Hydraulischer Abgleich

So sparen Sie Energie

« Eigentlich sollte es jedem klar sein: Eine Heizung läuft nur dann optimal (und energiesparend), wenn sie in ihren Leistungskennwerten optimal eingestellt ist. Dieses Einstellen ist bei einer Warmwasserheizung aber ein komplexeres Unterfangen, das einige Berechnungen erfordert. Dieser Beitrag erklärt, was beim hydraulischen Abgleichen wichtig ist, welche Berechnungsverfahren es gibt und auf welche Weise er Energie einsparen hilft. »

Warum ist hydraulisches Abgleichen erforderlich?

Dafür gibt es eine recht einfache Erklärung. Heizkörper, die nahe der Wärmequelle liegen, werden bei einer Warmwasserheizung heißer, weiter entfernte Heizkörper (etwa in einem höher gelegenen Geschoss) werden dagegen nur langsam und auch insgesamt weniger warm.

Grund dafür sind Durchflusswiderstand und Strömungswiderstand in heiztechnischen Systemen. Ein nahe des Heizkessels oder Pufferspeichers liegender Heizkörper wird mit relativ geringem Strömungswiderstand vom Wasser erreicht und auch mit weniger Widerstand (Durchflusswiderstand) durchflossen. Dadurch wird er schneller heiß, das Wasser fließt auch mit einer höheren Temperatur in den Rücklauf. Beim entfernt liegenden Heizkörper ist das genau umgekehrt: hoher Strömungswiderstand bis dorthin, hoher Durchflusswiderstand, niedrige Rücklauftemperatur (RLT).

Würde man das so belassen, wären bei gewählter Vorlauftemperatur (VLT) die näher liegenden Heizkörper vergleichsweise zu heiß, die weiter entfernten würden sich aber nur langsam oder überhaupt kaum erwärmen. Noch deutlich nachteiliger sind aber die bei einfachen Anlagen auftretenden Brennerstops: Da die Rücklauftemperatur vom ersten Heizkörper sehr hoch ist, nimmt die Anlagensteuerung an, dass es „warm genug ist“, und schaltet den Brenner ab.

Die entfernt liegenden Heizkörper haben so keine Chance, wirklich ausreichend warm zu werden, weil die Anlage (fälschlicherweise) auf die hohe RLT der nahe liegenden Heizkörper reagiert, anstatt auf den viel größeren Heizwärmebedarf der entfernt liegenden. Der Brenner wird häufiger ausgeschaltet und wieder eingeschaltet, kühlt dazwischen häufiger ab und verbraucht insgesamt mehr Energie. Der „Takt“ des Brenners ist dann zu kurz, sagt der Fachmann.

Wie funktioniert hydraulisches Abgleichen?

All das ist natürlich nicht wünschenswert, aufgrund geltender physikalischer Gesetze aber ohne Abhilfe erst einmal nicht vermeidbar. Ein hydraulischer Abgleich sorgt dafür, dass diese physikalischen Gegebenheiten ausgeglichen werden, und das Heizungssystem an allen Punkten gleichmäßig durchflossen wird und die Rücklauftemperaturen überall annähernd gleich hoch sind. Die Einstellungen im Heizkreisverteiler werden so vorgenommen, dass zu jeder Zeit und an jedem Ort genau die benötigte Menge Wasser zur Verfügung steht.

Mögliche Einsparpotenziale

Die Deutsche Bundesstiftung Umwelt (DBU) hat eine Versuchsreihe beauftragt, bei der Optimierungen an einzelnen Häusern mithilfe von einfachen Maßnahmen vorgenommen wurden:

• Hydraulischer Abgleich Heizung
• Einstellung der Pumpenleistungen
• Einstellungen der Heizungsregelung insgesamt

Die erreichten Ergebnisse wurden dann auf die gesamte Bundesrepublik hochgerechnet: insgesamt zwischen 20.000 und 30.000 GWh (das sind 30.000 Millionen kWh) Unterschied liegen rechnerisch zwischen optimierten und nicht optimierten Systemen.

Diese Zahlenwerte liegen in einem nur schwer fassbaren Bereich:

Für den Einzelhaushalt bedeutet das aber durchschnittlich eine Ersparnis von rund 10 – 20 kWh pro beheiztem Quadratmeter jedes Jahr.

Modernere Gebäude mit modernen Heizungen profitieren von diesem noch mehr von diesen Einstellungen. Heizungsanlagen laufen wesentlich effizienter und energiesparender, die Einsparungen lohnen sich auch finanziell.

Vorgehen bei hydraulischem Abgleichen

Grundsätzlich sorgt der hydraulische Abgleich für eine gleichmäßige Verteilung des Heizwassers unter Berücksichtigung strömungstechnischer und wärmetechnischer Aspekte. Die Durchflussmenge am einzelnen Heizkörper wird so verändert, dass an allen Stellen eine annähernd gleiche Rücklauftemperatur erreicht wird. Das ist das Maß aller Dinge, mit dem sich allein schon eine recht gute Einstellung erreichen lässt (Messen aller Rücklauftemperaturen an den Rücklaufdrosseln).

