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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. 30 %) 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.
Oder anders
gesagt, die ersten Heizkörper im
Ring sind kleiner und die letzten
Heizkörper werden größer
im Verhältnis zur vorgeshenen Systemtemperatur.
Deswegen sollten die Heizkörper in Räumen
mit großen Wärmebedarf (z. B. Wohnzimmer)
immer am Anfang eines Kreises
angeordnet werden.
Deswegen reagieren Einrohrsysteme empfindlich auf das Abstellen
einzelner Heizkörper (Räume) im Kreis,
weil dann die nächsten Heizkörper nicht mehr die berechnete
Mischtemperatur bekommen, sondern eine höhere
Temperatur. Das führt zu einer Überheizung
dieser Räume bzw. zum Abstellen der Thermostatventile, weil
die höhere Temperatur als "Fremdwärme"
angesehen wird. Letztendlich ist die Temperatur hinter dem letzten
Heizkörper im Kreis erheblich höher als gewünscht,
was z. B. bei einer Brennwertanlage nicht sein sollte.
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Das waagrechte
System ist anpassungsfähig an den Baukörper und erlaubt
den Einsatz individueller Wärmezähler. Die senkrechten Hauptstränge
werden z.B. im Leitungsschacht der Sanitärräume verlegt. Die
daran angeschlossenen Ringleitungen werden im Unterlagsboden oder unter
Fussleistenabdeckungen geführt.
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. |
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Heizkörperanschlussmöglichkeiten |
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Wärmestopp in Einrohrheizungsanlagen
Quelle: Flamco GmbH
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Ein Problem
kann die sogenannte Mikrozirkulation sein. Dabei gelangt über das strömende Heizungswasser über
den Rücklaufanschluss in den Heizkörper, der daraufhin trotz
geschlossenem Thermostatventil geringfügig Wärme abgibt. Die
Ursache ist ein thermischer Auftrieb, der durch den Dichteunterschied
zwischen dem kühlen Wasser im Heizkörper und dem wärmeren Verteilwasser entsteht. Bei Zweirohrheizungen
ist dieser Effekt aufgrund der separaten Rücklaufführung und
einem entsprechend niedrigem Rücklauftemperaturniveau vernachlässigbar
gering.
Flamco bietet maßgeschneidertes Sanierungssystem der Marke Rossweiner für die Umrüstung von senkrechten Einrohrheizungsanlagen im kommunalen Wohnungsbau und für Forsteretagenheizungen, geeignet für den Einsatz von neuen Heizkörpern sowohl für die Nachrüstung an alten Heizflächen.
Durch den Einsatz von Wärmestoppbögen und Tüllenverschraubungen mit Spirale wird eine Reduzierung der systembedingten Erwärmung der Heizflächen und somit eine Senkung der Heizkosten erreicht.
Das Sortiment beinhaltet vorgefertigte Kurzschlussstrecken, d.h. Bypass-T-Stück, Wärmestopp und Bypassrohr sind eine fest verbundene Einheit, metallisch- bzw. flachdichtend sowie Thermostatventil-Unterteile für senkrechte Einrohrheizung mit Voreinstellung (weiße Bauschutzkappe) oder ohne Voreinstellung (schwarze Bauschutzkappe). Voreinstellung wahlweise über das Ventil oder den Wärmestoppbogen (ist absperr- und entleerbar). Verwendung von Thermostatköpfen mit Anschluss M 33 x 2.
Einige Hersteller haben auch Ventile mit integrierter Schwerkraftbremse.
