Automatischer Hydraulischer Abgleich
Vorteile im Überblick
- Hydraulischer Abgleich im Handumdrehen erledigt
- Dynamisch geregelt statt fest eingestellt
- Im Schnitt 20% Ersparnis an Heizkosten
- Dauerhafte Lösung ohne Verstopfungen
- Geringerer Stromverbrauch der Umwälzpumpen
- Als Einzelraumregelung bei Flächenheizung nutzbar
- Höherer Komfort und höhere Effizienz
- Weit mehr Einsatzmöglichkeiten als nur bei Heizkreisen
Der Hydraulische Abgleich
Der Sinn des hydraulischen Abgleiches in einem Verteilernetz besteht darin, jedem Verbraucher die „richtige“ Wassermenge zur Verfügung zu stellen. Diese darf nicht zu gering sein, weil der Verbraucher sonst nicht ausreichend versorgt wird; sie darf aber auch nicht zu groß sein, denn die Überversorgung bringt ihm keinen Vorteil, sondern schwächt nur das System und die anderen Verbraucher erhalten dann zu wenig. Doch weil Wasser immer den Weg des geringsten Widerstands nimmt, passiert das nicht von selbst. Von selbst, also ohne aktive Eingriffe in die verschiedenen Teilstränge des Verteilernetzes, wird sich das gewünschte Ergebnis nicht einstellen. Die Frage lautet also: Auf welche Weise erreicht man das Ziel der optimalen Versorgung aller Verbraucher am besten?
aber mit welchem Aufwand und mit welchem Erfolg?
Eine Möglichkeit besteht darin, diese Eingriffe manuell vorzunehmen: Man berechnet „einfach“ die erforderlichen Wassermengen, stellt die Ventile der einzelnen Teilstränge entsprechend ein und das war’s. Schön wär’s, denn dieses Verfahren hat gleich mehrere Nachteile: zum einen ist die Berechnung und anschließende Einstellung der einzelnen Wassermengen eine Heidenarbeit und zum anderen ist das Ergebnis nur schwer überprüfbar und darüber hinaus auch unfähig auf veränderte Anforderungen zu reagieren: „Blindflug im Nebel“ sozusagen.
Besser gut geregelt als fest eingestellt
Es gibt keine Rückmeldung über den Füllstand an den Zulauf
Nehmen wir einmal an, Sie wollten die Befüllung eines Toilettenspülkastens „abgleichen“. Dann würden Sie sich fragen, wieviele Spülgänge pro Tag bspw. erwartet werden und den Zulauf entsprechend einstellen. Und was dann passiert, wenn die Nutzer an einer Darmerkrankung leiden oder aber in Urlaub fahren, kann sich jeder vorstellen.
Der Füllstand steuert den Zulauf
Dieses Beispiel ist natürlich absichtlich überzeichnet gewählt und jeder weiß, wie die Befüllung eines Toilettenspülkastens funktioniert, nämlich über ein Schwimmerventil. Und doch verdeutlicht dieses Beispiel den Unterschied zwischen einer Festeinstellung und einer Niveauregelung sehr treffend, denn bei einer Regelung findet im Gegensatz zu einer Festeinstellung immer eine Informationsrückkopplung statt, die den Einstellwert entsprechend anpaßt: Je höher der Wasserstand im Spülkasten ist, desto geringer ist der Zulauf bzw. beim Erreichen des gewünschten Füllstandes wird der Zulauf abgeschaltet, so daß weder Darmerkrankungen noch Urlaubsfahrten zum Problem werden können.
Und wie sieht das beim „Hydraulischen Abgleich“ aus? Hier wird tatsächlich die Methode „berechnen und fest einstellen“ angewandt, obwohl gerade die Berechnung oft auf so vielen Annahmen beruht, daß das Ergebnis aufgrund großer Ungenauigkeiten irgendwo zwischen Zufall und Wunschdenken lokalisiert werden muß – zumindest im Bestandsbau. Kommt es im Anschluß daran zur Unterversorgung einzelner Verbraucher, wird solange „nachjustiert“ (aufgedreht), bis es paßt. Und passen tut es erst, wenn sich kein Verbraucher mehr beschwert. Wie optimal dieses Endergebnis dann ist, kann sich jeder selbst ausmalen.
Wie könnte also ein „Automatischer Hydraulischer Abgleich“ funktionieren?
=> Rücklauftemperatur zu hoch
Eine Heizfläche gleich welcher Art ist ein Wärmetauscher, der auf der einen Seite vom Heizungswasser durchströmt wird und auf der anderen Seite in Kontakt mit dem zu erwärmenden Medium steht. Und was passiert an einem solchen Wärmetauscher, wenn der primärseitige (wärmezuführende) Heizungswasserdurchfluß zu groß ist? Ganz einfach: die mit dem zu großen Durchfluß verbundene Wärmemenge kann nicht vollständig abgegeben werden, woraufhin die Rücklauftemperatur, also die Austrittstemperatur des Heizungswassers aus dem Wärmetauscher, steigt. Mit anderen Worten: Eine zu hohe Rücklauftemperatur ist ein Indikator für einen zu hohen Durchfluß.
=> Rücklauftemperatur niedrig
Und genau hier setzt der „Automatische Hydraulische Abgleich“ an, der das Prinzip thermischer Regelventile nutzt: ist die Rücklauftemperatur zu hoch, so schließt das Ventil und die Wassermenge wird abgesenkt; ist die Rücklauftemperatur zu niedrig, öffnet das Ventil und die Wassermenge wird erhöht. Es handelt sich also um einen sog. Rücklauftemperaturbegrenzer oder kurz um einen RTB.
