Hydraulischer Abgleich

(alte Version)

"der Versuch einer kurzen Erklärung, aber keine Anleitung zum HA"

Vielleicht hat jemand eine kürzere und bessere Erklärung, dann hier meine E-Mail

Geschichte der Sanitär-, Heizungs-, Klima- und Solartechnik
Abkürzungen im SHK-Handwerk
Bosy-online-ABC

Hydraulischer Abgleich + Dynamischer Abgleich + Thermischer Abgleich

Unter dem häufig im Zusammenhang mit der Rohrnetzberechnung verwendeten Begriff "Stromkreis" (Wasserstromkreis) versteht man den Weg, den das Wasser vom Heizkessel über Vorlauf, Wärmeaustauscher bzw. Heizkörper und Rücklauf zum Heizkessel zurücklegt. Dieser Stromkreis besteht in der Regel aus mehrere Teilstrecken (TS). Bei der Zweirohrheizung können Teilstrecken der Vor- und Rückläufe mit gleichen Heizwasserströmen zusammengefasst werden.

Durch den von der Heizungsumwälzpumpe erzeugte Pumpendruck wird der Druckverlust, der durch gerade Rohrstrecken, Einzelwiderstände (Richtungsänderungen, Armaturen, Heizkörper) und Regelarmaturen (Thermostatventile, Wegeventile, Differenzdruckregler) entsteht, ausgeglichen. Da die einzelnen Stromkreise einer Warmwasserheizungsanlage parallel geschaltete Widerstände bilden, errechnet sich der notwendige Pumpendruck aus den Druckverlusten des ungünstigsten Stromkreises. In diesem Stromkreis entsteht der größte Druckverlust nach dem die Pumpe ausgelegt bzw. eingestellt wird.
In den Stromkreisen, in denen der Druckverlust geringer ist, müssen Drosselarmaturen (voreinstellbare Thermostatventile [evtl. einstellbare Rücklaufverschraubungen], in größeren Anlagen zusätzlich Strangregulierventile oder Differenzdruckregler) eingebaut werden. Diese Drosselarmaturen reduzieren den überschüssigen Druck bzw. halten ihn konstant, damit der "günstigste" Heizkreis (Heizkörper) nicht die Anlage steuert, denn dieser Heizkreis (Heizkörper) beeinflusst die Funktion der anderen Heizkreise (Heizkörper).  > Einfach gesagt, dieser Heizkörper darf den anderen Heizkörpern nicht das Wasser wegnehmen <

Volumenstrombegrenzung - Voreinstellung
Quelle: Danfoss GmbH		Quelle: TA Heimeier
Voreinstellung eines Handventils Quelle: TA Heimeier
Schon 1960 wurde in der DIN 18380 – Zentralheizungs-, Lüftungs- und zentrale Warmwasserbereitungsanlagen - im Rahmen des Probeheizens ein hydraulischer Abgleich vorgeschrieben. (hier ein Auszug aus dem Fachbuch in meiner Lehrzeit [1961 -64])
Tacosetter Bypass 100 Quelle: Taconova GmbH Neben den üblichen voreinstellbaren Thermostatventilen (und Rücklaufverschraubungen) können Verbraucher (Lüftungsgeräte [Wärmetauscher, Kühler, Fan Coil Units], Puffer- und Trinkwasserspeicher) oder größere Teilsysteme (Heizkörper- und Flächenheizungskreise, Deckenpaneele, Erdkollektorkreise, Trinkwassersysteme und Teilbereiche einer Heizungs-, Solar- oder Kühlanlage) auch mit Abgleichventile (Taco-Setter bzw. TacoSetter Tronic oder TacoSetter Rondo und TopMeter [auf den Vor- oder Rücklaufbalken der Verteiler von Fußboden-, Wandflächen- oder Deckenheizungen]) hydraulisch abgeglichen werden. > mehr

Wenn nicht in allen Stromkreisen der gleiche Druckverlust besteht, stellen sich andere Heizwasserströme als die berechneten notwendigen Massenströme ein. Das Wasser strömt dann mit einer viel zu großen Menge durch die Heizkreise (Heizkörper) mit den geringeren Widerständen. Die Heizkörper geben mehr Wärme ab, wirken als Störgröße für die Raumregelung und führen evtl. zu Strömungsgeräuschen. Das Ergebnis ist, dass die Hydraulik durcheinander gebracht wird.

