Wärmeverteilung & Wärmemesstechnik in
Heizanlagen |
Wärmeverteilung |
Verteilergruppen, Pumpen, Heizkreise und Verteilungsnetze (Hydraulik) |
Verteilergruppen
Für die Wärmeverteilung werden in Verbindung mit den Kessel meist
fertige Verteilergruppen verwendet.
Der Vorteil liegt in Verkürzung der Montagezeit, passende Optik, gute
Wärmedämmung und exakte Abstimmung auf dem Kessel.
Zur Auswahl stehen Baugruppen für
Pumpenheizkreise oder Mischerheizkreise.
Heizkreise
1.
Pumpenheizkreise
werden in d. R. für Heizkreise mit
Heizkörpern und Warmwasserspeicher gewählt.
Entweder fördert eine integrierte
zentrale Umwälzpumpe das Heizungswasser direkt z. B. zu den Heizkörpern und über ein
Umschaltventil zum WW-Speicher oder es wird zusätzlich zur Umwälzpumpe noch eine
Speicherladepumpe verwendet.
Der Förderstrom des Heizungswasser
wurde bei kleinen älteren Anlagen über die Pumpe in 3 Stufen den Widerständen des
Heizungsnetzes von Hand angepasst.
Elektronisch geregelte Umwälzpumpen
passen sich automatisch den Erfordernissen im Heizungsnetz an (bei Neuanlagen
>25 kW Pflicht).
Ab ca. 2009 wurden für
Neubauten und Sanierungen Hocheffizienzpumpen (Energieeffizienzklasse A) zur
Pflicht. |
2. Mischerheizkreise
haben
zusätzlich je nach Hydraulikvariante ein
3- bzw. 4-Wege-Mischventil mit Motor.
Damit kann der kältere
Heizungsrücklauf dem Heizungsvorlauf beigemischt und somit jede beliebige
VL-Temperatur witterungsgeführt erzielt werden.
(Quelle:
Weishaupt-compact-Reihe)
Mischerheizkreise
werden eingesetzt z. B. bei
Heizungsanlagen mit mehreren Heizkreisen, die auch unterschiedlich geregelt
werden können oder bei Kombination von Heizkörpern und Fußbodenheizung mit
unterschiedlichen Vorlauftemperaturen.
Verteilungsnetze
An die Verteilergruppen mit den Heizkreisen werden dann die Verteilungsnetze
angeschlossen, für die ein hydraulischer Abgleich
erforderlich ist.
Fördermittel (MAP) für Hocheffizienzpumpen
Der Einbau von Hocheffizienzpumpen (Energieeffizienzklasse A) im
Zusammenhang mit Biomasseanlagen und einem durchgeführten hydraulischen Abgleich
wurde vom Staat 2008 mit 200 € gefördert.
Ab 2010 wurde die Förderung wieder eingestellt. |
Hydraulischer Abgleich von Verteilungsnetzen |
Der traurige Stand in der Praxis
Seit der Ablösung der Schwerkraftheizung durch die Pumpenheizung wurde besonders
bei kleineren Anlagen in der Praxis kaum noch
eine komplette Rohrnetz- und Volumenstromberechnung durchgeführt.
Eine leistungsstärkere Umwälzpumpe war billiger und hat viele Fehler
anscheinend wieder ausgebügelt. Besondere Qualifikationen waren dafür auch
nicht erforderlich.
Wenn sich der Kunde im Extremfall z. B. nicht über nervende Geräusche in der
Anlage beschwert hat, waren alle zufrieden.
Anlagentechnik optimieren
Die fachgerechte Planung von Heizungs- und Kühlanlagen sowie der Rohrnetz- und
Heizflächenberechnung durch einen Planer ist in Deutschland gemäß DIN EN 12831
seit April 2004 vorgeschrieben.
Aus den Berechnungen müssen sich u. a. der Wärmebedarf der einzelnen
Gebäudeteile und die notwendigen Volumenströme in einem Verteilungsnetz
ergeben.
Abgleich als Zusatzleistung ist gesondert zu vergüten
Die VOB (Vergabe- und Vertragsordnung für Bauleistungen) sieht dafür auch eine
angemessene Honorierung vor.
So sind die Ermittlung der Daten des hydraulischen Abgleichs sowie die
Dokumentation nach VOB nicht als Nebenleistung, sondern als zusätzliche
Leistung anzusehen, die vom Auftraggeber gesondert zu vergüten ist.
