Temperaturregelung mit allem Komfort

Voreinstellbare Thermostatventile erleichtern den hydraulischen Abgleich nach VOB

Dipl.-Ing. (FH) Michael Hartmann*

Der folgende Beitrag gibt Hinweise zu Auswahl und Einbau von thermostatischen Heizkörperventilen unter Berücksichtigung der für die Gebäudeheizung zutreffenden grundlegenden Gesetze und Verordnungen.

Die Reduzierung des Energieaufwandes für die Gebäudebeheizung ist Ziel der novellierten Wärmeschutzverordnung vom 1.1.95 und der Neufassung der Heizungsanlagenverordnung (HeizAnlV) vom 4.5.98. Diese beiden Verordnungen rund um die Gebäudebeheizung sind ein wichtiger Meilenstein zur Erfüllung der von der alten Bundesregierung angestrebten Reduzierung der Kohlendioxidemission um 30% bis zum Jahr 2005.

HeizAnlV schreibt Thermostatventile vor

In § 7, Abs. 2, der Heizungsanlagenverordnung heißt es: "Heizungstechnische Anlagen sind mit selbsttätig wirkenden Einrichtungen zur raumweisen Temperaturregelung auszustatten (..)". Dieser Absatz gilt für alle beheizten Gebäude. Auch bisher von dieser Vorschrift ausgenommene Gebäude waren bis zum 31.12.1997 mit selbsttätigen Einrichtungen zur raumweisen Temperaturregelung nachzurüsten.

Bild 1: Schematische Darstellung eines Heizkörperthermostaten.

Selbsttätig wirkende Einrichtungen zur raumweisen Temperaturregelung sind z.B. Thermostatventile. Als ihr Erfinder gilt der Ingenieur Mads Clausen, der Gründer der Firma Danfoss. Bereits 1943 hatte er die einfache, aber geniale Idee, daß die in einem Raum vorhandene Wärme den Wärmenachschub selbst regulieren sollte, so daß die Raumtemperatur konstant bleibt.

Simple Mechanik mit überzeugender Wirkung

Das Prinzip ist ebenso einfach wie wirkungsvoll: Ein Thermostatventil besteht aus einem Fühlerelement und einem Ventil. Im Fühlerelement befindet sich in der Regel ein mit Gas oder Flüssigkeit gefülltes Wellrohrelement, das von der Raumtemperatur direkt gesteuert wird. Sinkt die Raumtemperatur, zieht sich das Wellrohr im thermostatischen Element zusammen und öffnet so das Ventil. Dadurch wird die Warmwasserzufuhr zum Heizkörper gerade um soviel erhöht, wie zum Erreichen des gewünschten Temperaturwertes erforderlich ist. Steigt dagegen die Raumtemperatur, dehnt sich das Wellrohrelement aus und schließt das Ventil. Die Zufuhr des warmen Wassers zum Heizkörper wird gedrosselt, die Wärmeabgabe des Heizkörpers reduziert (Bild 1).

Bild 2: Schema einer Wassermengenverteilung in einer Zweirohranlage: links ohne, rechts mit Voreinstellung.

Thermostatventile erfassen dabei nicht nur die Wärmeabgabe des Heizkörpers, sondern alle im Raum vorhandenen Wärmequellen. So wird jede Art von "Fremdwärme", etwa Sonneneinstrahlung, die Wärmeabgabe von elektrischen Geräten oder Lampen und auch die Erwärmung durch Personen im Raum registriert und genutzt. Voraussetzung ist natürlich, daß das Fühlerelement so montiert wird, daß es die Raumtemperatur ungehindert erfaßt. Damit dies immer gewährleistet ist, gibt es verschiedene Arten von Fühlerelementen. Sitzt das Ventil beispielsweise hinter einem Vorhang, entsteht ein Wärmestau. Hier empfiehlt sich der Einbau eines Fernfühlers. Befindet sich der Heizkörper hinter einer Verkleidung oder ist er schwer zugänglich (z.B. Unterflurkonvektoren) sollte ein Ferneinstellelement eingesetzt werden.

Der hydraulische Abgleich nach VOB

Die Thermostatventile, das Rohrleitungsnetz und die Umwälzpumpe müssen genau aufeinander abgestimmt werden. Es muß sichergestellt sein, daß jeder Heizkörper in allen Betriebssituationen ausreichend mit Heizwasser versorgt wird. Gleichzeitig darf kein Heizkörper überversorgt werden und so ein Vielfaches der eigentlich sinnvollen Wassermenge bekommen. Dies nennt man den hydraulischen Abgleich (Bild 2). In nicht abgeglichenen Heizungssystemen wird unnötig Heizwasser umgewälzt, was einen erhöhten Energieaufwand von bis zu 15% verursachen kann.

