Der hydraulische Abgleich ist unsichtbar und unmerklich. Dabei ist er für die Flächenheizung von besonderer Relevanz, stellt er doch einen einwandfreien und effizienten Betrieb der Heizungsanlage sicher. Er ist dafür verantwortlich, dass die richtigen Wassermengen in den einzelnen Räumen bedarfsgerecht verfügbar sind. Auch störende Geräusche, die vorwiegend dann entstehen, wenn man ein Fehlverhalten der Heizungsanlage mit den falschen Maßnahmen zu beheben versucht, werden vermieden. Zudem erhöht der hydraulische Abgleich den Komfort.
Bild: BVF
Wahl der hydraulischen Lösung
Die Grundlage sind richtig ausgewählte bzw. dimensionierte Regelventile und voreinstellbare Einregulierventile. Kombinierte Einregulier- und Regelventile sind ebenfalls verfügbar. Gute Regelbedingungen auch im Teillastbetrieb werden durch eine vorgeschaltete Differenzdruckregelung in Form einer Gruppenregelung für mehrere Räume erreicht. Bild 2 zeigt die Vor- und Nachteile der einzelnen Regel- und Reguliersysteme.
Ideal sind druckunabhängige Regel- und Einregulierventile (PICV). Dank der integrierten Differenzdruckregelung wird unter allen Arbeitsbedingungen eine stabile und präzise Temperaturregelung erreicht. Selbst wenn das Regelventil komplett geöffnet ist, wird der Durchfluss auf den eingestellten Wert begrenzt und ein ideales hydraulisches Gleichgewicht erzielt. Zudem sind sie schnell und einfach zu installieren. Die Dimensionierung erfolgt ausschließlich über die Durchflussmenge. Komplexe Druckverlustberechnungen des Rohrnetzes entfallen.
Der Einsatz von 6-Wege-Ventilen ermöglicht das einfache raumweise Umschalten zwischen Heizen und Kühlen. Armatureneinsatz und Datenpunkte sind reduziert. Die Stellantriebe werden durch ein getrenntes Umschalt- und Regelsignal in die Funktion Heizen oder Kühlen gesetzt. Detaillierte Informationen hierzu beinhaltet die BVF-Richtlinie 15.9 – „Kühlen und Heizen mit Deckensystemen – Hydraulik und Regelung“ (→ www.bit.ly/sbz002).
Bild: BVF
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Hydraulische Gruppierung
Die Regel- und Reguliereinrichtungen können sowohl zentral als auch dezentral z. B. gesammelt in einem Technikraum platziert werden. Bei der zentralen Anordnung werden die Regel- und Reguliereinrichtungen an einer Verteileranordnung angebracht. Diese können hierbei an einer Stelle bedient und angeschlossen werden. Außerdem kann bei dieser Variante auf Revisionsöffnungen für die Regeleinrichtungen verzichtet werden. Der Verrohrungs- und Verkabelungsaufwand für den Anschluss der einzelnen Zonen ist jedoch vergleichsweise hoch (Bild 3).
Wählt man die dezentrale Anordnung, werden die Regel- und Reguliereinrichtungen dezentral in der Nähe der jeweiligen Regelzone angeordnet. Bei nicht reversiblen Decken sind an diesen Stellen Revisionsöffnungen erforderlich. Der Verrohrungs- und Verkabelungsaufwand für den Anschluss der einzelnen Zonen ist deutlich geringer als bei der zentralen Variante (Bild 4).
Weiterhin kann der hydraulische Anschluss der einzelnen Kühldeckenelemente über Kleinverteiler oder über eine Verteilverrohrung (z. B. im Tichelmannsystem) erfolgen. Bild 5 zeigt die dezentrale Anordnung der Regeleinrichtungen in Kombination mit einer Verteilverrohrung im Tichelmannsystem im Bereich der Deckenpaneele.
Wie funktioniert die Regelung?
Die Ansteuerung der Regelventile erfolgt gewöhnlich durch elektrisch betriebene Stellantriebe. Hierbei gibt es folgende drei Grundvarianten:
Bei dieser Regelung kann eine sehr genaue Anpassung des Durchflusses und damit der Heiz-/Kühlleistungsregelung sichergestellt und sogar überwacht werden. Durch die genaue Anpassung des Durchflusses bei Teillastbetrieb an jedem Verbraucher wird die gesamte Systemhydraulik der Heiz-/Kühlanlage optimal beeinflusst.