E-Z Ventil mit integrierter Schwerkraftbremmse
Quelle: IMI Hydronic Engineering
Deutschland GmbH - TA Heimeier GmbH |
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Die Temperatur
für den Betrieb von Brennwertkesseln eine unterhalb
der Abgas-Taupunkttemperatur (Erdgas: ca. 55
°C, Heizöl: ca. 47 °C) liegende
Rücklauftemperatur ist auch ein Problem. Die Absperrung
von Heizkörpern wirkt sich in der Einrohrheizung
mit einer Temperaturerhöhung im Heizwasserverteilsystem
aus. Auch wenn die Systemtemperaturen auf eine Brennwertnutzung ausgerichtet
sind, kann in Einrohrheizungen eine Rücklauftemperaturerhöhung
über die Abgas-Taupunkttemperatur nicht in allen Betriebszuständen
ausgeschlossen werden. Deshalb sind Einrohrheizungen für Brennwertanlagen
weniger geeignet. |
Merkmale einer Einrohrheizung:
- Reihenschaltung der
Heizkörper
- Verkleinerung der Heizflächen
am Stranganfang
- Vergrößerung
der Heizflächen am Strangende
- Einstellung des Teilvolumenstroms
am Heizkörper
- Sonder-Heizkörperventile
- nachträgliche Anlagenerweiterung
nur mit Umplanung möglich
- Begrenzung der Leistung
auf rund 10 kW
- konstant hoher Volumenstrom/differenzdruckgeregelte
Pumpe wirkungslos
- Mikrozirkulation möglich
- Einsatz der Brennwerttechnik
weniger geeignet
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| Heizkörper-Dimensionierung
für Einrohrheizungen |
Bei dem
Einrohrsystem wird im Gegensatz zu einer Zweirohranlage der Vor- und Rücklauf
im selben Rohr geführt. Dabei wird je nach Anlagenart das gesamte,
oder ein Teil des im Strang fließenden Wassers abgezweigt und dem
Heizkörper zugeführt. Dadurch hat jeder Heizkörper
eine eigene Vor- und Rücklauftemperatur. |
| Daraus ergibt sich: |
- eine Verkleinerung der Heizkörper
am Kreisanfang und eine Vergrößerung zum Kreisende
- eine Leistungsänderung der
nachfolgenden Heizkörper bei der Abschaltung eines vorherigen Heizkörpers
- eine sorgfältige Berechnung
und das fehlenden der Fachleute in der Praxis
- begrenzte Kreislängen
- Schwierigkeiten bei einer
nachträglichen Änderung (Erweiterung) des Systems
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| Anbindung der Heizkörper |
Bei dem
Zwangsdurchlaufsystem wird das gesamte durch den Strang fließende
Wasser durch den Heizkörper geleitet. Dabei sollte bei der Dimensionierung
der Ringleitung die Rohrdimension nicht über DN 15 bzw. bei Kupfer-
oder Präzisionsstahlrohren nicht über 18 x1 mm gewählt
werden, da in dieser Dimension auch die Heizkörperanschlüsse
auszuführen sind. Die Gesamtabkühlung im Ring sollte zwischen
8 und 15 K liegen und wird im Normalfall mit 10 K angenommen. Die Fließgeschwindigkeit
im Ring sollte bei ca. 0,5 bis 0,8 m/s liegen. In diesem System ist eine
Heizkörperregelung über den Massenstrom (Thermostatventile)
nicht möglich. Bei einigen Heizkörpern (z. B. Sockelleistenkonvektoren)
wird die Wärmeabgabe über Luftklappen geregelt oder es werden
Ventilatorkonvektoren
eingesetzt, die über die Drehzahl des Ventilators die Wärmeabgabe
regelt. |
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Saugfitting (Venturi)
Leider gibt es die Fittigs für
die alte Montagetechnik nur noch von Geberit und LIMA |
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Das Nebenschlußsystem
(reitender Anschluss) ist regelungstechnisch
gegenüber dem Zwangsdurchlauf zu bevorzugen, da durch
den kleineren Heizkörpermassenstrom die Spreizung vergrößert
wird, was zu einer flacheren und somit proportionaleren
Leistungskennlinie führt.
Bei diesem System strömt auch bei
voller Auslastung nur ein Teil des
durch den Ring fließenden Wassers durch den Heizkörper.
Die Aufteilung des Massenstromes vor dem Heizkörper
wird entweder durch die Dimensionierung von der Heizkörperanbindungsleitung
und der Bypassstrecke, oder durch die Verwendung
von speziellen Einrohrventilen, bei denen
die Bypassstrecke durch eine Durchtrittsbohrung am Verteilpunkt
ersetzt wird, bestimmt. |
Die Dimension
der Ringleitung kann im Gegensatz zum Zwangdurchlaufsystem
in beliebiger Dimension ausgeführt werden.
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| Bei der Auslegung
sind folgende Dinge zu beachten: |
- Je kleiner die jeweilige
Heizkörperleistung, desto geringer ist die Abkühlung
des Strangmassenstromes und damit auch die Beeinflussung
der nachfolgenden Heizkörper im Falle einer Abschaltung
des Heizkörpers daher sind an einem Strang mehrere
kleine Heizkörper vorteilhafter als große Heizkörper.
Große Heizkörper sollten daher in mehrere kleinere
Heizkörper aufgeteilt werden.
- Eine geringe Spreizung
führt zu höheren Mitteltemperaturen und somit
kleineren Heizkörpern, jedoch wird der Strangmassenstrom
und somit der Strangdurchmesser erhöht.
- Die Gesamtabkühlung
im Ring sollte zwischen 8 und 15 K liegen
und wird im Normalfall mit 10 K angenommen.
