)

 

24.6.2013

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