Zielvorgabe ist die Rücklauftemperatur statt der Wassermenge
Da die Wassermenge nun das Ergebnis der Regelarbeit des RTB ist, muß diese auch nicht mehr berechnet werden. Stattdessen ist die maximale Rücklauftemperatur einzustellen, auf die die Wassermenge begrenzt werden soll. Die Voraussetzung dafür ist natürlich eine richtig durchgeführte Heizflächenauslegung, von der wir grundsätzlich bei jedem durchzuführenden Hydraulischen Abgleich ausgehen müssen. Dennoch kennen wir auch Beispiele, die belegen, daß sich mit dem „thermischen“ Verfahren auch die Nutzungsänderung bei einer Fußbodenheizung – bspw. vom Schlafzimmer zum Büro – ausgleichen läßt. (Fachbeitrag zum Hydraulischen Abgleich)
Wieso Mindestumlauf?
Im Gegensatz zu dem oben genannten Beispiel des Toilettenspülkastens, bei dem die Zielgröße „Wasserstand“ unmittelbar über den Schwimmer gemessen und zur Steuerung des Zulaufventils genutzt wird, handelt es sich bei der Messung der Rücklauftemperatur um eine mittelbare Meßgröße, denn die Änderung der Rücklauftemperatur erfolgt erst zeitverzögert nach der Änderung des Durchflusses oder der abgenommenen Leistung und darüber hinaus unterschiedlich in Abhängigkeit von Art und Größe der Heizfläche. Mit anderen Worten: durch verzögerte Wirkung kann es zu Überreaktionen des Thermostatventils kommen.
Wird beispielsweise ein Lufterhitzergebläse vom elektrischen Raumthermostaten abgeschaltet, so steigt die Rücklauftemperatur aus dem Heizregister sehr schnell und sehr stark an und das Thermostatventil schließt vollständig. Bei geschlossenem Ventil allerdings ist neben dem Durchfluß auch der Informationsfluß darüber abgeschnitten, ob das Lufterhitzergebläse wieder anläuft. Durch einen geeigneten kleinen Mindestumlauf hingegen bleibt dieser Informationsfluß erhalten. Darüber hinaus bleibt das Heizregister auch im abgeschalteten Zustand warm, während das Gebläse steht, so daß durch den Mindestumlauf nicht nur die Regelgüte verbessert wird, sondern auch jederzeit ein Frostschutz und ein Warmstart gewährleistet sind.
Ein anderes Beispiel: läge die Umgebungstemperatur der RTB – bspw. in einem Fußbodenheizkreis-Verteilerschrank – über dem eingestellten Sollwert und würde ein solches Ventil vollständig schließen und den Durchfluß komplett abschalten, so würde der Ventilkörper samt Thermostat früher oder später die Umgebungstemperatur annehmen und das Ventil demzufolge überhaupt nicht mehr öffnen: eine klassische Sackgasse. Durch einen geeigneten kleinen Mindestumlauf jedoch wird dieser Betriebszustand zuverlässig vermieden.
Durchschnittliche Einsparungen von über 20%
hier mit seinem Kunden Martin Gruber
Längst nicht allen Heizungsbauern ist bewußt, daß in den aller meisten Heizungsanlagen der größte Teil der Verschwendung nicht durch den Austausch des Wärmeerzeugers vermieden werden kann, sondern nur durch eine vollständige hydraulische Sanierung des Anlagennetzes.
Doch lassen wir einen Fachmann zu Wort kommen:
„Ich behaupte, wenn ich Zweifamilienhäuser mit Baunach-Stationen und Pufferspeichern ausstatte, führt das zu einer Energieeinsparung zwischen 30 und mehr Prozent. Natürlich muss alles, was vor der Baunach-Station und danach ist, stimmen, bis hin zur Einbindung der Leitungen in den Pufferspeicher, die sehr oft falsch oder ineffizient ist. Er ist das wichtigste Glied in einer Heizungsanlage. Die Kesselhersteller versprechen Ihnen Wirkungsgrade von 92 und 93 Prozent. Die nützen mir herzlich wenig, wenn die Anlage nicht optimiert ist. Ich bin mir sicher, sehr viele, sogar die meisten Heizungen kommen auf einen maximalen Anlagenwirkungsgrad von 75 Prozent, mehr nicht. Zum Teil deshalb, weil im Speicher hohe Temperaturen vermischt werden und der Energieerzeuger ständig reagieren und schalten muss. Der heizt permanent nach.“
Lorenz Mayer, Heizung-Sanitär-Solar, Petting
Dauerhafte Lösung ohne Verstopfungen
Wer hat das nicht schon erlebt: Gerade haben Sie den Radiatorenheizkreis mit voreinstellbaren Thermostatventilen nach allen Regeln der Kunst abgeglichen, schon klingelt das Telefon: „Der Heizkörper im Wohnzimmer wird nicht mehr richtig warm!“ Und was machen Sie dann? Sie fahren zum Kunden und „justieren nach“. Da Sie diese Arbeit weder in Rechnung stellen können noch wollen, muß es möglichst bei ersten Mal „passen“. Häufig sind die Ursachen winzige Verunreinigungen im Heizungswasser, die sich vor den ebenso winzigen Öffnungen der voreingestellten Ventile ansammeln und auf diese Weise den Durchfluß abwürgen. Kann dies mit dynamisch geregelten Thermostatventilen überhaupt passieren? Kaum, denn diese Ventile sind ja gerade nicht fest eingestellt, sondern regeln dynamisch: ein zu geringer Durchfluß hat eine zu niedrige Rücklauftemperatur zur Folge und damit ein öffnendes Ventil, daß die verursachende Verunreinigung passieren läßt.