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Aufteilung
> Kurzschlussstrecke – Heizkörperanbindungsleitung |
- Der Druckverlust
in der Kurzschlussstrecke (Bypassstrecke) und der Druckverlust
in der Heizkörperanbindungsleitung sind immer genau
gleich groß. Dabei muss beachtet werden, dass sich
in der Heizkörperanbindungsleitung wesentlich mehr
Zeta-Werte befinden (Rohrleitung und Formstücke,
Heizkörperventil, Heizkörper und Rücklaufverschraubung)
als in der Bypassstrecke, die Fließgeschwindigkeit
durch die Bypassstrecke (wird meist in der Dimension des
Heizringes ausgeführt) ist jedoch wesentlich größer
als die Fließgeschwindigkeit durch die Heizkörperstrecke.
Damit die Fließgeschwindigkeit durch die Anbindungsleitung
nicht zu gering wird, sollte diese erfahrungsgemäß
mindestens eine Dimension kleiner ausgeführt werden
als der Heizring.
- Besonders schwierig
wird die Anpassung des Druckverlustes zur Erreichung der
richtigen Wasseraufteilung dann, wenn besonders große
Massenströme durch den Heizkörper erforderlich
sind (große Heizkörperleistung).
- Erfahrungsgemäß
sollte die Wassermenge über den Heizkörper ca.
10 bis 20 %, auf keinen Fall jedoch mehr als 30 % des
Strangdurchflusses betragen.
- Zu Problemen kann
es kommen, wenn die Kurzschlussstrecke sehr kurz ist (zum
Beispiel bei sehr hohen Heizkörpern) und damit zu
viel Massenstrom durch die Kurzschlussstrecke fließen
würde. Dann sind folgende Maßnahmen empfehlenswert:
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| • Auswahl eines größeren
Heizkörpers, damit steigt die Spreizung und der Massenstrom
durch den Heizkörper kann geringer sein
• Einschnürung der Kurzschlußstrecke
• Einschweißen von Drosselscheiben
• Verlängerung der Kurzschlußstrecke
• Verwendung von Saugfittings
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E-Z Ventil
Quelle: IMI Hydronic Engineering
Deutschland GmbH - TA Heimeier GmbH
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Das
Heimeier E-Z System kann
bei allen Heizkörpern mit Zweipunktanschlüssen
in Ein- und Zweirohrheizungen
eingesetzt werden. |
Im
Einrohr-System kann der Massenstrom
(Volumenstrom) zum Heizkörper stufenlos
zwischen 30 - 60 % (werkseitige
Einstellung - 35 % Heizkörperanteil)
eingestellt werden. Der Bypass bleibt
im Einrohrbetrieb unabhängig von der
Absperrung geöffnet, so dass die Zirkulation
der Ringleitung nicht unterbrochen wird. |
Durch
das Linksdrehen des Reguliertellers
bis zum Anschlag kann der Verteiler auf einen
Zweirohrbetrieb umgestellt
werden (100 % Massenstrom über den Heizkörper,
Bypass geschlossen). Durch Rechtsdrehen des
Reguliertellers bis zum Anschlag ist der Heizkörperrücklauf
absperrbar, der Heizkörpervorlauf
wird am Thermostat-Ventilunterteil geschlossen.
Eine integrierte Schwerkraftbremse
im E-Z Verteiler verhindert eine Rücklaufzirkulation.
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| Lanzenventil
Lanzenventilgehäuse haben nur
einem Anschlusspunkt am Heizkörper
(seitlich oder unter dem Heizkörper). Die Ventile werden in zwei
verschiedenen Ausführungen (Einrohranlagen und Zweirohranlagen)
angeboten. Im Einrohrbetrieb wird die umgewälzte konstante Wassermenge
teils durch die Heizkörper und teils durch den eingebauten
Bypass des Ventilgehäuses geleitet. Je nach Heizkörpertyp sind
unter Umständen zum Heizkörper passende Stauscheiben oder spezielle
Anschlussstücke erforderlich. |
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Lanzenventil RA 15/6T für Einrohrbetrieb
(waagerechte
Ausführung)
Quelle: Danfoss GmbH
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Das Lanzenventil
in einer Einrohrheizung verteilt das
ankommende Heizungswasser durch die Lanze
bis in den Heizkörper und leitet es um die Lanze
zurück in den Heizkreislauf. Der Heizkreislauf kann
der nächste Heizkörper oder der Rücklauf
zum Wohnungsverteiler sein. Bei Absperrung wird der Heizkörper
durch Zudrehen beider Ventiloberteile vom Heizkreislauf
getrennt. Die nachfolgenden Heizkörper bleiben hiervon
unbeeinflusst.