Folgen bei fehlenden Abgleich des Verteilungsnetzes
Ein nicht abgeglichenes Verteilungsnetz führt zu erhöhten Wärmeverlusten und
zur Erhöhung des Energiebedarfs der Umwälzpumpen.
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Die Ursache ist, dass die Heizungsanlage aufgrund ungleicher Druckverhältnisse
mit zu hohen Temperaturen betrieben werden muss, um die Unterversorgung
einzelner Heizkörper auszugleichen.
Außerdem treten stark schwankende Volumenströme mit zu groß ausgelegten Pumpen
auf.
Dadurch verschlechtert sich der Wirkungsgrad des Wärmeerzeugers sowie der
gesamten Anlage.
Insbesondere bei Brennwerttechnik, Wärmepumpen und solarer
Heizungsunterstützung können Energiesparpotenziale dann nicht mehr voll
ausgeschöpft werden.
Aufgabe und Nutzen des hydraulischen Abgleichs
Ein hydraulischer Abgleich soll bewirken, dass alle parallelen Systeme in
einem Gebäude jeweils den gleichen hydraulischen Widerstand aufweisen.
Dadurch kann die Anlage mit einem optimalen Anlagendruck und einem kleineren
Volumenstrom betrieben werden.
Resultat sind geringere Anschaffungskosten der Umwälzpumpen, geringere
Bereitstellungs- und Betriebskosten und somit eine Erhöhung der
Energieeffizienz und eine langfristige Nutzung der Anlagentechnik.
Hydraulischer Abgleich mittels Regulierventilen
In d. R. werden in die einzelnen Steigestränge Strangregulierventile z.
B. mit Membrandifferenzdruckregler zusätzlich eingebaut.
Es ist billiger, sie vorher schon mit einzuplanen, als nachträglich zu
installieren.
Damit können die Differenzdrücke gemessen und so einreguliert werden, dass
überall im Netz annähernd die gleichen Druckverluste vorliegen.
Quelle: HEmagazin von Wilo, 01/2008)
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Geregelte Strahlpumpen (Dreiwege-Injektorventile) |
Eine Strahlpumpe ist eine Pumpe, in der die Pumpwirkung durch ein
Treibmedium (z. B. Wasser, Luft, Dampf etc.) erzeugt wird, der durch
Impulsaustausch ein anderes Medium (Saugmedium) ansaugt, beschleunigt und
verdichtet/fördert, sofern es unter ausreichendem Druck steht.
Da diese Pumpenart sehr einfach aufgebaut ist und keinerlei bewegte Teile hat,
ist sie besonders robust, wartungsarm, vielseitig einsetzbar, nachhaltig und
energieeffizient.
Quelle:
http://de.wikipedia.org/wiki/Strahlpumpe
Einsatz
in Industrie und Gebäudetechnik zur Regelung von Volumenströmen bei Heizungs-/
Lüftungs- und Kälteanlagen.
Vergleich
Im Vergleich zu Anlagen mit Hocheffizienzpumpen und
elektrodynamischer Wasser-Wärmeverteilung (Dreiwegeventile)
sind Anlagen mit hydrodynamischer Wasser-Wärmeverteilung (geregelte
Strahlpumpen) wesentlich energieeffizienter und damit die nachhaltigere
Technik.
Die Strahlpumpe übernimmt dabei die Funktion der Regelventile
(Differenzdruckreger) und der sekundären Umwälzpumpen.
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Einsatzbedingungen
Bedingung für den Einsatz geregelter Strahlpumpen ist das Vorhandensein eines
Differenzdruckes.
(z. B. im Wasserverteilungssystem ist das fast immer gegeben, da sonst das
Wasser die Übergabepunkte nicht erreichen würde)
Vorteile
- Reduzierung der Investkosten
geringere Anzahl von Armaturen, weniger Montageaufwand und E-Installation
- Verringerung des Wartungs- und Installationsaufwandes
geringere Anzahl von Armaturen und Datenpunkte
- Senkung der Betriebskosten
Reduzierter Verbrauch elektrischer Energie,
keine Differenzdruckregler vor der Lüftungsanlage,
Ausnutzung des natürlichen Differenzdruckes zur Umwälzung des Wassers über die
Heizregister
- Umweltfreundliche Technik
optimale Energieausnutzung, weniger CO2-Emmissionen,
hydraulische Stabilität für das Gesamtnetz,
Strahlpumpe wirkt gleichzeitig als Druckregler,
keine Geräuschbildung an Radiatoren mit Thermostatventilen
Quelle: HLA Bd. 61 (2010) Nr. 1-Januar; Autorin Dr. R. Killper, Bälz & Sohn
GmbH & Co
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Dezentrales
Pumpensystem |
Da mit dem Einsatz von zentralen Hocheffizienzpumpen das
Energieeinsparpotenzial bei Pumpen weitgehend ausgereizt war, führte Wilo 2009
das dezentrale Pumpensystem am Markt ein.