Geringerer Stromverbrauch der Umwälzpumpen
Selbstverständlich gibt es auch dynamisch regelnde Strangregulierventile, beispielsweise differenzdruck- oder durchflußgesteuerte. Ihnen ist gemein, daß sie ihre Regelarbeit, also die mechanische Energie zum Öffnen und Schließen des Ventils, aus dem Durchfluß des Heizungswassers abschöpfen müssen. Das bedeutet, daß diese Ventile alle erst ab einem Mindestdruckverlust von in der Regel um die 200 mbar funktionieren. Nun muß man sich das folgendermaßen vorstellen: jeder Kubikmeter Wasser, der bekanntlich eine Tonne wiegt und der auf diese Weise abgeglichen wird, muß zusätzliche zwei Meter hochgepumpt werden, eine Arbeit, die man über die Umwälzpumpe teuer als elektrischen Strom einkaufen muß. Beim Thermostatventil hingegen kommt diese Energie aus der Wärme des Heizungswassers und über diese Belastung kann der Wärmeerzeuger noch nicht einmal lächeln, da er sie schlicht und ergreifend überhaupt gar nicht bemerkt.
Videobeschreibung der Rücklauftemperaturbegrenzer (RTB):
Das RTB-Ventil ist ein thermostatischer Rücklauf-Temperatur-Begrenzer mit einstellbarer Maximaltemperatur und festem Mindestdurchfluss in der Größenordnung von 0,5% des Nenndurchflusses.
Durch den RTB entfällt das Berechnen und manuelle Regulieren von Volumenströmen, da der Durchfluss jeder Heizfläche automatisch an die tatsächlich abgegebene Leistung angepasst und der Heizkreis automatisch hydraulisch abgeglichen wird. Am Thermostatkopf wird einfach der Sollwert der Höchst-Rücklauftemperatur eingestellt. Überschreitet die Rücklauftemperatur diesen eingestellten Sollwert, so verringert das Ventil durch Schließen ohne Hilfsenergie den Durchfluss. Das erwärmte Heizungswasser verbleibt länger in der Heizfläche und kann somit effektiver Wärme abgeben. Durch den festen Mindestdurchfluss reagiert das Ventil schnellstmöglich auf Laständerungen.
Einsatzgebiete der RTB
a) Radiatorenheizkreise (Zweirohranlagen):
nicht gleichmäßig auf die Radiatoren
Radiatorheizflächen werden durch den Einbau von RTB automatisch hydraulisch abgeglichen. Dabei ist der Mechanismus immer derselbe: eine zu hohe Durchströmung der Heizfläche hat eine zu hohe Rücklauftemperatur zur Folge und umgekehrt. Der RTB wird hier auf eine möglichst niedrige Temperatur eingestellt, wobei die sog. „Auslegung“ der Heizkreise zu berücksichtigen ist. Die Berechnung der Wassermengen ist für diesen Vorgang nicht erforderlich, was besonders im Bestandsbau ein großer Vorteil ist.
Als Auslegung eines Heizkreises bezeichnet man seine maximale Vorlauf- und Rücklauftemperatur, die am kältesten zu erwartenden Tag eintritt, für den die Heizungsanlage des Gebäudes ausgelegt ist. Bei älteren Gebäuden sind bspw. Auslegungen von 70/50°C oder 60/40°C üblich, bei neueren Gebäuden solche von 50/35°C oder sogar von 40/30°C. Damit die Radiatoren trotz der niedrigeren Rücklauftemperatur genügend Wärme in das Gebäude bringen können, sollte die witterungsgeführte Vorlauftemperatur nach Einbau der RTB durch Korrektur der sog. Heizkurve entsprechend erhöht werden, bspw. von 60/40°C ohne RTB wird der Heizkreis auf 70/30°C mit RTB angehoben oder von 50/35°C auf 55/30°C.
![](https://www.baunach.net/wp-content/uploads/ThAb-Radiatoren-3D-MitRTB.png")
Das Ergebnis dieses thermostatischen Abgleichs ist nicht nur die vollständige Gleichverteilung der Wärme auf sämtliche Heizkörper, was der Erzielung des geplanten Komforts entspricht, sondern auch eine deutliche Einsparung der Heizkosten durch niedrigere Rücklauftemperaturen und geringere Stromkosten, weil die von der Umwälzpumpe zu fördernde Wassermenge ebenfalls deutlich reduziert wird. Auch wenn es unglaublich klingt: unserer Erfahrung nach ist es tatsächlich möglich Radiatorenheizkreise mit Rücklauftemperaturen von 35°C, 30°C und teilweise sogar von 25°C zu betreiben, wenn keine groben Fehler in der Heizungsanlage vorliegen und die Vorlauftemperatur ausreichend angehoben werden kann. Und das Ganze – wie gesagt – ohne die aufwendige und oft nur durch Annahmen mögliche „Berechnung“ der Wassermengen, denn diese stellen sich in jedem einzelnen Lastfall automatisch und selbsttätig ein. Wenn also bspw. mehrere Heizkörper urlaubsbedingt abgestellt werden, erhalten die übrigen immer noch dieselben Wassermengen, da ihre Rücklauftemperatur davon nicht beeinflußt wird. Die in der Betriebsart „Konstantdruck“ laufende Umwälzpumpe paßt dabei ihre Drehzahl an das niedrigere Fördervolumen an, ohne den Förderdruck zu erhöhen.
Heizkörper-Rücklaufverschraubung
Die RTB werden anstelle der absperrbaren Rücklaufverschraubung an jeden Radiator montiert, auf die gewünschte Maximaltemperatur eingestellt und gegen Verstellung fixiert. Aufgrund des konvektionsbedingten Zustroms von Kaltluft am Heizkörperrücklauf tritt ein Überschwingen des RTB am Radiator ebensowenig auf wie die oben beschriebene Sackgasse durch zu hohe Umgebungstemperatur. Deshalb haben unsere RTB-Ventile in der sog. Radiator-Ausführung (Rad) keinen Mindestumlauf (MUL), damit die Verbindung zum Rohrnetz bei Demontage des Radiators weiterhin abgesperrt werden kann.
b) Fußbodenheizkreise:
werden direkt an den Rücklaufsammler der Verteilung montiert
Die RTB in der Fußbodenheizungs-Ausführung (Fbh) besitzen beidseitig eine sog. Eurokonus-Verschraubung und können direkt an den Rücklaufsammler der Fußbodenverteilung montiert werden; ein Vorgang, der mit etwas Übung nur wenige Minuten pro Ventil in Anspruch nimmt.