Lanzenventile
- Danfoss GmbH
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Das Einrohrventil
mit Tauchrohr (Lanzenventil) wird in Heizkörper mit seitlichem
Einpunktanschluss eingesetzt. Die Armatur besteht aus dem Einrohrventilunterteil,
einem Tauchrohr (kurze oder lange Ausführung) und einer Stauscheibe. |
Durch den Spezial-Regulierteller
wird ein annähernd gleichbleibender Massenstrom
in der Ringleitung gewährleistet. Im Auslegungsfall
beträgt der Heizkörperanteil 35 % des Ringmassenstromes.
Der Bypass bleibt unabhängig von der Absperrung des Vor- und Rücklaufes
geöffnet und die Zirkulation in der Ringleitung wird nicht unterbrochen.
Eine integrierte Schwerkraftbremse im E-Z Verteiler verhindert
eine Rücklaufzirkulation. |
Quelle: IMI Hydronic
Engineering Deutschland GmbH - TA Heimeier GmbH |
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| Berechnung der erforderlichen
Heizkörperleistung |
Um die gewünschte
Leistungsabgabe zu erreichen, müssen für alle Heizkörper
die entsprechenden Vor- und Rücklauftemperaturen ermittelt und daraus
die Niedertemperaturfaktoren berechnet werden. |
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Umkehr-Einrohrheizung
(Perpendikel-Heizung) |
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Quelle:
Recknagel/Sprenger/Schramek - 69. Auflage/2000 |
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Dieses Anlagensystem
wurde bis ins 21. Jahrhundert immer wieder in Großanlagen
dann eingesetzt, wenn eine möglichst niedrige
Rücklauftemperatur gefordert wurde. Dies ist
besonders bei der Einspeisung von Fernwärme
der Fall. Die waagerechte Umkehr-Einrohrheizung
(Perpendikel-Heizung) erreicht eine niedere
Rücklauftemperatur und hat eine große Spreizung
zwischen Vor- und Rücklauf. |
Da bei größeren
Einrohrsystemen (bis 100 Heizkörper) die letzten
Heizkörper eine sehr niedrige Heizmitteltemperatur
haben, wurde dieses Umkehrprinzip eingesetzt.
In regelmäßigen Intervallen (z.
B. 20 Minuten) wird der Durchfluss umgekehrt. Dadurch erreichen
alle Heizflächen über einen bestimmten Zeitraum
gesehen die gleichen Heizmittelltemperaturen. Die Mehr-
bzw. Minderleistung der Heizflächen
wird bei der Trägheit der Gebäude
letztendlich kaum bemerkt, weil die eingesetzten Thermostatventile
dieses ausgleichen. |
Das eingesetzte
4-Wege-Umschaltventil muss eine kurze
Laufzeit und die Spezial-Thermostatventile
einen geringen Widerstand haben. Die Ringleitungen
wird mit Rund- oder Vierkantrohren hergestellt und müssen
wegen des häufigen Temperaturwechsels besonders gut schallgedämmt
befestigt werden. |
Die Anlage
besteht aus einem 4-Wege-Umschaltventil mit
Intervallumschaltung, einer außentemperaturgesteuerten
Vorlauftemperaturregelung und einem Rücklaufbegrenzer. |
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| Hydraulischer Abgleich |
Da es im
Neubaubereich 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. |
Außerdem
ist der Abgleich nicht nur nach der VOB
(Vergabe- und Vertragsordnung für Bauleistungen) Teil C – ATV DIN 18380,
der DIN
EN 14336
(Heizungsanlagen in Gebäuden – Installation und Abnahme der
Warmwasser-Heizungsanlagen - 01-2005) und der EnEV
(Energieeinsparverordnung) vorgeschrieben, sondern auch Grundvoraussetzung
für eine effizient arbeitende außentemperaturgesteuerte Anlage. Natürlich
muss diese Leistung auch beauftragt und bezahlt werden. |
Bei
einigen Fördermaßnahmen ist der Abgleich zwingend vorgeschrieben
und muss entsprechend von einem Fachbetrieb bescheinigt werden. |
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.
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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. Jetzt könnten mit manuell
einstellbaren Strangregulierventilen
oder Volumenstromregler
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. |
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automatisches
Regelventil |
Quelle:
Honeywell GmbH |
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Messgerät
für Durchflussmessungen |
| Quelle:
Honeywell GmbH |
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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. |
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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. |
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Da sich in
der Praxis der Einsatz von manuell einstellbaren 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. |
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Hinweis!
Schutzrechtsverletzung: Falls Sie meinen, dass von meiner Website
aus Ihre Schutzrechte verletzt werden, bitte ich Sie, zur Vermeidung eines
unnötigen Rechtsstreites, mich
umgehend bereits im Vorfeld zu kontaktieren, damit zügig
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als unbegründet zurückgewiesen. |