Wohnräume werden damit schnell, exakt und genau zum richtigen Zeitpunkt auf
Wunschtemperatur gebracht.
Im Gegensatz zu zentralen Heizkreispumpen ersetzen beim Wilo-Geniax robuste,
stromsparende Miniaturpumpen an den Heizkörpern die Thermostatventile
und versorgen jeden Heizkörper nur bei Bedarf mit Wärme.
Analog zu den Thermostatventilunterteilen werden Pumpenadapter montiert.
Die Regelung erfolgt über eine zentrale Steuereinheit (Server), der
über Busleitungen und Buskoppler alle Systemkomponenten miteinander vernetzt.
Über die Raumbediengeräte lassen sich individuell für jeden Raum
Temperatur- und Zeitprofile (z. B. Abwesenheit, Nachtabsenkung etc.) für jeden
einzelnen Raum programmieren.
Abhängig von den von den durch die Bediengeräte gelieferten Ist- und
Sollwerten kann der Server die Pumpen-Solldrehzahl vorgeben und kontinuierlich
anpassen.
Zentrale Bediengeräte ermöglichen alternativ neben der Steuerung des
zugehörigen Raumes auch die raumgruppenweise Definition von Zeitprofilen durch
zentrale Eingabe.
Planungshinweise
Es müssen sorgfältige Rohrleitungsberechnungen und -zeichnungen erstellt
werden.
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Systemvorteile
- durchschnittlich 20% Heizenergie- und 50% Stromeinsparung
im Vergleich zu konventionellen* Heizungsanlagen
(Reduzierung der Wärmeverluste in der Wärmeerzeugung, -verteilung
und -übergabe)
*) 50% Stromeinsparung gegenüber einen Referenzobjekt mit Gastherme mit
integrierter ungeregelter Umwälzpumpe!
- spielend leicht zu bedienen
- besonders umweltfreundlich und effizient
- jeder Raum bleibt stets auf Wunschtemperatur
(auf 0,5 °C genau)
- individuelle Zeit- und Temperaturprofile einstellbar
- automatischer hydraulischer Abgleich
- keine Drosselverluste
- Schnellaufheizung für wohlige Wärme in kurzer Zeit
- durchdachtes Design, vollendet in Form und Funktion
- Bessere Berücksichtigung solarer Gewinne und innerer Lasten
- deutlich weniger Energieverbrauch bei maximalem Komfort
Einsatz für Neu- und Altbau
- Ein- und Mehrfamilienhäuser
- Nutzimmobilien (Bürogebäude etc.)
Förderung für Wohngebäude
Für mindestens 5 Jahre alte Heizsysteme bezuschusst die KFW (Programm 430,
"Energieeffizient Sanieren") Anschaffung und Installation mit 25 % der
Gesamtkosten für das dezentrale Pumpensystem.
Quelle: www.wilo.de
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Funk-Einzelraumregelung
mit dynamischen Energie-Management (DEM) für Flächensysteme |
Im Vergleich zur herkömmlichen Funk-Einzelraumregelung analysiert das mit DEM
(Software) ausgerüstete System von Uponor das spezifische Heizverhalten der
Nutzer für jeden Raum und stellt über den Auto-Abgleich* die benötigte Energie
bedarfsgerecht zur Verfügung.
*) Bei einer festgelegten VL-Temperatur wird innerhalb einer
Flächentemperierung jeder Heiz- und Kühlkreis nur mit der notwendigen Wärme-
oder Kühlmenge versorgt, um die raumspezifische Wohlfühltemperatur zu
erreichen.
Ein manueller hydraulischer Abgleich am Heizkreisverteiler ist für fast
alle Installationsfälle damit nicht mehr notwendig.
Durch die systemgesteuerte Aufzeichnung takten die Stellantriebe viermal
häufiger und die Reaktionszeit der Flächenheizung verbessert sich im Vergleich
zu herkömmlichen Systemen um 20 bis 25 %.
Die Komforteinstellung verhindert z. B. in alternativ beheizten Räumen
(Kaminofen etc.) ein völliges Auskühlen der Flächenheizung.
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Optional über einen SMS-Koppler kann die Steuerung der Absenkprofile (Urlaub)
per SMS erfolgen.