Als gute Einstell-Empfehlung hat sich herausgestellt die Rücklauftemperatur etwa zweieinhalb Grad über der gewünschten Raumtemperatur einzustellen. Auch hier empfiehlt es sich, die witterungsgeführte (außentemperaturabhängige) Vorlauftemperatur geringfügig nach oben anzupassen und die Umwälzpumpe auf die Betriebsart „Konstantdruck“ einzustellen.
können nicht auf Fremdwärme reagieren.
Bei Fußbodenheizungen – wie auch allgemein bei Flächenheizkreisen – wird die Wärme bei niedrigeren Temperaturen über Strahlung an den Raum abgegeben. Dabei liegt die Rücklauftemperatur in der Regel nur wenige Grad Celsius über der Raumtemperatur. Dies hat zur Folge, daß sich die Rücklauftemperatur schon erhöht, wenn die Raumtemperatur ansteigt, bspw. durch Fremdwärmezufuhr wie Sonneneinstrahlung oder elektrische Geräte. Weil durch eine höhere Raumtemperatur bereits weniger Wärme von der Heizfläche an den Raum abgegeben wird, nennt man dies den „Selbstregeleffekt“ der Fußboden- oder Flächenheizung.
Bei einem durch Festeinstellung abgeglichenen Fußboden- oder Flächenheizkreis passiert aber weiter gar nichts, weil der fest eingestellte Wasserdurchsatz davon nicht beeinflußt wird. Ist hingegen der Abgleich durch den Einbau eines RTB automatisiert worden, so reduziert dieser bei Anstieg der Rücklauftemperatur zusätzlich den Durchfluß der Heizfläche, was die Wärmeabgabe in den Raum noch weiter reduziert. Auf diese Weise kommt es nicht nur zu einer Verstärkung des Selbstregeleffektes, sondern auch zur Erfüllung der Anforderung der Energie-Einspar-Verordnung (EnEV), nämlich daß „Heizungstechnische Anlagen mit Wasser als Wärmeträger […] beim Einbau in Gebäude mit selbsttätig wirkenden Einrichtungen zur raumweisen Regelung der Raumtemperatur ausgestattet werden müssen.“ Mit anderen Worten: Durch Einbau der RTB ist die raumweise Regelung der Raumtemperatur möglich und somit die Norm erfüllt.
Gegenüber den meisten Einzelraumregelungen mit Raumthermostat haben die RTB sogar noch einen weiteren Vorteil, denn sie arbeiten „proportional“, können also den Durchfluß stufenlos anpassen, während die meisten Einzelraumthermostate sog. Zweipunktregler (Klick-Klack-Thermostate) sind, die den Durchfluß nur ganz ein- oder ausschalten. Das hat zwei Nachteile, einen in Bezug auf die Effizienz, den anderen in Bezug auf den Komfort: Die Effizienz sinkt, weil bei voll geöffnetem Ventil eine zu große Wassermenge eine hohe Rücklauftemperatur zur Folge hat, während bei geschlossenem Ventil die Heizfläche keinen Beitrag zur Rücklauftemperatur leistet. Wäre sie die ganze Zeit geringer durchströmt, so würde sie die ganze Zeit einen Beitrag zu einer niedrigen Rücklauftemperatur leisten. Der Komfort sinkt aber ebenfalls, da Zweipunktregler notwendigerweise eine Hysterese, also eine Ein/Ausschalt-Differenz, besitzen: sie schalten erst ab, wenn der Raum zu warm ist und erst ein, wenn er zu kalt ist. Dadurch kommt es zu ausgekühlten Heizflächen, die gerade bei Fußbodenheizungen zu lästigen Reklamationen führen können.
Lediglich in Räumen, die nicht ständig durchgeheizt werden sollen, wie bspw. Kinder- oder Gästezimmer – empfiehlt sich der zusätzliche Einbau solcher Einzelraumregler, da sich mit ihnen die Raumheizung sehr komfortabel ein- und ausschalten läßt.
Sehen Sie selbst, wie ein RTB-Ventil in weniger als drei Minuten am Rücklaufsammler einer Fußbodenverteilung montiert wird:
c) Radiatorenheizkreise (Einrohranlagen):
Alle Heizkörper geöffnet (Vollast)
In vielen Bestandsgebäuden des Wohnungsbaus hat man in der Vergangenheit Radiatorenheizkreise als sog. „Einrohranlagen“ gebaut. Bei diesem Anschlußprinzip sind die einzelnen Radiatoren nicht parallel am Vor- und Rücklauf der Versorgungsleitungen angeschlossen, sondern hintereinandergeschaltet, wobei an jedem einzelnen Heizkörper ein Bypass vorbeiführen muß, weil sonst nur alle Radiatoren gemeinsam betrieben werden könnten; würden hingegen einer oder mehrere abgestellt, blieben auch alle anderen kalt.
Nicht alle Heizkörper geöffnet (Teillast)
Eines der größten Probleme solcher Anlagen ist, dass der Volumenstrom durch sämtliche Bypässe so klein wie möglich gehalten werden muß ohne dabei den Gesamtdurchfluss so zu strangulieren, dass es an irgendwelchen Heizkörpern zu einer Unterversorgung kommt. Hinzu kommt, dass es praktisch keine Wohngebäude gibt, die mit einem einzigen Einrohrstrang versorgt werden, sondern meist solche, bei denen einzelne Etagenwohnungen als Einrohrstränge ausgeführt wurden, die dann – meist in Treppenhäusern – an den Steigsträngen angeschlossen wurden. Es handelt sich dann folglich um die Parallelschaltung mehrerer Einrohrstränge, wobei es nicht selten vorkommt, dass ganze Wohnungen gegenüber anderen unterversorgt werden. Dieses Problem wird häufig dadurch „gelöst“, dass die umlaufende Wassermenge durch den Einbau größerer Pumpen solange angehoben wird, bis im letzten Winkel des Gebäudes genügend Wärme ankommt, wobei der Gesamtwirkungsgrad des hydraulischen Verteilungssystems vollständig auf der Strecke bleibt.
