HYDRAULISCH ABGLEICHEN - ABER RICHTIG!

Transkript

1 HYDRAULISCH ABGLEICHEN - ABER RICHTIG! Jakob Köllisch, Fachgruppenleiter Installation und Heizung, Fachverband SHK Pfalz Danke, dass ich bei Ihnen sein darf! Jakob Köllisch aus Neustadt an der Weinstraße Jahrgang 1957, verheiratet, 3 Kinder Elektroinstallateurmeister, Gas- und Wasserinstallateurmeister Zentralheizungs- und Lüftungsbauermeister Klempnermeister, selbständig, Betrieb für Haustechnik, 12 Mitarbeiter Im Ehrenamt: Stellvertretender Obermeister der SHK- Innung Deutsche Weinstraße Landes- Fachgruppenleiter des Fachverbandes SHK- Pfalz, Stellvertretender Bundes- Fachgruppenleiter SHK 2

2 AGENDA: Hydraulischer Abgleich was ist das? Was wurde bisher gemacht? Gibt es Verbesserungspotential? Grundlagen und zu beachtende Zusammenhänge Ermittlung der Einstellwerte Tücken der Technik oder gut gemeint ist noch lange nicht gut gemacht! 3 Hydraulischer Abgleich was ist das? Der hydraulische Abgleich beschreibt ein Verfahren, mit dem innerhalb einer Heizungsanlage jeder Heizkörper oder Heizkreis einer Flächenheizung auf einen bestimmten Durchfluss des warmen Wassers eingestellt wird, der die Heizlast des Raumes und die Heizleistung der Heizfläche berücksichtigt. Damit soll erreicht werden, dass bei einer bestimmten Vorlauftemperatur als Arbeitspunkt der Heizungsanlage jeder Raum genau mit der Wärmemenge versorgt wird, die benötigt wird, um die gewünschte Raumtemperatur zu erreichen 4

3 Wie wird der Abgleich bisher gemacht? Datenerhebung: Erforderliche Leistung nach spezifischen Leistungswerten pro Quadratmeter Betriebs- und Auslegungstemperaturen nach Erfahrung Pumpeneinstellung nach Erfahrung Voreinstellung der Ventile über Datenschieber ermittelt 5 Verbesserungspotential: Immer dann, wenn: Geräusche in der Anlage auftreten, 6

4 Verbesserungspotential: Immer dann, wenn: Geräusche in der Anlage auftreten, oder eine ungleichmäßige Wärmeverteilung stattfindet, 7 oder Räume nach der Absenkung ungleichmäßige Aufheizzeiten aufweisen, 8

5 oder Räume nach der Absenkung ungleichmäßige Aufheizzeiten aufweisen, oder eine minimale Differenz zwischen Vor- und Rücklauftemperatur besteht, 9 dann lohnt es sich über eine Systemoptimierung nachzudenken! Effizienzsteigerung = Heizungsoptimierung Anpassung der Heizung an die tatsächlichen baulichen Gegebenheiten Anlagentechnik als Gesamtsystem betrachten, nicht nur einzelne Komponenten Im Bestand insbesondere die Heizflächen, das Rohrnetz und die Pumpe(n) beachten Bei der Erneuerung auf innovative und zukunftsfähige Lösungen setzen Den/die Nutzer einbeziehen 10

6 Auszug aus einem Artikel in Mensch und Büro 1/ Auszug aus einem Artikel in Mensch und Büro 1/2007 Nutzerverhalten ist schwer zu beeinflussen! 12

7 Anpassung der Heizung an die tatsächlichen baulichen Gegebenheiten - aber wo kommen die Daten her? Heizlast (des Raumes/Gebäudes) Heizleistung (der Heizfläche/des Heizkörpers) Temperaturspreizung und Umlaufwassermenge Kv/Kvs- Wert, Ventilautorität, xp- Bereich 13 Die Heizlast eines Raumes (Gebäudes) besteht aus dem Transmissions- Wärmeverlust durch angrenzende Bauteile zu Räumen mit niedrigerer Temperatur oder ins Freie und dem Lüftungs- Wärmeverlust, der dem notwendigen Luftaustausch zur Einhaltung einer hygienischen Luftqualität geschuldet ist. Die Heizleistung eines Heizkörpers ist von vielen Faktoren abhängig. Es sind dies: Material, Oberflächenform, Farbe, Größe, Temperatur, Anteile von Strahlung und Konvektion bei der Wärmeabgabe etc.. Für die Praxis ist es ausreichend genau, von der Wärme abgebenden Oberfläche und der mittleren Heizmittel- Übertemperatur auszugehen. Die genormten Leistungsangaben beziehen sich auf die Temperaturen 75/65/20 C ( t 50), das bedeutet Vorlauftemperatur 75 C, Rücklauftemperatur 65 C, Raumtemperatur 20 C, aus der Differenz der mittleren Heizkörpertemperatur von 70 C zur Raumtemperatur von 20 C ergibt sich der Begriff t

