Durchflussbegrenzung im Heizkreislauf

Ein Beispiel: In einem mehrstöckigen Gebäude sind die Familien der mittleren Stockwerke durchaus mit der Heizleistung der Anlage zufrieden. Im obersten Stockwerk wird kein Heizkörper wirklich warm und die Bewohner der untersten Etagen leben in vollkommen überhitzten Räumen. Es sei angenommen, dieser Zustand tritt ein, wenn alle Thermostate an den Heizkörpern voll vollkommen geöffnet sind. Ziel soll es nun sein, in allen Etagen ein gleichmäßiges Temperaturprofil zu erhalten und die eingesetzte Energie möglichst optimal zu nutzen.

Hier kann in einem ersten Schritt der maximale Durchfluss angepasst werden. Sich dabei auf die Disziplin und Kooperation der Bewohner zu verlassen, wird nicht weit führen. Diese werden den kompletten Spielraum ihrer Thermostate zur Regelung der Raumwärme ausnutzen. Der maximale Durchfluss kann allerdings statisch über die Rücklaufverschraubung begrenzt werden.

Es gilt, dem von der Heizung kommendem Wasser im Vorlaufkreis eine Widerstandsstruktur zu bieten, so dass alle Heizkörper gleichmäßig durchflossen werden. Man kann sich das im übertragenen Sinne im Vergleich mit einer Parallelschaltung in einem elektrischen Stromkreis vorstellen: Es fließt durch alle (parallel geschalteten) Widerstände nur dann der gleiche Strom, wenn jeder vom Knoten ausgehende Strang den gleichen Widerstandswert hat.

Beim Heizungssystem bedeutet dies, dass die Gesamtwiderstände aus Rohrleitung und Heizkörper an den abgehenden Knotenpunkten gleich sein müssen. Der Widerstand der höher gelegenen Heizkörper ist – auch bei vollkommen baugleichen Heizkörpern – grundsätzlich größer. Grund ist der Reibungswiderstand an der Rohrinnenseite und die Schwerkraft, die dem aufstrebenden Wasser entgegen wirkt. Auch Abkühlung über die Rohrwände spielt eine – wenn auch geringe – Rolle.

Der Temperaturunterschied des Wassers war bei früher sehr geläufigen Schwerkraftheizungen entscheidend für die Funktion der gesamten Anlage. Zudem wurden hier sehr große Rohrquerschnitte verwendet und die Heizungsanlage reagierte sehr träge. Eine Schwerkraftheizung funktioniert durch die Dichteunterschiede des Wassers bei verschiedenen Temperaturen. Heißes Wasser hat eine geringere Dichte als Kaltes: Es steigt deswegen auf. Verliert das Wasser im Rohrsystem an Temperatur, so nimmt dessen Dichte zu und bremst den Effekt.

In modernen Heizungssystemen ist dieser Effekt allerdings minimal, denn der Wassertransport im Heizkreislauf wird mithilfe von Pumpen getrieben. Im Grunde genommen müsste die Pumpe lediglich Reibungswiderstände und dynamische Verluste durch die Abkühlung des aufsteigenden Wassers ausgleichen. Die Umwälzpumpe kann ein signifikanter Stromfresser sein. Darum ist es sinnvoll, die Pumpenleistung auf das unbedingt notwendige Maß zu begrenzen.

Zuvor sollten jedoch die Durchflüsse optimal eingestellt sein. In einem letzten Schritt wird die Vorlauftemperatur soweit reduziert, dass in allen Etagen eine angenehme Wärme einstellbar ist. Diese drei Schritte helfen, Energie zu sparen: Eine niedrigere Vorlauftemperatur spart Heizenergie und eine geringe Pumpenleistung spart elektrische Energie.

(rs/01-2016)