Die Folge des fehlenden Abgleichs ist, dass die Heizkreise (Heizkörper) mit höheren Widerständen nicht warm werden. Die falsche "logische" Folgerung wäre, den Pumpendruck zu erhöhen (höhere Schaltstufe, größere Pumpe). Dies bedeutet aber einen höheren Stromverbrauch, evtl. extreme Fließgeräusche, Einbau eines Überströmventils (Energievernichtung) und Lufteinsaugung (Verschiebung des Nullpunktes). Dadurch werden die Probleme noch größer.

Wenn die Anlage richtig abgeglichen ist, kann durch den Einsatz einer (selbsttätig) regelbaren Pumpe (nach der EnEV ab 25 kW [Nennwärmeleistung] vorgeschrieben) der Energieverbrauch der Pumpe bis zu 80 % reduziert werden. Solche Pumpen haben sich oft nach 2 Jahren amortisiert. Besonders jetzt ist eine aufbereitete Anlage wichtig, damit die Pumpen nicht auf Grund von evtl. vorhandenen Magnetits ausfallen!

In Kleinanlagen mit Gas-, Öl- oder Holzkessel kann aber eine selbstregelnde Pumpe eher kontraproduktiv sein, weil sie dem Wärmeerzeuger nicht genügend Volumenstrom zur Verfügung stellt (siehe "Kuhschwanzheizung").

Die alte, seit Jahrzehnten praktizierte Rohrnetzberechnung hat sich für bestehende Anlagen inzwischen überholt (ist aber für Neulinge weiterhin ein Muss, um die Zusammenhänge besser verstehen zu lernen). Sinnvoll ist die Berechnung mit einem Berechnungsprogramm und man wird schnell feststellen, dass der theoretisch ungünstigste Heizkörper bzw. Heizfläche meistens nicht der richtige Heizkreis ist.

Auch die Berechnung für den nachträglichen Abgleich in Bestandsanlagen ist mit solchen Programmen möglich, ob aber diese aufwendige Berechnung in kleineren Anlagen notwendig ist, wird immer noch kontrovers diskutiert. Viele Hersteller bieten Überschlagsberechnungen an, die für die Praxis tolerierbar sind. Es werden auch schon Programme für Handys angeboten. Ein überschlägiger Abgleich ist immer noch besser gegenüber gar keinem.

Auch sollte daran gedacht werden, dass man ein "Feintuning" in der ersten Heizperiode nur bei Außentemperaturen unter +5° C durchführen kann und dass Fremdwärme (Sonneneinstrahlung, Personen und Elektrogeräte in den Räumen) möglichst vermieden wird, da sonst eine Überprüfung der erreichten Raumtemperaturen verfälscht werden!! Außerdem kann es nach der zweiten Heizperiode notwendig sein, eine Nachjustierung vorzunehmen. Erst dann ist die wirkliche Heizlast vorhanden, weil dann die Baufeuchte rausgetrocknet ist.

Praxisvorschlag zur Überprüfung der Anlagenhydraulik Die Güte der Hydraulik einer Anlage (mit Heizkörpern) zu überprüfen, ist eigentlich sehr einfach. Die Wärmezufuhr wird abgeschaltet und die Anlage kühlt mit laufender Pumpe ab, dabei müssen alle HK-Ventile voll aufgedreht sein. Wenn das Anlagenwasser abgekühlt ist, wird die Pumpe abgeschaltet und der Wärmeerzeuger hochgeheizt. Nach dem Erreichen der maximalen Temperatur wird die Pumpe wieder eingeschaltet. Die Pumpe sollte möglichst hoch eingestellt werden, damit ein großer Volumenstrom erreicht wird, damit die die Anlage keine "Kuhschwanzheizung" wird. Nun wird überprüft, ob das warme Wasser relativ gleichmäßig an allen Heizkörpern ankommt. Hierbei muss natürlich die Strömungsgeschwindigkeit (ca. 0,3 m/s) berücksichtigt werden. Wenn einzelne Heizkörper zu schnell warm werden, dann bekommen sie zu viel Wasser (Wärme). Heizkörperanschlüsse, die nur verzögert warm werden, sind unterversorgt. Jetzt kann der Fachmann schon abschätzen, ob bzw. wie der Abgleich vorzunehmen ist. Die Überprüfung einer Fußbodenheizung kann in ähnlicher Weise durchgeführt werden. Hier muss aber der Rücklauf gefühlt werden. Voraussetzung für einen weiteren Abgleich sind voreinstellbare Ventile (bzw. Rücklaufverschraubungen) und richtig ausgelegte Heizflächen.

