Fachartikel: der hydraulische Abgleich - Praxis trifft Theorie

Mit dem Thema habe ich einige Abende verbracht und werde vielleicht auch noch in Zukunft etwas Zeit damit verbringen.

Zuerst die Theorie:
Wie im Artikel zur Fußbodenheizung beschrieben klick habe ich eine raumweise Heizlastberechnung (vor dem Hausbau) und eine optimierte Auslegung der Fußbodenheizung (= hydraulischer Abgleich) bei einem Experten in Auftrag gegeben.
Die sah so aus:

In der Theorie ist es tagelang -12°C kalt, Niemand ist Zuhause und alle Rollladen sind runter vereinfacht gesagt.
Es gibt demnach keine solaren und inneren Gewinne, z.B. Sonne scheint in´s Wohnzimmer oder der Backofen läuft usw.
Spätestens hier wird jeder merken dass der Worst Case sogut wie niemals eintritt und die ganze Berechnung schön und gut ist, sich aber nicht 1:1 in die Praxis übertragen lässt.

Wir heizen zudem nicht mit einer "normalen" Wärmepumpe die einen fest Betriebspunkt hat, sondern mit einer voll modulierenden Wärmepumpe, die nicht nur die Leistung moduliert (1,5-7,5kW) sondern auch gleichzeitig die Umwälzpumpen für den Sole- und Heizkreis.

An der Stelle wird es schon theoretisch schwierig.

Nun zur Praxis:

Zunächst habe ich alle Tacosetter komplett aufgedreht, so dass alle Heizkreise ungedrosselt laufen.
Die Heizkreispumpe auf 100% Leistung gestellt und notiert welchen Gesamtvolumenstrom die WP anzeigt (26,7l/min) und wieviel l/min die einzelnen Heizkreise bekommen.
Hier sah man schon dass das OG zu viel bekam.

Im zweiten Schritt habe ich die Umwälzpumpe soweit gedrosselt bis ich auf den berechneten Nennvolumenstrom kam (siehe Tabelle: 19l/min), das waren dann 70% Leistung der Umwälzpumpe.
Nun drosselte ich die einzelnen Räume solange ein bis die Werte aus der Tabelle erreicht wurden, was eine Zeit lang dauert, da sich Einstellungen im OG auch auf´s EG auswirken und umgekehrt usw.

An dieser Stelle könnte ich noch seitenweise über die ersten Versuche berichten, auch dass mir zwei Tacosetter um die Ohren geflogen sind (samt Gratisdusche), aber das würde den Rahmen sprengen.

Jedenfalls merkte ich später, dass der hydraulische Abgleich auf den "Worst Case" nicht so sinnvoll war wie zunächst gedacht.
Denn im normalen winterlichen Betrieb bei -2 bis 10°C sind 19l/min viel zu viel.

Jetzt ist es aber so, dass bei fallender Pumpenleistung die einzelnen Räume nicht proportional zueinander mit fallen. Beispielsweise sind bei 70% Pumpenleistung alle 4 Wohnzimmerkreise gleich durchströmt, bei 30 oder 40% jedoch überhaupt nicht mehr.

Also dreht man an den Tacosettern rum bis es wieder gleichmäßig ist.
Irgendwann hat man so viel gedreht, dass der gesamte hydraulische Widerstand (bei 100% Pumpenleistung gemessen) merklich angestiegen ist und nur noch 25l/min maximal durch gehen.

An dieser Stelle die Anmerkung:
Die Leistung die eine Heizung bzw. ein Heizkreis abgibt ist vereinfacht gesagt Spreizung * Volumenstrom. (Mathematisch korrekt: P(W) = Spreizung * Volumenstrom (l/min) * 1,1617 * 60)
Die Spreizung sollte zwischen 3-5°C liegen.
Bei 19l/min und normaler Heizlast z.B. 2kW würden sich 1,5°C Spreizung ergeben - das ist alles andere als sinnvoll.

In der Praxis lief die WP mit 2,8-4°C Spreizung die letzten Monate und 30-36% Pumpenleistung.
Dabei hat man schon gemerkt welche Räume eher zu warm oder zu kalt werden.
Typischerweise das Badezimmer eher zu kalt und das Schlafzimmer eher zu warm.

Also habe ich mich hingesetzt und noch mal alles von vorne eingestellt.
Alle Tacosetter voll auf und das Augenmerk auf die kritischen Räume (also die am wärmsten sein sollten).
Die Umwälzpumpe habe ich auf 40% eingestellt, hier erreichte ich den (aus der Tabelle oben) berechneten Nennvolumenstrom im Bad gerade so eben, die Wandheizung eher etwas zu wenig. Noch höher wollte ich die Umwälzpumpe aber nicht stellen nur wegen der Wandheizung.
Das ganze ist dann ein mehrmaliges (abendfüllendes) wandern von Heizkreisverteiler zu Heizkreisverteiler, drehen - gucken - drehen.

Das Endergebnis sah dann so aus:

Gesamtvolumenstrom: 11,4l/min.

Dreht man die Umwälzpumpe ein kleines Stück zurück (36%) ergeben sich sofort wieder Änderungen:

Gesamtvolumenstrom: 10,3l/min.

Jedenfalls habe ich sie ein paar Tage so laufen lassen und die Raumtemperaturen gemessen.
Das Ergebnis passte, Bad und Wohnzimmer am wärmsten (21,0°C), Schlafzimmer unter 20°C, der Rest 20-20,5°C - so wie gewünscht.

Als Krönung habe ich dann noch die einzelnen Rücklauftemperaturen mit einem Medizinprodukt (was auch für Oberflächen geeignet ist) gemessen:



Rücklauftemperatur an der Wärmepumpe: 22,6°C
Vorlauftemperatur: 25,5°C
Spreizung = 2,9°C
Verdichter: 27Hz
Ergibt etwas über 2kW Heizleistung bei 10,3l/min.

Wie schon gedacht (und gewollt) haben Wohnzimmer und Bad die höchsten Rücklauftemperaturen.
Die Kinderzimmer oben sind interessanterweise nicht gleich, hier könnte man noch weiter optimieren.
Im Moment bin ich so aber erst mal zufrieden.
Fast vergessen, meine Heizkurve sieht so aus:
 10°C AT: 25°C VLT
   0°C AT: 26°C VLT
-10°C AT: 27°C VLT

Schlusswort:
Hätte man z.B. das G-WC mit einem einzelnen Kreis verlegt (wie es 08/15 gemacht wird), der dann extrem kurz wäre, würde man sich einen thermischen Kurzschluss einbauen, sprich die Rücklauftemperatur vom G-WC wäre extrem hoch, fast auf Vorlauftemperaturniveau.



Tacosetter