Alle Heizkörper geöffnet (Vollast)
Wie die beiden nebenstehenden Abbildungen zeigen, hängt die Wassermenge eines Einrohrstrangs von der Wärmeabgabe sämtlicher seiner Heizflächen ab. Eine solche Wassermenge kann nicht konstant sein und somit führt die Berechnung und feste Einstellung einer solchen Wassermenge in den allermeisten Lastfällen zu einem ziemlichen Überschuss und somit zu einer enormen Verschwendung von Wärmeenergie.
Nicht alle Heizkörper geöffnet (Teillast)
Auch hier bieten RTB-Ventile eine ebenso einfache wie perfekte Lösung, weil sie – wie schon mehrfach geschildert – die Wassermenge aufgrund der Rücklauftemperatur an die tatsächlich von den Heizflächen abgegebene Wärmemenge anpassen und zwar automatisch und selbsttätig. Gleichzeitig reduzieren sie damit die in sämtlichen Einrohrsträngen umlaufende Wassermenge auf das wirklich benötigte Minimum und steigern damit den Komfort durch Gleichverteilung der Heizwärme. Und am Ende werden dann auch keine überdimensionierten Umwälzpumpen und der zu deren Antrieb erforderliche Strom mehr benötigt. Der Einbau dieser RTB-Ventile erfolgt immer am Ende des Rücklaufs jedes einzelnen Einrohrstrangs vor dem Eintritt in den Versorgungsstrang, der – wie gesagt – nicht selten als Steigleitung in den Treppenhäusern liegt.
Nach drei Jahrzehnten zum ersten Mal?
„Ich habe ein Hotel mit RTB DN15 ausgerüstet.
Auch das lief Jahre lang nicht – jetzt funktioniert es endlich!“
Zahlreiche unserer Kunden bestätigen uns immer wieder, daß sie mittels der RTB Einrohrheizungen erstmals nach vielen Betriebsjahren erfolgreich abgleichen konnten. Auch hören wir immer wieder, daß die Nachrüstung von Gebäuden, in denen sich Einrohrheizkreise befinden, mit Pufferspeichern praktisch nur durch Einbau von RTB durchführbar ist, da die Pufferspeicher ihren Zweck nur erfüllen können, wenn sich eine ausreichende Schichtung – also eine ausreichend große Temperaturdifferenz zwischen „unten“ und „oben“ – ausbildet, was eine niedrige Rücklauftemperatur und auf das Notwendige beschränkte Wasserumläufe voraussetzt.
Doch lassen wir einen Fachmann zu Wort kommen:
„In dem genannten Hotel waren die RTB´s nach über 3 Jahrzehnten ‚Nicht-Funktion‘ der Heizkörper bzw. ‚Funktion per Zufallsprinzip‘ DIE Lösung im Einrohrsystem.
Bei weiteren Fragen stehen wir Ihnen selbstverständlich gerne zur Verfügung.
Mit sonnigen Grüßen
Daniel Jansen
Installateur- & Heizungsbauermeister • Sachkundiger für Wärmepumpensysteme VDI 4645 • Gebäude Energieberater • HWK Zertifizierter Biowärme-Installateur“
d) Trinkwarmwasser-Speicher:
(Teillast)
Vielen ist überhaupt nicht bewußt, daß auch Trinkwarmwasser-Speicher Heizflächen bzw. Wärmetauscher besitzen, die abgeglichen werden sollten, wenn man zu hohe Rücklauftemperaturen und die mit ihnen verbundenen Nachteile für Effizienz und Komfort vermeiden möchte.
Denn ein ungeregelter Durchsatz von Heizungswasser führt eben nicht zu einer schnelleren Warmwasserbereitung, sondern im Gegenteil zu einem schlechteren Wirkungsgrad der Heizungsanlage und nicht selten auch durch Ein- und Ausschalten (Takten) des Wärmeerzeugers zu einer längeren Dauer der Warmwasserbereitung und damit zu einem geringeren Komfort.
(Teillast)
Bei Speicherwassererwärmern muß man streng genommen zwei sehr unterschiedliche Betriebsarten voneinander unterscheiden: Die Warmwasserbereitung und die Warmwasserbereitschaft.
Bei der Warmwasserbereitschaft wird kein frisch gezapftes Kaltwasser erwärmt, sondern es werden lediglich die Auskühlverluste des Speichers und der Trinkwasser-Zirkulationsleitungen ausgeglichen. Dabei handelt es sich um eine schwache Lastanforderung bei hohen Temperaturen. Schon alleine deswegen käme es in einem nicht automatisch abgeglichenen System bei der Warmwasserbereitschaft zu höheren Rücklauftemperaturen. Doch dank des RTB geschieht dies nicht oder zumindest nicht ungehemmt, da der Heizungswasserdurchsatz auf den niedrigeren Bereitschaftsbedarf reduziert wird, und zwar ganz automatisch.
(Vollast)
Während des Zapfbetriebes der Warmwasserbereitung hingegen strömt kaltes Wasser in den Speicher und entzieht dem Heizungswasser über den Wärmetauscher sehr viel größere Mengen Wärme als im Bereitschaftsbetrieb. Der RTB im Rücklauf des Speichers erkennt das an der niedrigeren Austritttemperatur und öffnet, so daß mehr heißes Heizungswasser durch den Wärmetauscher strömt. Auf diese Weise wird die Menge des Heizungswassers dem tatsächlichen Wärmebedarf automatisch angepaßt, ohne daß die Rücklauftemperatur ansteigt. So wird hohe Effizienz mit hohem Komfort kombinierbar, was mit einer Festeinstellung unmöglich zu erreichen wäre.
e) Lufterhitzer oder Luftheizregister:
(Teillast)
Luftheizregister sind in der Regel raumthermostatisch gesteuerte gebläsegespülte Wärmetauscher: ist die Raumsolltemperatur erreicht, schaltet das Gebläse ab, während das Heizungswasser weiterhin ungehindert durch den Wärmetauscher strömt. Selbst bei einem auf Nennleistung abgeglichenen Heizregister muß dies zu einem außerordentlich starken Anstieg der Rücklauftemperatur führen; gleiches gilt, wenn das Lüftergebläse nicht auf voller Drehzahl betrieben wird: die nicht vollständig abgenommene Wärme führt zu einem Rücklauftemperatur-Anstieg.