Wenn man eine vorausschauende und sachliche Fahrweise bewerten soll, erkennt man sicher auch nur geringeren Bremsen- und Reifenverschleiß. Dass so ein Fahrzeug dann insgesamt in allen Belangen schonender und sparsamer betrieben wird und nach Jahren einen deutlich besseren Eindruck hinterlässt, als eine verschlissene Schrottkarre, wird sicher jeder verstehen. Ein Fahrzeug, das innerhalb sinnvoller und "bedarfsgerechter" Betriebszustände betrieben wird, läuft sparsamer und hält länger. Auch, wenn der Vergleich mit dem Fahrzeug für beratungsresistente und merkbefreite Diskussionsteilnehmer, die permanent den erwiesen sinnvollen und in der Praxis auch von Laien bereits als äußerst vorteilhaft erkannten hydraulischen Abgleich torpedieren, vielleicht etwas hinkt, gilt das Gleiche auch für Heizungsanlagen. Der hydraulische Abgleich sorgt dafür, dass die Heizung innerhalb definierbarer und damit kontrollierbarer Betriebszustände läuft. Häufige verlustreiche Extremzustände im Hochlast- und Unterlastbereich, die in unabgeglichenen Heizungsanlagen üblich sind, werden durch den hydraulischen Abgleich vermieden. Die Anlage arbeitet abgeglichen ganz einfach gleichmäßiger. Alle, die eine abgeglichene Anlage haben, können das bestätigen. Zitat: Heiko Ziemek

Falsche Maßnahmen Wenn Anlagenteile, einige Heizkörper oder einzelne Räume nicht richtig "mitlaufen", also die Anlage nicht richtig abgeglichen ist und/oder die Heizlastberechnung bzw. die Heizflächenauslegung nicht stimmt, werden häufig folgende Maßnahmen durchgeführt, die eher zu einer Verschlechterung der Hydraulik oder/und zu höheren Energieverbrauch führen: > Meistens wird die Pumpenleistung erhöht (höhere Drehzahl oder größere Pumpe). was nicht nur zu einem erheblich höheren Energiebedarf führt, sondern auch die Hydraulik total durcheinander bringt und zu Strömungsgeräuschen führen kann. Der Hintergrund ist, dass bei einer Anhebung der Pumpenförderhöhe der Volumenstrom zunimmt (der Förderdruck erhöht sich quadratisch zum Durchfluss, so führt ein doppelter Durchfluss zu einem vierfachen Druck) und der elektrische Energieverbrauch (die hydraulische Leistung erhöht sich in der 3. Potenz, so führt ein doppelter Duchfluss zu einer achtfachen hydraulischer Leistung) erheblich ansteigt. > Durch eine Erhöhung der Vorlauftemperatur durch das Verstellen der Heizkurve (Steilheit oder Parallelverschiebung) wird das Heizungswasser nicht nur zur Fremdwärme, es entstehen auch höhere Energieverluste im Rohrleitungssystem und durch die Überheizung der Räume. > Wenn der Wiederaufheizzeitpunkt vorverlegt wird, weil die Räume nach der Nachtabsenkung bzw. -abschaltung ungleichmäßig schnell oder überhaupt nicht warm werden, führt diese Maßnahme nur zu einem erhöhten Energieverlust.

Arbeitschritte - Hydraulischer Abgleich

Neuanlagen/Neubau                     Bestandanlagen/Altbau

Vorschläge für das Durchführen eines nachträglichen hydraulischen Abgleiches

Vorschlag 3 (von "pshome")