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Letzte Bearbeitung: 03.03.2012 19:40    IBS / HEIZUNG/ GRUNDLAGEN

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Grundlagen der Wärme- und Heizungstechnik: Wärmeverteilung und Wärmemesstechnik.

Verteilergruppen, Pumpen- und Mischerheizkreise, Hydraulischer Abgleich; Geregelte Strahlpumpen; Dezentrales Pumpensystem; Wärmezähler; Heizkostenabrechnung.

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.

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)

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.

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

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.

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

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.

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

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.

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.

 

Konsequenzen für die Auswahl geeigneter Messgeräte für moderne Heizanlagen

Auslegung

Die Auslegung von Wärmezählern (WZ) in Heizanlagen erfolgt grundsätzlich nach den zu erwarteten Nenndurchfluss Qn.

 

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.

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.

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.

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)

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.

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

Für wesentlich mehr Informationen stehen wir Ihnen mit einer persönlichen Fachberatung jederzeit gerne zur Verfügung.

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