Hydraulischer Abgleich

Der Begriff hydraulischer Abgleich wird im Allgemeinen im Bereich der Warmwasserheizungsanlagen verwendet, gilt aber auch für Kühlsysteme und Trinkwasserverteilung. Hier soll der Begriff im Zusammenhang mit der Warmwasserheizung erläutert werden.

Der hydraulische Abgleich beschreibt ein Verfahren, mit dem innerhalb einer Heizungsanlage jeder Heizkörper oder Heizkreis einer Flächenheizung bei einer festgelegten Vorlauftemperatur der Heizungsanlage genau mit der Wärmemenge versorgt wird, die benötigt wird, um die für die einzelnen Räume gewünschte Raumtemperatur zu erreichen. Das wird durch genaue Planung, Überprüfung und Einstellung bei der Inbetriebnahme der Anlage erreicht. Auch ein nachträglicher hydraulischer Abgleich ist möglich, wenn die dafür erforderlichen Armaturen im Rohrnetz vorhanden sind (etwa voreinstellbare Thermostatventile oder Strangdifferenzdruckregler).

Ist eine Anlage abgeglichen, ergeben sich mehrere Vorteile: Die Anlage kann mit optimalem Anlagendruck und damit mit optimal niedriger Volumenmenge betrieben werden. Daraus resultieren ggfs. niedrigere Anschaffungskosten der Umwälzpumpe sowie niedrigere Energie- und Betriebskosten.

Für eine Förderung der Heizungsmodernisierung durch die KfW und das Marktanreizprogramm zur Nutzung erneuerbarer Energien (MAP) des BAFA ist der hydraulische Abgleich eine Voraussetzung.

Inhaltsverzeichnis

Anzeichen für fehlenden hydraulischen Abgleich

  • Heizkörper werden nicht warm, während andere Anlagenteile überversorgt sind („hydraulischer Kurzschluss“).
  • Heizkörperventile geben Geräusche ab, da der Differenzdruck im Ventil zu groß ist.
  • Heizkörperventile und Rohrleitungen geben Geräusche ab, da die Strömungsgeschwindigkeit zu groß ist.
  • Heizkörperventile öffnen und schließen nicht bei der gewünschten Innentemperatur, ebenfalls wegen zu hoher Differenzdrücke im Ventil.
  • Das Regelverhalten von Thermostatköpfen ist schlecht durch starkes „Überschwingen“.
  • Die Heizungsanlage wird mit zu hohen Temperaturen betrieben, um die Unterversorgung auf diesem Wege auszugleichen.
  • Es werden Pumpen mit zu hoher Leistung eingesetzt, die sowohl in der Anschaffung als auch im Betrieb zu hohe Kosten verursachen.
  • Der Wirkungsgrad des Wärmeerzeugers verschlechtert sich, da die Anlage mit zu hohen Temperaturen und stark schwankenden Volumenströmen betrieben wird.
  • Die Vor-/Rücklauftemperaturen sind unnötig hoch. Insbesondere beim Einsatz moderner Brennwerttechnik oder bei Wärmepumpen und Anlagen mit solarer Heizungsunterstützung verschlechtert sich der Nutzungsgrad.

Aus dem nicht optimalen Betriebsverhalten resultiert ein erheblicher Mehrverbrauch an Strom- und Heizungsenergie. Die Energieeinsparverordnung in Deutschland schreibt aus diesem Grund den hydraulischen Abgleich für zu erstellende oder zu sanierende Anlagen vor.

Der hydraulische Abgleich in der Theorie

Seit dem 1. April 2004 gilt in Deutschland die DIN EN 12831 (Juni 2003). Danach ist eine fachgerechte Planung mit Heizlast-, Rohrnetz-, und Heizflächenberechnung von einem Planer erforderlich. Aus der Planung ergeben sich Wärmebedarf und Volumenströme. In Deutschland sind Handwerker, die ihr Werk im Sinne der Verbände vollständig ausführen möchten, nach der Vergabe- und Vertragsordnung für Bauleistungen (VOB) Teil C verpflichtet, Heizungsrohrnetze hydraulisch abzugleichen.

