Probleme bei der
Wärmeverteilung?

Obwohl ein hydraulischer Abgleich für den energieeffizienten und störungsfreien Betrieb eines Heizungssystems unverzichtbar ist, wird er in der Praxis nach Expertenschätzungen nur bei etwa einem Viertel der Heizungsanlagen durchgeführt. Dies liegt unter anderem daran, dass sich die Maßnahme insbesondere im Bestand immer noch nicht durchgesetzt hat. Bei Hydraulikproblemen wird stattdessen häufig entweder die Pumpenleistung erhöht oder die Regelung angepasst. Diese einfachen Eingriffe führen jedoch nur selten zum Erfolg und haben fast immer einen höheren Energieverbrauch und Fließgeräusche an den Thermostatventilen zur Folge. Mehr denn je gilt daher: Für die optimale Versorgung sämtlicher Heizkörper sorgt nur ein fachgerecht durchgeführter hydraulischer Abgleich. Die Maßnahme kann dabei auf zwei Arten erfolgen: entweder mit Thermostatventilen mit Voreinstellung oder mithilfe automatischer Durchflussregelung.

Klassische Methode

Beim klassischen hydraulischen Abgleich kommen voreinstellbare Thermostatventile zum Einsatz. Die Voreinstellung erfolgt hier anhand des Kv-Werts. Dementsprechend müssen für ein abgeglichenes Gesamtsystem weitere Faktoren, wie etwa Entfernungen, Widerstände und Druckverhältnisse im Rohrleitungssystem, berücksichtigt werden. Diese zum Teil komplexen Berechnungen lassen sich bei beheizten Nutzflächen bis 500 m² je Heizkreis und bestimmten Voraussetzungen mit dem vereinfachten Verfahren A (Näherungsverfahren) zur Durchführung des hydraulischen Abgleichs ein Stück weit umgehen. Hier werden die Voreinstellwerte mittels Durchfluss anhand einer abgeschätzten Heizlast sowie Annahme eines Differenzdruckes ermittelt. Unterstützung bieten hierbei Auslegungssoftwares wie etwa „EasyPlan“ von IMI Heimeier (www.imi-hydronic.com), die alle notwendigen Parameter und Voreinstellungen schnell und zuverlässig berechnen.

Das vereinfachte Verfahren oder Softwareanwendungen befreien den Fachhandwerker allerdings nicht davon, das gesamte System konsequent vom letzten Verbraucher bis zum Wärmeerzeuger optimal abzustimmen und gegebenenfalls Anpassungen vorzunehmen. Ebenso kann es erforderlich sein, in den Strängen zusätzliche Differenzdruckregler zu installieren, beispielsweise um Strömungsgeräusche im Teillastbetrieb zu vermeiden. Darüber hinaus ist es wichtig, dass die vorgenommenen Ventileinstellungen nicht nachträglich durch Unbefugte wie etwa Mieter geändert werden. Dies hat unter Umständen weitreichende Auswirkungen zur Folge, da selbst kleine Veränderungen an einzelnen Verbrauchern andere Anlagenabschnitte ebenso wie das Gesamtsystem erheblich beeinflussen können.

Automatische Durchflussregelung

Während sich der klassische hydraulische Abgleich im Neubau aufgrund von bekannten Anlagendaten durchführen lässt, liegen bei Bestandsanlagen regelmäßig schwierigere Rahmenbedingungen vor. Hier fehlt es nicht selten an einer exakten Dokumentation, wodurch beispielsweise Systemstruktur und Leitungsführung weitgehend unbekannt sein können und damit eine genaue Rohrnetzberechnung nicht durchführbar ist. In kleinen Anlagen stellt dies in der Regel noch kein Problem dar. Hier ist der Druckverlust im Rohrnetz häufig vergleichsweise gering und kann bei der Ventileinstellung für den hydraulischen Abgleich vernachlässigt werden. Bei größeren, weit verzweigten Heizungssystemen hingegen wirkt sich der Druckverlust weitaus stärker aus, so dass hier eine Rohrnetzberechnung eigentlich unabdingbar wäre.

Eine Lösung für diese Problematik bietet die von IMI Heimeier entwickelte und patentierte AFC-Technologie (Automatic Flow Control). Direkt am jeweiligen Wärmeverbraucher eingesetzt, regelt ein Ventileinsatz die maximale Durchflussmenge gänzlich unabhängig von dem am Ventil anliegenden Differenzdruck. Das dynamische Regelverhalten stellt jederzeit sicher, dass die einmal eingestellte Durchflussmenge zu keiner Zeit überschritten und auf diese Weise die unbekannten Systemverhältnisse in der Betriebspraxis kompensiert werden. Dementsprechend sind für die Durchführung des hydraulischen Abgleichs die üblicherweise notwendigen Parameter bezüglich Rohrnetz, Differenzdruck und Durchfluss sowie die Ermittlung von Kv-Werten nicht mehr unbedingt erforderlich. Der Ventileinsatz drosselt den überschüssigen Durchfluss automatisch und lässt nur so viel Heizwasser in den Wärmeverbraucher wie eingestellt. Dies geschieht vor allem auch in dem in der Praxis am häufigsten vorkommenden Teillastbetrieb. Denn auch die durch geschlossene Ventile in anderen Räumen hervorgerufenen Druckschwankungen haben keinen Einfluss auf das Regelverhalten des mit der AFC-Technologie ausgestatteten Ventileinsatzes. Damit gewährleistet die automatische Durchflussregelung unter allen Betriebsbedingungen ein hydraulisch optimal abgeglichenes Heizungssystem.

