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Verluste genauer betrachtet

Heizkurve

Die Heizkurve

Die Heizkurve ist ein Bestandteil der Regelungseinrichtung bzw. des Reglerprogrammes. Sie ist dafür zuständig, der jeweiligen Außentemperatur einen passenden Sollwert für die Vorlauftemperatur zuzuordnen. Dadurch soll die den Heizflächen zur Verfügung gestellte Wärmemenge an den tatsächlichen Bedarf angepasst werden, um den Energiebedarf zu senken.

In den üblichen Heizungsreglern kann man nur die Steilheit der Kurve auswählen, die Form der Kurve ist im Regler fest hinterlegt. Beispielsweise soll die Vorlauftemperatur bei 20 °C Aussentemperatur etwa 30 °C betragen, bei -12°C Außentemperatur jedoch 90 °C.

Leider habe ich bei den meissten Heizungsanlagen, die ich gesehen habe, feststellen müssen, das die zur Verfügung gestellten Vorlauftemperaturen nur grob eingestellt waren, meistens zu hoch.

Der Effekt ist, das irgendwann im Laufe des Tages sämtliche, an den Thermostatventilen eingestellten Raumtemperaturen erreicht werden, die Ventile beginnen zu schließen. Dadurch verlangsamt sich die Fließgeschwindigkeit des Heizungswassers, die Rücklauftemperatur fällt, die Wärmeverluste in den Verteilungsleitungen steigen im Verhältnis zu abgenommenen Leistung an. (Tatsächlich bleibt der Verlust gleich, die Nutzleistung sinkt jedoch). Bei den in Einfamilienhäusern üblicherweise eingesetzten Umwälzpumpen mit starrer Drehzahl kommt noch hinzu, das der Pumpendruck aufgrund der abnehmenden Wassermenge ansteigt, im ungünstigsten Fall sogar so weit, das die Kraft der Thermostatköpfe nicht mehr ausreicht, um die Ventile bei Erreichen der gewünschten Raumtemperetur zu schließen. Die Folge ist ein “Überheizen” der Räume - der Energieverbrauch steigt (besonders in der Übergangszeit bei mäßigen Außentemperaturen). Als besonders unangenehme Begleiterscheinung einer zu hohen Vorlauftemperatur treten dann irgendwann auch noch Fließgeräusche in den Ventilen auf. Der schlaue Heizungsbauer hat als Korrekturmaßnahme dann in vielen Fällen nicht die Heizkurve angepasst, sondern ein Überströmventil zwischen Vor-und Rücklauf eingebaut. Damit hat er zwar den Energieverbrauch auf der Heizungsseite etwas gesenkt und die Strömungsgeräusche verringert, jedoch steigt dann die Stromaufnahme der Pumpe, da nun eine unnötig große Wassermenge umgewälzt wird. Außerdem muss ein solches Überströmventil ebenfalls genau eingestellt werden. Fehleinstellungen können die Hydraulik der Heizung derart stören, daß die Wärmeversorgung nicht mehr funktioniert.

Ein wenig aufwendiger (vom Zeitaufwand) ist die genaue Anpassung der Heizkurve an den tatsächlichen Bedarf. Dabei sollte man so vorgehen, das die Vorlauftemperatur tagsüber etwa mitten in der Nutzungszeit (bei bedecktem Himmel) so gewählt wird, das die gewünschte Raumtemperatur erreicht wird und im Laufe der weiteren Nutzungszeit nicht weiter steigt. Dies kann man sehr gut daran erkennen, das die Rücklauftemperatur innerhalb der Auslegungsgrenzen der Heizungsanlage bleibt.

Beispiel: Meine Heizungsanlage ist ausgelegt auf Vorlauf 90°C / Rücklauf 70°C / bei eine Aussentemperatur von -12°C und einer Raumtemperatur von 22 °C.

Also darf die Rücklauftemperatur bei bedecktem Himmel und geöffneten Rolläden zu keinem Zeitpunkt nach Erreichen der gewünschten Raumtemperatur mehr als 20 K unter der Vorlauftemperatur liegen. Bei mäßigen Aussentemperaturen, beispielsweise in den Übergangszeiten, sinkt die Temperaturdifferenz zwischen Vor- und Rücklauf immer weiter, bis bei 0 K keine Wärmeabnahme mehr stattfindet. Abends, nachdem die Rolläden herabgelassen wurden, gilt diese Aussage nicht mehr.

Bei dem Versuch, meine eigenen Spielregeln auf meine Heizungsanlage anzuwenden, stieß ich auf unerwartete Grenzen:

Im Erdgeschoß konnte ich die gewünschten Raumtemperaturen leicht erreichen, während im Obergeschoß 2 Räume auf der Südseite des Hauses nicht mehr ausreichend versorgt wurden. Da ich sicher war, das der hydraulische Abgleich erfolgreich war, musste der “Fehler” an anderer Stelle liegen. Ich habe also den Wärmebedarf aller Räume nachgerechnet und kam zu meinem Erstaunen zu dem Ergebnis, das alle Heizkörper auf der Südseite des Hauses 40 % kleiner ausgelegt waren, als auf der Nordseite. Ich kann nur vermuten, das mein Vorbesitzer damals besonderen Wert auf warme Wohnzimmer legte, während Schlafzimmer und Küchen entweder deutlich kühler sein sollten, oder durch das Kochen geheizt werden sollten. Da die Räume mittlerweile anders genutzt werden, habe ich im Sommer 2003 die zwei Heizkörper im Obergeschoß durch größere ersetzt. Weiterhin fehlte im Bad im OG noch ein Heizkörper, den ich bei der Gelegenheit noch nachgerüstst habe; das Bad wurde bis dato elektrisch beheizt.

