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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.
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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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. |
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. |
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. |
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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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| 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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Das Einrohrventil
mit Tauchrohr 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.
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Quelle:
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
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umgehend bereits im Vorfeld zu kontaktieren, damit zügig
Abhilfe geschaffen werden kann. Bitte nehmen Sie zur Kenntnis: Das zeitaufwändigere
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als unbegründet zurückgewiesen. |
