Ingenieurbüro IGS21
Hydraulischer Abgleich - Energie optimal nutzen


Mit hydraulischem Abgleich wird die Abstimmung und Einstellung aller Teile
des Heizungssystems aufeinander verstanden,
Dann kann genau die Wärmemenge die Räume erreichen, die jeweils benötigt wird.

Botschafter hydraulischer Abgleich



Der hydraulische Abgleich einer Fußbodenheizung

Natürlich muss wie bei einer Radiatoren Heizung auch bei einer Fußbodenheizung ein hydraulischer Abgleich durchgeführt werden. Denn hier geht es genauso um Komfort und Energieeinsparung.
Bei bestehenden Fußbodenheizungen ist kaum ein Abgleich am Verteiler durchgeführt worden. Es gibt viele unbekannte Parameter, sodass eine näherungsweise Berechnung nur durch eine systematische Vorgehensweise möglich ist. Hinzu kommt, dass bei der Wärmeübertragungsfläche "Fußboden" ein erheblicher Fließwiderstand durch die Rohrleitungen berücksichtigt werden muss und im Gegensatz zu Radiatoren Heizungen tendenziell nicht die am weitesten entfernte Wärmeübertragerfläche den max. erforderlichen Differenzdruck benötigt, sondern die Fußbodenheizfläche mit der größten benötigten Leistung eines bestimmten Heizregisters !

Das Ziel des hydraulischen Abgleichs ist es, in jedem Zimmer, unabhängig vom Verbrauch anderer, die gewünschte Temperatur zu erreichen.

Dazu werden einregulierbare Drosselventile eingesetzt, um nur den Volumenstrom durchzulassen, der vom Verbraucher gewollt ist und um somit gleiche Strömungsverhältnisse zu schaffen.

Ein hydraulischer Abgleich hat stattgefunden, wenn alle Heizflächen und Fußbodenheizungen im Haus, die zu einem System gehören, den gleichen hydraulischen Widerstand aufweisen.

Das bedeutet alle Heizflächen und Fußbodenheizungen im Haus werden gleichmäßig warm.


Wärmeleistungen - Oberflächentemperaturen

Die Oberflächentemperaturen des Fußbodens sind abhängig von der Wärmeleistung der Fußbodenheizung und diese wiederum vom Wärmeverlust des Raumes/ Gebäudes und der für die Verlegung der Fußbodenheizung zur Verfügung stehenden Fläche. Außerdem bewirken die Abstände der Heizrohre, der Bodenbelag und die Bauart des Fußbodenheizungssystems eine mehr oder weniger große Welligkeit der Oberflächentemperatur,
d. h. über den Heizrohren sind die Temperaturen höher als zwischen den Heizrohren.
Für die Wärmeleistung wird stets die mittlere Oberflächentemperatur herangezogen. Die Temperaturwelligkeit ist in gewisser Weise ausschlaggebend für die Behaglichkeit.
Die Norm DIN EN 1264, Warmwasser-Fußbodenheizungen, sieht eine Begrenzung der Oberflächentemperaturen vor.
Danach sollen bei Auslegungsaußentemperatur die maximalen Oberflächentemperaturen wie folgt betragen:
  • Aufenthaltszone  max. 29 °C
  • Randzone ( 1m )  max. 35 °C
  • Bäder – Barfußbereich (tR = 24°C) max. 33 °C
Bei einer mittleren Fußboden – Oberflächentemperatur von 29°C liegt die spezifische Wärmeleistung einer Fußbodenheizung bei ca. 80 – 90 W/m²
Das bedeutet, dass bei ca. 0 °C Außentemperatur Oberflächentemperaturen von ca. 23 °C auftreten.
Durch die Einhaltung der vorgenannten Temperaturen sind zugleich die Wärmeleistungen der Fußbodenheizung und die max. erlaubte Fußbodenheizung – Vorlauftemperatur (52°C) begrenzt.
Ist der Wärmeverlust eines Gebäudes, der nach der DIN EN 12831 in einer ausführlichen Heizlastberechnung zu ermitteln, zu groß, müssen ggf. Zusatzheizflächen eingebaut werden.

Grenzleistung

Bei einer Norminnentemperatur von 20 °C in Wohnräumen und 24 °C in Bädern ergeben sich folgende Grenzwärmeleistungen in Abhängigkeit von der mittleren Oberflächentemperatur:
  • Aufenthaltszone  q = 100 W/m2
  • Randzonen ( 1m ) q = 175 W/m2
  • Bäder  – Barfußbereich  q = 100 W/m2
Mit der maximalen Oberflächentemperatur ist eine mittlere Oberflächentemperatur verknüpft, die die Wärmestromdichte bestimmt. Der erreichbare Wert ist sowohl vom Fußbodenheizsystem als auch von den Betriebsbedingungen (Temperaturspreizung, Wärmeabgabe nach unten und Wärmeleitwiderstand des Fußbodenbelages) abhängig. Dies bedeutet insbesondere, dass bei einem Fußbodenbelag mit hohem Wärmedurchgangswiderstand (z.B. Parkett, etc.) eine geringfügig höhere Leistung erreicht werden kann. Hierzu muss jedoch die Vorlauftemperatur am Heizkessel höher eingestellt werden.
Unterbleibt dies, so sinkt natürlich die Wärmeübergabe an den Raum.

Diese Zusammenhänge sind physikalischer Natur und systemunabhängig.


Wärmeleistungen gemäß DIN EN 1264

Die Bestimmung der Wärmeleistung und die Auslegung der Fußbodenheizung erfolgt nach der DIN EN 1264 T1 / T3. In dieser Norm sind die Berechnungsgänge beschrieben und die dafür erforderlichen Parameter in Tabellen bzw. Diagrammen aufgeführt.
Die Wärmeleistung einer Fußbodenheizung wird anhand folgender Formel berechnet:
  • q = Kn • aB • aT mT • aü mü • aD mD • dt (W/m²)
Sie gilt für alle Fußbodenheizungssysteme. Die in der Formel angeführten Faktoren berücksichtigen alle bautechnischen Leistungseinflüsse. Einige Faktoren werden direkt aus den Zahlentafeln der Norm entnommen.

Hierbei sind:
      • aB = Fußbodenbelagsfaktor
      • aT = Teilungsfaktor
      • aü = Überdeckungsfaktor
      • aD = Rohr-Außendurchmesserfaktor
      • dt = Heizmittelübertemperatur
      • Kn = Kennliniensteigung (äquivalenter Wärmedurchgangskoeffizient
Einige Faktoren errechnen sich innerhalb bestimmter Grenzen aus weiteren Formeln:

  • mT = 1 – T/ 0,075 (gültig für Rohrteilungen 0,050 m < T< 0,375 m)
  • mÜ = 100 (0,045 m – Sü) (gültig für Rohrüberdeckung Sü < 0,015 m)
  • mD = 250 (D – 0,020 m) (gültig für Rohrdurchmesser 0,012 m < D < 0,030 m)

Die in den verbreiteten Wärmeleistungstabellen aufgeführten mittleren Rohrtemperaturen sind arithmetische Mittelwerte aus Vor- und Rücklauftemperatur. Diese mittlere Rohrtemperatur ist nicht identisch mit der bei einer Berechnung zu Grunde liegenden logarithmischen Heizmittelübertemperatur.

Zusammenhang: Volumenstrom, Druckverlust, Spreizung:

Je geringer die Spreizung:
  • desto höher der Volumenstrom
  • desto höher die Fließgeschwindigkeit
  • desto höher der Druckverlust

Eine Erhöhung der Spreizung erzwingt eine Verringerung des Volumenstromes.

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