8 Der Begriff Temperaturspreizung bezeichnet die Temperaturdifferenz zwischen Vor- und Rücklauftemperatur. Bei der Optimierung eines Heizungssystems erfolgt die Anpassung der auf Grund verschiedener Einflüsse (Größenraster der Heizkörper, Gestaltung, nachträgliche Veränderung der energetischen Qualität des Raumes, intuitive Größenbestimmung anstelle von normierter Berechnung u.s.w.) unterschiedlichen Leistungsverhältnisse der installierten Heizflächen zu der jeweils tatsächlichen Heizlast über die Veränderung der Heizmittelübertemperatur. Während die Vorlauftemperatur in einem Heizkreis praktisch überall gleich ist, kann man über die Vergrößerung oder Verminderung der Temperaturspreizung die Heizmittelübertemperatur und damit die abgegebene Leistung beeinflussen. Der Wärmetransport vom Wärmeerzeuger zur Heizfläche erfolgt über Wasser. Die notwendige umlaufende Wassermenge errechnet sich aus der Grundformel umgestellt nach m: 15 Für die Auslegung des Thermostatventiles spielt der Proportionalbereich (auch als P- Bereich oder XP bezeichnet) in dem das Ventil arbeitet eine große Rolle. Der P- Bereich soll zwischen 1 und 2 Kelvin betragen, d.h. zwischen geschlossenem Ventil und dem Auslegungs- Volumenstrom (voll geöffnet) sollen 1 bis 2 Celsius liegen. Damit das funktioniert muss der Druckverlust des Thermostatventiles, die sogenannte Ventilautorität, innerhalb gewisser Grenzen des Gesamtdruckverlustes der Anlage liegen. Üblicherweise versucht man Ventilautoritäten von 0,3 bis 0,7 auszulegen, das bedeutet der Durchflusswiderstand des Thermostatventil stellt zwischen 30% und 70% des gesamten Druckverlustes des Heizkreises, bzw. der Anlage dar Kv- Wert: In Abhängigkeit der stündlich umlaufenden Wassermenge über das Ventil und den gewünschten Ventil- Druckverlust berechnet man die Ventil- Kenngröße, den Kv- Wert nach der Formel V steht hierbei für den Volumenstrom über das Ventil in m³/h und p für den Druckverlust des Ventiles in bar. In den technischen Unterlagen geben die Hersteller der Thermostatventile die jeweiligen Kv- Werte für die Voreinstellungen und die Proportionalbereiche an. 16

9 17 18

10 19 20

11 21 22

12 23 24

13 25 Tücken der Technik oder gut gemeint ist noch lange nicht gut gemacht! Die beabsichtigte Energieeinsparung durch den hydraulischen Abgleich wird nur durch den Einsatz einer selbstregelnden Hocheffizienzpumpe erreicht! Bei wandhängenden Heizgeräten ist die Pumpe Bestandteil des Heizgerätes und der hierfür erteilten Zulassung, da sie neben der Förderung des Wärmeträgers noch weitere sicherheitsrelevante Aufgaben zu erfüllen hat. Ein Austausch ist nur gegen ein vom Hersteller zugelassenes Ersatzteil möglich! 26

14 Physikalische Gesetzmäßigkeiten Hydraulik: Eine Verdopplung der Umlaufmenge führt zu: 4- fachem Druckverlust im Rohrnetz und 8- fachem Kraftbedarf der Umwälzpumpe! Oder umgekehrt, eine Halbierung der Umlaufmenge bewirkt: 1/4 des ursprünglichen Druckverlustes und 1/8 des Kraftbedarfs der Pumpe (in der Praxis Wirkungsgrad berücksichtigen) 27 Typische Anlagenkennlinie 4,0 3,5 3,0 2,5 2,0 1,5 1,0 0,5 0,0 0 0,25 0,50 0,75 1,00 28