(Teillast)
Ein RTB im Rücklauf des Heizregisters hingegen reagiert auf den Anstieg der Rücklauftemperatur, indem es den Heizungswasserdurchsatz sofort reduziert. Wieder gilt: der Heizungswasserdurchsatz wird an den tatsächlichen Wärmebedarf angepaßt, die Rücklauftemperatur bleibt stabil und das System arbeitet mit hoher Effizienz.
(Vollast)
Sobald das Lüftergebläse anläuft, sinkt die Rücklauftemperatur rasch ab und das RTB öffnet den Heizungswasserdurchsatz erneut. Dabei spielt keine Rolle, ob das Lüftergebläse auf einer kleinen oder großen Stufe läuft, denn die Steuerung der Heizungswassermenge über die Rücklauftemperatur garantiert immer die richtige Wassermenge. Dabei garantiert der kleine Mindestumlauf des RTB jederzeit eine schnelle Reaktion und einen Warmstart des Lufterhitzers – Komfort und Effizienz sind eben kein Widerspruch.
Noch ein Tipp von uns: um die Reaktionszeit beim Anlauf des Lufterhitzergebläses so kurz wie möglich zu halten, muß der RTB so nah wie möglich an den Ausgang der Heizregisters montiert werden.
f) Deckenstrahlplatten:
Deckenstrahlplatten sind Strahlungsheizflächen, die in der Regel mit höheren Temperaturen betrieben werden als Fußboden- oder Wandheizflächen. Nicht selten wird auch bei ihnen der Heizungswasserdurchfluß über elektrische Raumthermostate ein- und ausgeschaltet.
Bei der Parallelschaltung mehrere Deckenstrahlplatten hat man wieder dasselbe Problem sämtlichen Heizflächen mit den „richtigen“ Heizungswassermengen zu versorgen, diesmal meist zusätzlich noch in luftigen Höhen, wo das Nachjustieren besonders viel Freude macht.
Durch den Einsatz von RTB schafft man sich dieses Problem ein für alle Male vom Hals, denn man stellt einfach nur die gewünschte Rücklauftemperatur für den Auslegungsfall ein und schon ist man fertig! Dabei kann man die Rücklauftemperatur in der Regel noch geringfügig senken, also bspw. von 50 °C auf 45 °C oder vielleicht sogar auf 40 °C, was den gewünschten Einspareffekt noch einmal verstärkt.
Noch ein kleiner Tipp von uns:
Wenn Sie die Leistungsfähigkeit Ihrer Deckenstrahlplatten bei niedrigeren Temperaturen steigern wollen, so lackieren Sie deren Abstrahlungsseiten (Unterseiten) am besten in mattschwarz.
g) Schwimmbadwasser-Wärmetauscher:
Auch wenn ihre Einsatzhäufigkeit eher die Ausnahme bildet, so gilt für Schwimmbadwasser-Wärmetauscher dasselbe wie für alle anderen Heizflächen: mit einem ungehemmten Heizungswasserdurchsatz steigert man in der Regel nur eines, nämlich das Verschwendungspotential der Heizungsanlage.
Dabei wäre die Lösung so einfach: Ein RTB möglichst nahe dem Ausgang in den Rücklauf eingebaut und schon sind die Probleme beseitigt.
Unser Tipp: Am besten gleich die Umwälzpumpe in die Betriebsart „konstanter Differenzdruck“ (c∆p) eingestellt, dann paßt diese ihren Arbeitseinsatz ebenso automatisch der Wassermenge an, wie der RTB die Wassermenge an die tatsächliche Heizlast anpaßt.
f) Raumlufttechnische Anlage bzw. RLT-Anlage:
(Teillast)
Raumlufttechnische (RLT) Anlagen unterscheiden sich von Lufterhitzern in der Regel dadurch, daß sie einen eigenen Mischerkreis mit einer autonomen Regelung haben.
Da es sich hier häufig um eine Gewerkegrenze zwischen dem Heizungsbau und dem Lüftungsbau handelt, ist die sog. Bypasschaltung weit verbreitet, mit der sichergestellt werden soll, daß an der RLT-Anlage jederzeit heißes Vorlaufwasser ansteht und selbst bei Außenluftzufuhr unter Null Grad keine Frostgefahr besteht. Dieses Funktionsprinzip entspricht dem der Trinkwarmwasserzirkulation.
Was jedoch ein offener Bypass, also ein Wasserumlauf ohne Wärmeabnahme, für die Effizienz einer Heizungsanlage bedeutet, daß kann sich jeder fragen, der schon einmal Eulen nach Athen getragen hat: es ist grober Unfug!
(Vollast)
Denn der offene Bypass führt nicht selten dermaßen große Wassermengen, daß es sogar im Regelbetrieb und nicht nur während der Betriebsbereitschaft zu einer deutlichen Erhöhung der Rücklauftemperatur kommt.
Praxisbeispiel:
Am 16. Februar 2017 verbrachte Hans-Georg Baunach den Nachmittag in der Heizungsanlage der Skihalle Neuß, einem Objekt mit einer 1 MW Erdgas-Kesselanlage. Während seines Aufenthaltes fand er genau diese Situation vor und korrigierte die hydraulische Einstellung, in dem er sämtliche Bypassventile vor den RLT-Anlagen schloß und die Pumpe auf dem Verteiler von konstanter Drehzahl auf konstanten Differenzdruck mit 100 mbar einstellte.