Zweirohr-Heizkörpersysteme

Für Zweirohr-Heizkörpersysteme bietet der Hersteller das Ventilunterteil „Eclipse“ an, das die automatische Durchflussregelung zusätzlich in die Thermostat-Ventiltechnik integriert. Sobald der Thermostat-Kopf das Ventil öffnet – etwa in der Aufheizphase am Morgen – steigt der Durchfluss entsprechend. Auch bei einem Überangebot durch zum Beispiel schließende Nachbarventile begrenzt der integrierte Durchflussregler den voreingestellten Wert und verhindert damit eine Überversorgung. Damit die AFC-Technologie einwandfrei funktioniert und ein hydraulischer Abgleich im System stattfindet, sollte jeder Heizkörper mit der automatischen Durchflussregelung ausgestattet werden. Ist dies nicht der Fall, können einzelne Verbraucher wie ein Bypass wirken und in diesen speziellen Abschnitten den Durchfluss erhöhen, wodurch negative Auswirkungen auf die Hydraulik im Gesamtsystem entstehen.

Der maximale Durchfluss wird stufenlos zwischen 10 (Einstellwert 1) und 150 (Einstellwert 15) l/h einfach durch das Drehen einer Ziffernkappe direkt am Ventiloberteil eingestellt. Für die Ermittlung des Volumenstroms sind lediglich die Heizlastberechnung pro Raum bzw. die installierte Heizleistung notwendig. Das nachgeschaltete Rohrnetz kann in der Regel vernachlässigt werden. Zur Unterstützung hat der Hersteller für verschiedene Anwendungsfälle übersichtliche Tabellen entwickelt, aus denen sich anhand der Systemspreizung und der Heizleistung oder der bestehenden Heizkörperdaten der entsprechende Einstellwert für die maximale Durchfluss-
menge entnehmen lässt. Darüber hinaus steht auch hier die Software „EasyPlan“ für alle erforderlichen Berechnungen zur Verfügung.

Einrohr-Heizungsanlagen

Einen besonderen Anwendungsfall für den hydraulischen Abgleich stellen Einrohr-Heizungsanlagen dar, die heute vor allem in Mehrfamilienhäusern aus den 1960er und 1970er Jahren vorkommen. Da hier eine feste Auslegung der Massenstromverteilung für Heizkörper und Einrohrring erfolgt, lässt sich das System im Gegensatz zu Zweirohr-Anlagen nicht über Thermos­tatventile mit Voreinstellung oder automatische Durchflussregelung nachträglich hydraulisch abgleichen. Stattdessen können diese Anlagen mit druckunabhängigen Regel- und Einregulierventilen – etwa dem Ventil „TA-Compact-P“ – nachgerüstet werden.

Im Vor- oder Rücklauf des jeweiligen Einrohrrings installiert, übernimmt das Ventil die Funktion eines automatischen Durchflussreglers und sorgt dafür, dass sämtliche Ringe exakt die für die Versorgung der angeschlossenen Heizkörper benötigte Wassermenge erhalten. Komplexe Berechnungen oder detaillierte Kenntnisse des Rohrleitungssystems sind auch hier nicht erforderlich. Für die Ermittlung der Durchflussmenge sind lediglich die Heizleistung des Einrohrrings und die Temperaturspreizung des Systems notwendig. Der entsprechende Einstellwert am Ventil kann anschließend einer Tabelle in den Produktunterlagen entnommen werden. Die Voreinstellung erfolgt schnell und einfach ohne Werkzeug am Voreinstell-Handrad.

Wichtige Kundenberatung

Sehr wichtig, aber in der Praxis zu wenig berücksichtigt, ist die Sensibilisierung des Kunden für den optimierten Anlagenbetrieb nach einem hydraulischen Abgleich. So kommt es im Anschluss an die Maßnahme nicht selten zu Rückfragen oder gar Reklamationen, etwa weil Heizkörper nur im oberen Bereich richtig warm werden. Hier gilt es aufzuklären, dass dies durchaus bei bestimmten Rahmenbedingungen der Fall sein kann, der Heizkörper aber dennoch den Wärmebedarf komplett abdeckt. Auf keinen Fall sollte nachträglich die Pumpenleistung erhöht werden, um dem Kundenwunsch nach wärmeren Heizkörpern zu entsprechen. Während ein solcher Eingriff nach der Durchführung eines klassischen hydraulischen Abgleichs wieder zu Ungleichheiten im System führen kann, kommt es bei der automatischen Durchflussregelung außer zum erhöhten Energieverbrauch für die Pumpe zu keinen weiteren Veränderungen.

Darüber hinaus sollte grundsätzlich darauf geachtet werden, dass die Wasserqualität im Heizungssystem den Vorgaben der VDI 2035 „Vermeidung von Schäden in Warmwasser-Heizungsanlagen“ entspricht. Ist dies nicht der Fall, lagern sich auf Dauer Verschmutzungen im gesamten Heizkreislauf ab. Daher ist auch hier eine entsprechende Kundenberatung wichtig. Wärmeerzeuger, Heizungspumpen, Ventile und Wärmemengenzähler sollten mit entsprechenden Maßnahmen geschützt werden, um Fehlfunktionen und Ausfälle zu vermeiden. Hierzu gehören automatische Schmutz- und Magnetitabscheider wie etwa der „Zeparo Cyclone“ von IMI Pneumatex. Die Produkte sorgen dafür, dass Verunreinigungen mit hohem Wirkungsgrad aus dem Heizwasser abgeschieden werden, was sich wiederum positiv auf die Lebensdauer aller Anlagenkomponenten auswirkt.