Der hydraulische Abgleich ist für alle Heizungsanlagen verbindlich vorgeschrieben in der VOB/DIN 18380, der grundlegenden Vorschrift für die Ausführung von Heizungsanlagen. Hier heißt es unter 3.5.1: "(...) Der hydraulische Abgleich ist so vorzunehmen, daß bei bestimmungsgemäßem Betrieb, also z.B. auch nach Raumtemperaturabsenkung oder Betriebspausen der Heizungsanlage, alle Wärmeverbraucher entsprechend ihrem Wärmebedarf mit Heizwasser versorgt werden."

Bild 3: Bei diesen Thermostatventilen läßt sich die Voreinstellung leicht vornehmen und ohne Hilfsmittel ablesen.

Zur Ausführung des hydraulischen Abgleichs müssen nach VOB, Punkt 3.2.8. an jeder Raumheizfläche Möglichkeiten zur Begrenzung der Durchflußmenge vorgesehen sein. Nach Punkt 3.5.2. der VOB muß die erste Einstellung zur Abnahme erfolgen. Eine besonders einfache Handhabung bieten beispielsweise voreinstellbare Ventilgehäuse (Bild 3). Bei diesem Ventiltyp ist die Voreinstellung ohne Hilfsmittel ablesbar und kann so bei der Abnahme leicht überprüft werden. Durch die außenliegende Voreinstellung wird eine eventuell erforderliche weitere Justierung - z.B. bei einer Nutzungsänderung - erheblich vereinfacht. An jedem Heizkörper ist eine absperr- und entleerbare Rücklaufverschraubung vorzusehen, denn "Heizkörper sind so mit den Rohrleitungen zu verbinden, daß sie leicht lösbar, entleerbar und abnehmbar sind" (VOB/DIN 18380, Absatz 3.2.10.4).

Durchflußmenge und Differenzdruck im Visier

Thermostatventile regeln die Raumtemperatur, indem sie den Zulauf von Wasser zum Heizkörper variieren. In einer modernen Heizungsanlage verändert sich ständig der Volumenstrom (z.B. durch Fremdwärmenutzung), wenn in der Übergangszeit nur wenige Räume beheizt werden oder sich einige Mieter tagsüber nicht in ihrer Wohnung aufhalten. Eine Veränderung der Volumenströme hat aber auch Auswirkungen auf den Differenzdruck in den einzelnen Anlagenabschnitten. Die VOB/DIN 18380 gibt deshalb unter Punkt 3.1.1 folgende Erläuterung: "Umwälzpumpen, Armaturen und Rohrleitungen sind (...) so aufeinander abzustimmen, daß auch bei den zu erwartenden wechselnden Betriebsbedingungen eine ausreichende Wassermengenverteilung sichergestellt ist und die zulässigen Geräuschpegel nicht überschritten werden. Ist z.B. (...) ein übermäßiger Differenzdruck zu erwarten, so sind geeignete Gegenmaßnahmen zu treffen, z.B. Einbau differenzdruckregelnder Einrichtungen."

Am Thermostatventil darf also ein maximal zulässiger Differenzdruck von ca. 0,2 bar nicht überschritten werden. In Heizungsanlagen, bei denen der Differenzdruckbedarf diesen Wert nicht übersteigt, kann diese Forderung durch eine Pumpe mit flacher Kennlinie oder eine zentrale Differenzdruckregelung erfüllt werden. Bei größeren Anlagen liegt jedoch der Differenzdruck über dem geräuscharmen Druck für Thermostatventile. Bei den meisten Betriebszuständen ist nur ein Teil der Ventile geöffnet, so daß der benötigte Volumenstrom gegenüber dem Auslegungsfall reduziert ist. Auch bei zentral geregeltem, konstantem Differenzdruck kann es nun an den nicht geschlossenen Thermostatventilen zum Überschreiten des maximal zulässigen Differenzdruckes kommen, denn die Druckverluste verlagern sich bei zurückgehendem Volumenstrom von den Rohrleitungen in die Ventile.

Zur Erfüllung der VOB und um Reklamationen schon im Vorfeld auszuschließen, sollte ein strangweiser Einbau von Differenzdruckreglern vorgenommen werden. Differenzdruckregler halten den Differenzdruck im jeweiligen Anlagenabschnitt konstant, und Geräuschprobleme durch ein Überschreiten des maximal zulässigen Differenzdruckes werden so vermieden. Um den Forderungen der VOB/DIN 18380 in allen Punkten gerecht zu werden, empfiehlt sich die Kombination von Strangdifferenzdruckreglern mit voreinstellbaren Thermostatventilen für den hydraulischen Abgleich.

B i l d e r : Danfoss Wärme- und Kältetechnik, 63130 Heusenstamm

*) Dipl.-Ing. (FH) Michael Hartmann, Produktingenieur Thermostatventile und Strangventile bei Danfoss Wärme- und Kältetechnik in Heusenstamm.

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