Ein hydraulischer Abgleich ist erreicht, wenn alle parallelen Systeme (etwa Heizkörper an einem Strang oder Wohnungen in einem Gebäude) jeweils den gleichen hydraulischen Widerstand besitzen. Praktisch ist das jedoch nur bei gleichbleibenden Bedingungen möglich. Zum Beispiel darf die Pumpenfördermenge nicht schwanken oder einzelne Heizkörper dürfen nicht geschlossen werden. In der Praxis ist das nicht möglich. Deshalb erfolgt der hydraulische Abgleich für den kritischsten Zustand: der maximalen Heizlast, bei der alle Heizflächen durchströmt werden.

Der hydraulische Abgleich in der Praxis

Um die Durchflussmenge für jeden Heizkörper voreinzustellen, werden entweder Thermostatventile mit Durchflusskennwert (angepasste kV-Kegel) eingesetzt und der berechnete Wert eingestellt oder durch die Rücklaufverschraubungen werden die Durchflusswiderstände reguliert. Auch hier ist eine Einstellung entsprechend der Berechnung möglich.

Es können auch Heizkörperventile mit integriertem Volumenstromregler eingesetzt werden. Bei diesen Ventilen wird der für den Heizkörper maximal erforderliche Volumenstrom einmalig eingestellt. Danach wird der Thermostat auf dem Ventil montiert. Der Thermostat regelt jetzt nur noch im Bereich von Null bis zum voreingestellten Volumenstrom. Eine so ausgerüstete Anlage arbeitet zu jeder Zeit stabil, da die Einflüsse anderer Anlagenteile keine Rückwirkungen auf den Heizkörper haben. Es muss nur dafür gesorgt werden, dass am Heizkörper ein ausreichender Differenzdruck ansteht.

Hydraulischer Abgleich in Warmwasserzirkulationsnetzen

Für erwärmtes Trinkwasser wird häufig ein Zirkulationsnetz verbaut, das über eine rückführende Leitung die Temperaturen bis zum letzten Verbraucher aufrechterhält. In Großanlagen ist es ebenfalls sinnvoll, dieses Rohrnetz ähnlich dem der Heizung abzugleichen. Die Zirkulationspumpe in der rückführenden Leitung kann bis zu 50% effizienter laufen und somit Strom sparen, und die Legionellenproblematik wird verringert, da die bessere Durchströmung auch an weit entfernten Verbrauchern zum Tragen kommt. Das DVGW-Arbeitsblatt W 553 gibt Aufschluss über die richtige Bemessung der entsprechenden Leitungsdimension. Hier wird der Begriff „Großanlage“ für den Bereich der Warmwasserbereitung auch spezifiziert: Somit sind Kleinanlagen im Sinne des Arbeitsblatts nur in Gebäuden mit 1 WE (WE = Wohneinheiten) bzw. 2 WE, wenn der Eigentümer mit im Haus wohnt, als solche zu betrachten. Ferner spielen Inhalt des Warmwasserbereiters (WWB) und der Rohrinhalt der verbauten Installation eine wichtige Rolle. Beträgt das Nennvolumen des WWB 400 Liter oder mehr, wird automatisch von einer Großanlage gesprochen. Ebenso darf eine als Kleinanlage definierte Installation nicht mehr als 3 Liter Rohrinhalt im Warmwasserbereich aufweisen.

Wichtigster Unterschied zu den Klein- und Großanlagen besteht in den Betriebstemperaturen. Ein Warmwassernetz in Großanlagen ist immer mit mindestens 60 °C zu betreiben, eine Auskühlung bis zum Wiedereintritt der Zirkulation in den WWB darf nicht mehr als 5 Kelvin betragen. In Kleinanlagen darf der Warmwasserbereiter mit 50 °C betrieben werden, jedoch werden auch hier wegen der Legionellenproblematik 60 °C empfohlen.

Weblinks

Literatur


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