Ergebnis:
Im darauffolgenden Jahr wurde Gas für 20.000 €eingespart, ohne daß irgend jemand gefroren hätte.
Link zum Fachartikel:
Skihalle Neuss – Viele tausend Euro eingespart
(Teillast)
Dabei liegt die Lösung auf der Hand: Zum Erhalt der Frostschutz- und Warmstartfunktion ersetzt man den offenen Bypass durch ein träges RTB (1) und stellt es auf eine möglichst niedrige Mindesttemperatur ein, die man zur Sicherstellung des Frostschutzes und des Warmstarts benötigt, bspw. auf 30 °C. Seien Sie hier also nicht allzu großzügig, denn sobald die Anlage anläuft, erhöht sich die Wassermenge so rasch, daß meist noch während des Anlagenhochlaufes die volle Vorlauftemperatur zur Verfügung steht.
(Vollast)
Zum Abgleich des Rücklaufes aus dem Heizregister im Regelbetrieb steht einem darüber hinaus noch der flinke RTB (2) zur Verfügung, mit dem wir bereits die Luftheizregister der Lufterhitzer (s. o.) automatisch abgeglichen haben. Mit diesem läßt sich die Rücklauftemperatur des Heizregisters der RLT-Anlage ebenfalls noch absenken. In jedem Fall sollte man versuchen die Umwälzpumpe des inneren Mischkreises der RLT-Anlage (I) auf eine möglichst kleine Drehzahl einzustellen.
g) Pufferbeladung durch Brennwertkessel ohne Mindestumlauf:
Ebenfalls nur wenigen Fachleuten ist bewußt, daß nicht nur die Heizflächen sämtlicher Wärmeverbraucher abgeglichen werden sollten, sondern unter Umständen auch die von Wärmeerzeugern. Folgendes Beispiel soll das verdeutlichen:
Sie wollen mit einem Brennwertkessel die Topzone eines Pufferspeichers auf mindestens 75 °C halten, um bspw. eine ausreichende Schüttleistung in der Trinkwarmwasserbereitung garantieren zu können. Gleichzeitig soll der Puffer aber regenerativen Erzeugern, wie bspw. einer Solarthermieanlage, einem Biomassekessel oder einem Blockheizkraftwerk ausreichende Laufzeit ermöglichen. Klar ist, daß der Brennwertkessel nur mit dem kältesten Wasser aus der untersten Zone des Puffers seinen höchsten Wirkungsgrad erreichen wird.
Wenn also der Fühler oben am Puffer dem Kessel signalisiert, daß die Mindesttemperatur unterschritten wurde, so springt der Kassel samt Umwälzpumpe an. Ist jedoch der Volumenstrom zu groß, so erreicht der Kessel, weil sein Delta-T zu klein ist, die geforderte Vorlauftemperatur überhaupt erst gar nicht, was dazu führt, daß er nicht wieder abschaltet.
Der Kessel erreicht die Abschaltbedingung erst, nachdem er den Puffer durchgeladen und dadurch seine eigene Rücklauftemperatur soweit angehoben hat, daß er die Abschaltbedingung – in unserem Beispiel von 75 °C – mit seinem kleinen Delta-T erreicht, welches eine Folge des viel zu großen Volumenstromes ist.
Mit anderen Worten: wenn der Spitzenlastkessel mit seiner Arbeit fertig ist, dann ist der Puffer durchgeladen und die regenerativen Erzeuger haben das Nachsehen – ein Unfug, der leider nur allzu häufig vorkommt.
Eine manuelle Einregulierung des Kesseldurchsatzes kommt jedoch aus zweierlei Gründen kaum in Frage:
1) Die Kesselleistung ist in der Regel variabel.
2) Die Rücklauftemperatur des Kessels ist in der Regel nicht konstant.
Deswegen kommt nur ein thermostatisch geregelter Abgleich des Kesselwasserdurchflusses in Betracht, bei dem die Kesselwassermenge so gesteuert wird, daß die angestrebte Mindesttemperatur des Puffers von der Vorlauftemperatur des Kessels garantiert überschritten wird, bspw. um 5 K. Solange der Kessel also diese 80 °C nicht erreicht hat, verharrt der Vorlauf-Temperatur-Begrenzer (VTB) im geschlossenen Zustand auf seinem fest vorgegebenen Mindestumlauf. Erst mit dem Erreichen der eingestellten Mindestvorlauftemperatur öffnet das Ventil und sorgt dafür, daß der Puffer eine über die Fühlerposition exakt definierte Topzone von mindestens 75 °C heißem Wasser erhält.
Sobald der Pufferfühler dem Kessel signalisiert, daß die Zieltemperatur erreicht ist, beginnt der Kessel seine Leistung zu reduzieren, was dank des VTB automatisch zu einer Reduktion des Kesselwasserdurchflusses führt, bis der Kessel schließlich abschaltet.
Nun stellt sich die Frage, wie man noch möglichst viel der Restwärme aus dem Kessel in den Puffer bekommen kann, was man in der Regel über den Pumpennachlauf macht. Und auch hier wirkt das VTB regulierend, denn es wäre natürlich vollkommen kontraproduktiv, wenn bei dieser Restwärmenutzung die Temperatur der Topzone des Puffers wieder die Einschaltbedingung des Kessels unterschreiten und das ganze Spiel sich solange fortsetzte, bis der Puffer am Ende doch vollständig vom Spitzenlastkessel durchgeladen wäre.
Rücklauftemperaturverteiler (RTV)…
Der Einbau eines Rücklauftemperaturverteiler Einspeise-Sets wird grundsätzlich bei Frischwasser- oder Solarmodulen empfohlen. Ferner sind weitere Anwendungsbereiche, in denen mit Temperaturschwankungen zu rechnen sind. Durch den Einsatz kann die Einspeisung am Puffer temperaturgerecht erfolgen. Das unterstützt eine saubere Schichtung und einen hohen Nutzungsgrad der im Puffer gebundenen Wärme.