15 4,0 3,5 3,0 2,5 2,0 Anlagenkennlinie und Pumpenkennlinie schneiden sich im Betriebspunkt (Vollbeheizung, exakte Auslegung einer einstufigen Umwälzpumpe) 1,5 1,0 0,5 0,0 0 0,25 0,50 0,75 1, ,0 3,5 3,0 2,5 2,0 1,5 1,0 0,5 0,0 0 0,25 0,50 0,75 1,00 Der erforderliche Förderdruck der Anlage und der von der Pumpe erzeugte Druck unterscheiden sich deutlich. Konsequenzen: Geräuschbildung, unnötiger Stromverbrauch, ggf. vorzeitiger Pumpenverschleiß (Teillastbetrieb bzw. die Thermostatventile schließen, da die gewünschten Temperaturen erreicht sind. Der Volumen-strom geht, z.b., auf 250 l/h zurück) 30

16 Verschwendungspotential 4,0 3,5 3,0 2,5 2,0 1,5 1,0 0,5 0,0 0 0,25 0,50 0,75 1,00 Der erforderliche Förderdruck der Anlage und der von der Pumpe erzeugte Druck unterscheiden sich deutlich. Konsequenzen: Geräuschbildung, unnötiger Stromverbrauch, ggf. vorzeitiger Pumpenverschleiß (Teillastbetrieb bzw. die Thermostatventile schließen, da die gewünschten Temperaturen erreicht sind. Der Volumen-strom geht, z.b., auf 250 l/h zurück) 31 4,0 3,5 3,0 2,5 2,0 1,5 Anlagenkennlinie und Pumpenkennlinie schneiden sich im Betriebspunkt (Vollbeheizung, exakte Einstellung einer Hocheffizienzpumpe mit variablem Pumpendruck) 1,0 0,5 0,0 0 0,25 0,50 0,75 1,00 32

17 4,0 3,5 3,0 2,5 2,0 1,5 1,0 0,5 0,0 0 0,25 0,50 0,75 1,00 Der erforderliche Förderdruck der Anlage und der von der Pumpe erzeugte Druck liegen näher zusammen. Konsequenz: Keine Geräuschbildung im Ventil (Teillastbetrieb bzw. die Thermostatventile schließen, da die gewünschten Temperaturen erreicht sind. Der Volumen-strom geht, z.b., auf 250 l/h zurück) 33 Tücken der Technik oder gut gemeint ist noch lange nicht gut gemacht! Bei wandhängenden Heizgeräten ist die Pumpe Bestandteil des Heizgerätes und der hierfür erteilten Zulassung, da sie neben der Förderung des Wärmeträgers noch weitere sicherheitsrelevante Aufgaben zu erfüllen hat. Ein Austausch ist nur gegen ein vom Hersteller zugelassenes Ersatzteil möglich! Um die bei laufendem Brenner erforderliche Mindestdurchströmung des Wärmetauschers sicher zu stellen, sind Wandgeräte mit einem Überströmventil ausgestattet, d.h. bei einem vorbestimmten Differenzdruck (meist 0,25 bar) wird ein hydraulischer Kurzschluss zwischen Vorund Rücklauf hergestellt. 34

18 Überströmbetrieb = Rücklauftemperatur wird angehoben 4,0 3,5 3,0 2,5 2,0 1,5 Der erforderliche Förderdruck der Anlage und der von der Pumpe erzeugte Druck unterscheiden sich deutlich. Konsequenzen: Geräuschbildung, unnötiger Stromverbrauch, Brennwertnutzen stark eingeschränkt 1,0 0,5 0,0 0 0,25 0,50 0,75 1,00 (Teillastbetrieb bzw. die Thermostatventile schließen, da die gewünschten Temperaturen erreicht sind. Der Volumen-strom geht, z.b., auf 250 l/h zurück) 35 Fazit: Der hydraulische Abgleich richtig gemacht ist ein wichtiger Baustein zur Effizienzsteigerung der Heizungsanlage Die hierzu erforderlichen Berechnungen dienen der ganzheitlichen Optimierung der Anlage Nur in Verbindung mit Hocheffizienzpumpen und hierfür geeigneten Heizgeräten stellt sich der gewünschte Erfolg ein. Bestehende wandhängende (Brennwert)- Heizgeräte mit Standardpumpen sind für einen hydraulischen Abgleich zur Energieeinsparung nur in Ausnahmefällen geeignet. 36

19 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit. Selbstverständlich stehe ich für Fragen und Anregungen noch zur Verfügung Jakob Köllisch 37