Die größeren Heizkörper passten sowieso nicht mehr in die vorhandenen Heizkörpernischen (ausser als 3-Lagige), so das ich auch noch die Nischen zumauern konnte (musste). Dadurch wird ausserdem der Wärmeverlust durch die ehemals dünnere Aussenwand der Nische reduziert. Eigentlich ist die Montage von Heizkörpern in Nischen ein absoluter Schildbürgerstreich: An der Stelle im Raum, an der wir die höchten Temperaturen haben, ist die Aussenwand am dünnsten, und hat damit den höchsten Wärmeverlust. Ausserdem wird die Heizleistung aufgrund des Nischeneinbaus und dem damit erhöhten Widerstand der Luftströmung um bis zu 15 % reduziert! Da die Heizkörper nun vor der Wand montiert sind, habe ich eine Bauform gewählt, mit der ich eine besonders hohe Strahlungsleistung an den Raum abgeben kann: Zweilagig, mit nur einem Konvektor. Die Einlagige Platte wäre zwar noch besser gewesen, hätte jedoch die Optik der Wand zu sehr gestört.

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Im mittleren Bild sehen sie die Wärmedämmung der Rohrleitungen in der Aussenwand. Die Stärke der Dämmung ist allerdings ein wenig geringer, als die ENEV fordert. Die Forderung der ENEV besagt, das Rohrleitungen in Aussenwänden mit der Dämmstärke 100% gedämmt werden müssen. Das heisst, ein 15mm CU-Rohr muß mit 15mm Dämmung WLG 040 versehen werden,

Durch meine Versuche habe ich fesstellen können, das die zu geringe Heizfläche sich erst bei sehr tiefen Aussentemperaturen negativ auswirkt. Daher habe ich bereits 2002 mit der Anpassung der Heizkurve in Bezug auf die mäßigen Aussentemperaturen begonnen. Die endgültige Optimierung kann ich allerdings erst im Winter 2003/ 2004 fertigstellen und auch auf die niedrigen Aussentemperaturen anwenden.

Glücklicherweise bin ich bei meinem Regler nicht darauf beschränkt, den Anfangs- und Endpunkt der Kurve festzulegen, sondern kann eine größere Anzahl an Bezugspunkten verwenden, die mir erlaubt, den Fehler der zu kleinen Heizkörper auszugleichen.

Die Kurve sieht daher im Moment noch etwas “verbogen” aus und soll für Sie auch kein Maßstab sein. Ich bin sicher, das die Kurve nach Austausch der Heizkörper noch flacher wird. Dennoch möchte ich ja bereits jetzt Energiesparen -- nicht erst nächstes Jahr!

So sieht es zur Zeit aus:

Ich werde die Kurve nicht mehr aktualisieren, da ich aufgrund der raumtemperaturabhängigen Vorlauftemperaturoptimierung die Heizkurve nicht mehr so genau anpassen muß!

Im Zusammenhang mir der Heizkurve muß ich nochmals darauf hinweisen, das eine optimale Heizkurve nur dann erreicht werden kann, wenn die hydraulik exakt abgeglichen ist. In Altbauten fehlen jedoch meist alle technischen Unterlagen, so das der Abgleich ziemlich erschwert ist. Dennoch gibt es einen Weg:

In den meisten Altbauten sind entweder Din-Stahlradiatoren, oder Din-Gußradiatoren eingebaut. Nun kann man anhand der Abessungen der Heizkörper (Nabenabstand, Bautiefe, Anzahl der Glieder) rückrechnen, welche Leistung der Heizkörper bei den Auslegungtemperaturen der Anlage hat. Daraus lässt sich dann die erforderliche Wassermenge pro Stunde ermitteln. Wenn die erst einmal bekannt ist, kann man durch einsatz eines kleinen Messgerätes im Rücklauf des Heizkörpers direkt ablesen und einstellen, was durch den Heizkörper fließt:

Es handelt sich um eine einstellbare Rücklaufverschraubung mit integrierter Durchflußmessung (liter / Minute) Typ Taco Setter Rondo der Fa. Taco Nova.

Die Verschraubung kostet zwar ca 20 Euro, jedoch sollte diese Zusatzbelastung im Einfamilienhaus noch erträglich sein.

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Wie sie auf dem Bild erkennen können, habe ich in diesem Fall den Durchfluss bei DEMONTIERTEM Thermostatventil auf etwa 2,8 Liter/ Minute eingestellt. Das entspricht 168 Liter / Stunde, oder bei 20 K Temperaturspreizung etwa 3900 Watt. Bitte nicht erschrecken, diese Einstellung war nur vorläufig!

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