…Frischwasserstationen und Solaranlagen (Einspeise-Set)
Am Thermostatkopf wird der Sollwert der Verteiltemperatur eingestellt: Wasser oberhalb des Sollwertes fließt durch Ausgang rot (heiß), unterhalb des Sollwertes durch Ausgang blau (kalt). Das Ventil kann dank der Reaktionszeit des Thermostat-Kopfes (5 Sekunden) schnell auf Temperaturschwankungen reagieren. Wir empfehlen den Einbau solcher RTV Einspeise-Sets grundsätzlich bei Frischwasser- oder Solar-Modulen und anderen Anwendungen, bei denen mit schwankenden Einspeise-Temperaturen zu rechnen ist. Wendel-Tauchfühler und abgewinkeltes T-Stück zur optimalen Fühlermontage sowie passende Verschraubungs-Einlegeteile ergänzen dieses Ventil zu einem montagefreundlichen Einspeise-Set.
Vorlauftemperaturregler (VTR)…
Die VTR Produkte bestehen aus einem thermostatischen Vorlauf-Temperatur-Regler in Form eines Dreiwege-Mischventil und einem Thermostat-Kopf mit Fühlerelement. Für unterschiedliche Anwendungen haben wir zwei verschiedene Sets zur Auswahl:
…Frischwasserstationen und Feststoffkessel und BHKW (Entnahme-Set)
Wird dem Puffer Wärme entzogen, bspw. durch eine Frischwasserstation, so wird durch die Begrenzung der Temperatur das Risiko der Verkalkung vermindert und gleichzeitig der Vorrat an Heißwasser in der Topzone des Puffers verlängert – es kann also mit gleichem Wärmeinhalt im Puffer mehr Trinkwasser erwärmt werden, weil der Puffer oben länger heiß bleibt, unten jedoch schneller kalt wird. Wird dem Puffer hingegen Wärme zugeführt, so wird diese zunächst nur in der oberen Zone des Puffers konzentriert, bis deren Temperatur den eingestellten Sollwert erreicht hat und erst danach auch in die untere Zone geleitet. Der Puffer wird also oben schneller heiß und bleibt unten länger kalt! Ein abgewinkeltes T-Stück zur optimalen Fühlermontage sowie passende Verschraubungs-Einlegeteile ergänzen dieses Ventil zu einem montagefreundlichen Entnahme-Set. 
…Heizwert-Spitzenlastkessel am Pufferspeicher (Heizwert-Set)
Durch Hinzumischen von Kesselvorlauf in den Kesselrücklauf wird die Kesselvorlauftemperatur auf den eingestellten Sollwert konstant geregelt. Dazu soll die Kesselkreispumpe auf die höchstmögliche Leistung (Stufe III) eingestellt werden. So wird der Volumenstrom bei der Pufferbeladung an die Kesselleistung angepasst (Kaminofen!) und die Vorlauftemperatur auch bei variabler Kesselleistung konstant gehalten. Der Puffer wird oben immer mit gleich heißem Wasser befüllt, was erst eine präzise Topladung ermöglicht. Außerdem wird der Kessel vor Kondensation geschützt und ein späteres Herunterkühlen der Heißzone beim Pumpennachlauf (Restwärmenutzung) wirkungsvoll verhindert. Tauchhülse und abgewinkeltes T-Stück zur optimalen Fühlermontage sowie passende Verschraubungs-Einlegeteile ergänzen dieses Ventil zu einem montagefreundlichen Heizwert-Set. 
Vorlauftemperaturbegrenzer (VTB)…
Das VTB-Ventil erfüllt den Zweck, das Überschreiten einer definierten Temperatur zu verhindern. Falls ein Defekt am Heizgerät oder Mischer vorliegt und die Vorlauftemperatur über den eingestellten Wert steigen lässt, dann wird die Pumpe stromlos geschaltet. Der Beheizungsvorgang wird dadurch automatisch reguliert. Dadurch wird dem Estrich, der Pumpe und vor allem dem Wärmeerzeuger ein besonderer Schutz gewährleistet.
…für nachgeschaltete Abgaswärmetauscher von Kesseln und BHKW (Condenser-Set)
Unterschreitet die Vorlauftemperatur den eingestellten Sollwert, so verringert das Ventil durch Schließen ohne Hilfsenergie den Durchfluss. Das zu erwärmende Heizungswasser verbleibt länger im Wärmetauscher und kann somit mehr Wärme aufnehmen. Durch den festen Mindestdurchfluss reagiert das Ventil immer schnellstmöglich auf Laständerungen. Der Durchfluss wird an die tatsächlich aufgenommene Leistung angepasst und der Heizkreis automatisch hydraulisch abgeglichen. Doppelnippel und abgewinkeltes T-Stück zum optimalen Fühlereinbau ergänzen es zu einem praktisch einsetzbaren Montage-Set. 
…für Brennwertkessel ohne Mindestdurchfluss und ∆T-Begrenzung (Brennwert-Set)
Der Fühler überwacht die Vorlauftemperatur und drosselt die Wassermenge, falls die Temperatur unter dem Sollwert liegt. Dies ermöglicht eine konstante Vorlauftemperatur bei variabler Kesselleistung oder schwankender Rücklauftemperatur durch variable Wassermenge bei voller Brennwertnutzung. Bei Pufferspeichern äußert sich die Verwendung des VTB Brennwert-Set durch den schnellen Aufbau einer stabilen Heißwasserzone in der obersten Pufferzone (stabile Top-Ladung), einen hohen Warmwasserkomfort, hohe regenerative Nutzungsanteile und lange Kessellaufzeiten. Tauchhülse und abgewinkeltes T-Stück zur optimalen Fühlermontage sowie passende Doppelnippel und Wärmeleitpaste ergänzen dieses Ventil zu einem montagefreundlichen Brennwert-Set. 