Die Vor- und Nachteile der einzelnen Arten der Ansteuerung von Regelventilen werden in Bild 6 tabellarisch zusammengefasst und bewertet. Die stetige Regelung in Verbindung mit druckunabhängigen Regel-
und Einregulierventilen (PICV) ist für effiziente Heiz-/Kühlsysteme besonders zu empfehlen.
Praxisbeispiel Einfamilienhaus
Bei dem nachfolgenden Projektbeispiel geht es um den Neubau eines Einfamilienhauses mit einer kombinierten Heiz-/Kühldecke. Es handelt sich um eine sogenannte Nasslösung. Dieses System kann aufgrund des kleinen Rohrdurchmessers von 10 mm unter der Decke eingeputzt werden.
Die hydraulische Anbindung der Heiz-/Kühldecke erfolgte nach Tichelmann über ein Tigris-Metallverbundrohr mit einem Durchmesser von 16 mm. Somit ist eine gleichmäßige Durchströmung aller Wasserkreise gewährleistet. Die hydraulische Grenze eines Wasserkreises ist aufgrund des kleinen Rohrdurchmessers von 10 mm auf 40 m begrenzt. Das entspricht bei den empfohlenen Verlegeabständen einer Fläche von 10 m².
Bei dem beschriebenen Bauvorhaben wurden insgesamt zwölf Räume im Erd- und Obergeschoss mit einer kombinierten Heiz-/Kühldecke ausgestattet. Dafür sind zwei Verteiler vorgesehen: Verteiler 1 mit sieben Kreisen im Erdgeschoss und Verteiler 2 mit sechs Kreisen im Obergeschoss.
Basis der Projektierung ist die Heizlastberechnung nach DIN EN 12831 bzw. die Kühllastberechnung gemäß VDI 2076. Der hydraulische Abgleich erfolgte anhand der errechneten Auslegungsvolumenströme. Da für dieses Projekt ein Zweileitersystem mit zentraler Umschaltung der Betriebsarten vorgesehen ist, erfolgt der hydraulische Abgleich mit dem größten Massenstrom. Dies ist in diesem Fall der Heizfall.
So ergibt sich für den Verteiler 1 ein Gesamtvolumenstrom von 1372 kg/h. Dieser teilt sich auf die sieben Wasserkreise auf. Der Wohnraum im Erdgeschoss wird über zwei Heizkreise versorgt. Gemäß Auslegung betragen hier die Volumenströme im Heizfall 213 bzw. 239 kg/h. Nach Umrechnung in l/min werden die Werte von 3,55 bzw. 3,98 l/min über die Durchflussmengenmesser/-begrenzer der betreffenden Wasserkreise am Verteiler 1 manuell eingestellt.
Mithilfe dieser Vorgehensweise erhält jeder Wasserkreis den errechneten Volumenstrom. Ein funktionierender hydraulischer Abgleich sowie eine einwandfreie Funktion der Deckenkühlung/-heizung wird somit sichergestellt.
Vorteile des hydraulischen Abgleichs
Der hydraulische Abgleich lohnt sich, denn die zugesagte Effizienz kann nur dann erreicht werden, wenn die Heizungsanlage darauf abgestimmt ist. Ohne Abstimmung bzw. ohne hydraulischen Abgleich können Wärmeerzeuger ihre Einsparpotenziale häufig nicht optimal umsetzen.
Zusätzlich werden die CO2-Emissionen reduziert und die Räume im Haus heizen sich nach Betriebsunterbrechungen oder Absenkphasen gleichmäßig auf. Denn der jeweilige Durchfluss des warmen Heizwassers entspricht nach dem hydraulischen Abgleich der Leistung der Flächenheizung in den jeweiligen Räumen. In der aktuellen Gesetzgebung ist der hydraulische Abgleich zudem eine Fördervoraussetzung.
Fazit
Die Behaglichkeit ist ein starkes Argument für den Einsatz einer Kühl- und Heizdecke, denn sie schafft für den Menschen ein angenehm temperiertes, zugfreies und hygienisches Umfeld. Die Kühlung über die Decke bietet eine echte Alternative zu Klimaanlagen. Auch zur Modernisierung des Gebäudebestandes eignet sich die Decke sehr gut, da eine Installation hier vergleichsweise schnell, einfach und kostengünstig erfolgen kann.
Durch den hydraulischen Abgleich ist eine effiziente Feinabstimmung zwischen den Druckverhältnissen im Rohrsystem, dem Pumpendruck, der Heizwassermenge und der hydraulischen Einstellung von Armaturen an den Heizkreisverteilern möglich. Nur so wird das verfügbare energetische Potenzial der gesamten Heizungsanlage genutzt.
Bild: BVF
Autorin
Bild: A. Borke