Um die optimale Durchflussmenge bei jedem Heizkörper bestimmen zu können, sind aber entsprechende Berechnungen erforderlich. Für diese Berechnungen ist es notwendig, einige Faktoren zu berücksichtigen:

• die Leistung jedes einzelnen Heizkörpers
• die Entfernung von der Wärmequelle
• die zu beheizende Raumgröße
• die herrschenden Wärmeverluste im Raum (Anzahl der Fenster und Türen, die Wandkennwerte)

In der Regel werden diese Werte bei einer neuen Heizungsanlage schon von vornherein auch in der Dimensionierung berücksichtigt und die Heizung wird entsprechend geplant. Nach der DIN EN 12831 ist eine Planung nach Wärmebedarf und Volumenströmen zwingend vorgeschrieben.

Der hydraulische Abgleich lässt sich aber auch nachträglich noch durchführen. In vielen Fällen sind dafür aber nachträglich eingebaute Durchflussbegrenzer bei den einzelnen Heizkörpern notwendig, um die Durchflussmenge entsprechend regeln zu können. Druckgeregelte Vorlaufpumpen und einstellbare Ventile an den Rücklaufdrosseln können ebenfalls erforderlich sein.

Der Kostenaufwand für solche nachträglich durchgeführten Maßnahmen liegt im Bereich von rund 2 – 7 EUR pro m² beheizter Fläche. Aufgrund der Einsparungen macht er sich aber relativ schnell bezahlt.

Ein hydraulischer Abgleich muss immer durch den Fachmann (GWH Installationsbetrieb) vorgenommen werden. Entsprechende Berechnungen selbst durchzuführen, ist im Eigenbau nicht möglich.

Pflicht für einen hydraulischen Abgleich und Fördermöglichkeiten

Wer Förderungen von der KFW (Förderprogramm 430) zur Heizungsmodernisierung durchführen lässt, findet unter den Auflagen für die Förderung auch den Punkt „hydraulischer Abgleich“. Die Bundesregierung hat über das BAFA ein sehr hoch finanziertes Förderprogramm aufgelegt, bei dem sich das BAFA 2020 an den gesamten Nettokosten für einen hydraulischen Abgleich mit 30 % beteiligt. Das gilt für bestehende Heizungen, bei einem Neubau einer Heizung ist die hydraulische Messung der Heizung ohnehin schon bei der Planung Pflicht.

Ersatz von Pumpen und Einbau von Komponenten

In vielen Fällen wird der Austausch einer Umwälzpumpe bei der Heizung notwendig. Eingesetzt werden in diesem Fall sogenannte Hochleistungspumpen, die auch flexibel druckregelbar sind. Schon der Einsatz solcher Hochleistungspumpen verringert die Menge an benötigter Heizwärme deutlich.

Die „echten“ Einsparungen werden aber – auch bei modernen Heizungen – durch eine Voreinstellung der Durchlaufmenge erreicht: der Einbau entsprechender Thermostatventile (Abgleichventil) mit begrenztem Durchfluss oder durch begrenzende Rücklaufverschraubungen. Technisch auf höchstem Niveau sind temperaturgeregelte Rücklaufbegrenzer, denn sie arbeiten am effizientesten. Dadurch wird ein gleicher hydraulischer Widerstand an allen Punkten der Heizungsanlage erreicht (wie wir schon am Anfang erklärt haben).

Auch entsprechend regelbare Heizkreisverteiler (Strangverteiler) sind möglich, allerdings gelten unter Fachleuten solche Heizkreisverteiler heute als nicht mehr ganz zeitgemäß. In den meisten Fällen setzt man eher auf ein lokales Abgleichventil.

Hydraulischer Abgleich beim Warmwasser

Ganz ähnliche strömungstechnische Bedingungen herrschen nicht nur bei der Heizungsanlage, sondern auch beim Warmwasser, allerdings zirkuliert das Warmwasser nicht in einem Kreislauf, sondern wird an bestimmten Punkten aus dem Leitungsnetz entnommen. Auch hier ist allerdings notwendig, dass am Entnahmeort immer die benötigte Wassermenge bereitsteht und größere Wärmeverluste vermieden werden. Nach dem selben Prinzip ist damit auch hier ein hydraulischer Abgleich natürlich sinnvoll. Wer Warmwasser mit der Heizungsanlage bereitet, sollte also möglichst auch „Hydraulischer Abgleich Warmwasser“ auf seiner Optimierungsliste notieren, um seinen Energiebedarf bei der Heizwärme maximal zu senken.

Bei der Fußbodenheizung

Bei der Fußbodenheizung ist ein hydraulischer Abgleich der Heizung ganz besonders wichtig. Alles Gesagte gilt natürlich auch hier und sogar noch deutlicher als bei der klassischen Wandheizung. Eine hydraulisch gut abgeglichene Fußbodenheizung sorgt darüber hinaus auch noch für deutlich mehr fühlbaren Wärmekomfort im Raum.

Das liegt daran, dass Fußbodenheizungen ein anderes (gleichmäßigeres) Wärmeverteilungsprofil im Raum haben als Wandheizungen. Auch kleinere Veränderungen zum Positiven hin sind hier an der Raumwärme deutlicher spürbar als bei den klassischen Heizungen mit Wandheizkörpern. Ein hydraulischer Abgleich von Heizung und Durchfluss ist bei den meisten Fußbodenheizungen aber ohnehin schon planerisch unverzichtbar, in vielen Fällen werden hier also lediglich entsprechende Berechnungen und nachfolgende Einstellarbeiten beim Heizkreisverteiler erforderlich sein.