Vorteile
- bis zu 12 % Energieeinsparpotenzial durch höhere Effizienz
- verbesserte Wärmeverteilung
- genauere und schnellere Regelung bis zu 25 % schnellere
Reaktionszeit
- einfache Bedienung und geringerer Support-Aufwand
- Änderung der Heizkreisaufteilung/Größe ohne Nachberechnung
möglich
- keine Beeinflussung des Systems durch nachträgliche Änderung
des Oberbodenbelags
- einfache Fehlersuche
Einsatz für Neubauten und Sanierungen.
Quelle: Uponor GmbH
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Wärmemesstechnik
- Auswahl und Einsatz von Wärmezählern (WZ) |
Grundlagen |
Durch neue Energiesparrichtlinien, steigende Heizkosten sowie den Energiepass
gewinnt die Effizienz einer Heizungsanlage im Wohnungsbau an Bedeutung.
Der Wärmeverbrauch einer Wohnung unterliegt zeitlichen Schwankungen
(Außentemperatur, Wind, Sonne, innere Wärmequellen).
Die fortwährende Anpassung wird durch mehrere selbsttätige
Regelungen gelöst:
- witterungsgeführte Außentemperaturregelung
- Thermostatventile
- leistungsangepasste Umwälzpumpen (bei Anlagen > 25 kW)
Der Leistungsbedarf ist vorwiegend von der Außentemperatur abhängig und wird
mit zunehmender Temperatur kleiner.
Im Idealfall (ohne Fremdeinwirkung) gelten folgende Zusammenhänge:
- Durchfluss bleibt konstant
- Das Δt geht konstant mit steigender
Außentemperatur zurück.
Das Δt muss besonders genau vom WZ erfasst
werden.
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Von Bedeutung ist weiterhin:
- Fremdwärmeeinfluss (elektr. Verbraucher, Sonne)
- dynamische Herabsetzung des Durchflusses bei sinkenden Bedarf.
Durch zusätzliche Fremdwärmeeinflüsse von ca. 5-8% wird die volle Heizleistung
des Heizkörpers nicht mehr benötigt:
- Thermostatventil wird jetzt z. T. schließen
- Strömungswiderstand in der Anlage erhöht sich
- Pumpe regelt Drehzahl zurück
- Durchfluss sinkt
Wie lange kommt welche Außentemperatur im Jahr
durchschnittlich vor?
Hierzu gibt es meteorologische Daten für ausgewählte Orte in Deutschland (DIN
4710-2003)
Aus der Anzahl der Stunden und der zugehörigen Leistungsabnahme ergibt sich
der Anteil der Wärmeenergie E (kWh), die bei jeder Außentemperatur verbraucht
wird.
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Konsequenzen für die Auswahl geeigneter Messgeräte für moderne Heizanlagen |
Auslegung
Die Auslegung von Wärmezählern (WZ) in Heizanlagen erfolgt grundsätzlich nach
den zu erwarteten Nenndurchfluss Q n.
Messbereich
Noch wichtiger für ein korrektes Messergebnis ist die Dynamik,
der Messbereich (Differenz zwischen den kleinsten erfassten Durchfluss und dem
größten Durchfluss) des WZ.
Besonderes Augenmerk muss dabei auf den unteren
Durchflussbereich (Qmin) gelegt
werden.
Meteorologischen Klassen
Die Güte eines WZ wird durch die meteorologischen
Klassen definiert, die das Verhältnis vom Nenn- zu Minimaldurchfluss angeben.
Z. B. Zähler Klasse A: Qmin = 0,04 Qn.
Messgüte
Hohe Messgüte wird durch eine elektronische
Flügelradabtastung des Volumenmessteils erreicht.
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Die magnetfreie elektronische Abtastung ist absolut
rückwirkungsfrei und erlaubt besonders gute Anlaufwerte bei extrem kleinen
Durchflüssen.
Das macht den Zähler unempfindlich gegenüber
Magnesitablagerungen und magnetischer Beeinflussung von außen.
Herkömmliche Zähler mit Magnetkupplungen zeigen deutliche
Nachteile:
- schlechtes Anlaufverhalten, bedingt durch Rückwirkung des
oberen Magneten
und durch das Gewicht des unteren Magneten
- Manipulationsgefahr durch Einfluss externer Magnetfelder
- U. U. deutliche Abweichungen der Wärmeenergie im geeichten Messbereich
Fazit
Da die Durchflussmengen heutiger moderner Heizsysteme deutlich
geringer sind als noch vor 10 Jahren, gewinnt die Auswahl des richtigen WZ an
Bedeutung.
In Heizkreisen mit Regeleinheiten und Thermostatventilen kommt
es zu stark schwankenden Durchflussmengen.
Der WZ muss mindestens den Faktor Qmin = 0,04 Qn
(Klasse A)
besitzen und auch so geeicht werden.
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Energetische Konsequenzen für Anwender von Wärmezählern
(Zusammenfassung) |
1. Erfassung der verbrauchten Wärmeenergien
Der ausgewählte WZ muss innerhalb des geeichten Messbereichs mit nahezu 100%
auf Basis der jeweiligen witterungsbedingten Durchflüsse (m³/h) erfassen
können.
2. Erfassung von Schleichmengen
d. h. der WZ muss auch Mengen < 10 l/h erfassen können.
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3. Sicherheit gegen Manipulation und Schmutzpartikel
(insbesondere Magnetit) Messsicherheit und Messdauerhaftigkeit ist bei
elektronischer Abtastung (keine Magnetkupplung) gegeben.
Noch besser sind nur noch statische Ultraschall-WZ.
4. Umbau auf Magnetkupplungszähler
würde die Messergebnisse in d. R. stark verschlechtern.
Quelle: MODERNE GEBÄUDETECHNIK, 5/2007)
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Heizkostenabrechnung |
Heizkostenabrechnung
Die Abrechnung der Heizkosten ist in der
Heizkostenverordnung geregelt.
Grundsätzlich gilt: Der Vermieter ist verpflichtet, den Verbrauch zu erfassen
und eine verbrauchsabhängige Heizkostenabrechnung zu erstellen.
Die jeweilige Abrechnung umfasst einen Zeitraum von einem Jahr (nicht zwingend
ein Kalenderjahr). Spätestens ein Jahr nach Ende des Abrechnungszeitraumes
muss der Mieter die Rechnung in den Händen halten.
Der Gesetzgeber hat festgelegt, dass nur ein Teil der Kosten, nämlich zwischen
50 und 70 Prozent, nach dem Verbrauch abgerechnet werden darf. Die restlichen
30 bis 50 Prozent werden nach einem festen Maßstab, meist nach der Wohnfläche,
verteilt.
Jede Heizkostenabrechnung beginnt mit der Aufstellung aller Heizkosten, die in
der Heizperiode angefallen sind.
1. Zusammenstellung der Lieferung des jeweiligen Energieträgers, also
Fernwärme, Gas oder Öl.
Dabei werden die einzelnen Lieferungen mit Datum, Menge und Preis aufgelistet.
2. Heiznebenkosten.
Dazu zählen Wartungskosten der Heizung, Gebühren der Heizkostenverteilung und
für den Schornsteinfeger sowie Betriebsstromkosten der Heizungsanlage.
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Heizwerte des verbrauchten Brennstoffes (Hi)
in Kilowattstunden (kWh) je Liter (l), Kubikmeter (m³), Kilogramm (kg) oder
Schüttraummeter (SRm)
Als Hi-Werte können verwendet werden für:
- Leichtes Heizöl EL: 10,0 kWh/l
- Schweres Heizöl: 10,9 kWh/l
- Erdgas H: 10,0 kWh/m³
- Erdgas L: 9,0 kWh/m³
- Flüssiggas: 13,0 kWh/kg
- Koks: 8,0 kWh/kg
- Braunkohle: 5,5 kWh/kg
- Steinkohle: 8,0 kWh/kg
- Holz (lufttrocken): 4,1 kWh/kg
- Holzpellets: 5 kWh/kg
- Holzhackschnitzel: 650 kWh/SRm.
Heizungsabrechnungsservice - Die große Abzocke?
Nach einer Studie der gemeinnützigen CO2-Online GmbH betragen die Kosten für
den Abrechnungsservice bis zu 20 % der jährlichen Heizkosten.
Damit können die Renditen der Ablesefirmen mit bis zu 40 % außergewöhnlich
hoch sein.
Für die Mieter ist es lt. Mieterbund wegen der Darlegungslast schwer, sich
gegen zu hohe Preise zu wehren und den Anbieter zu wechseln. Darüber
entscheidet der Vermieter.
Eine erste Hilfe für einen Preisvergleich findet man unter
http://www.heizspiegel.de/
Quelle:
CO2-Online GmbH, Berlin
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Für
wesentlich mehr Informationen stehen wir Ihnen mit einer persönlichen
Fachberatung jederzeit gerne zur Verfügung. |
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