Leser fragen - Experten antworten

Als Kundendienstmonteur komme ich immer wieder in Heizungskeller mit schlecht oder sogar ungedämmten Heizungs- und Sanitär-Rohrleitungen. Spreche ich die Kunden auf eine fachgerechte Dämmung - Stichwort EnEV - an, wird immer sofort die Frage nach der Einsparung in Euro gestellt. Meine Frage: Wie berechne ich praxisgerecht die jährlichen Wärmeverluste von schlecht- oder ungedämmten Rohrleitungen, wie die Amortisation im Falle einer nachträglichen Dämmung?
P. Rupin via E-Mail

Die IKZ-HAUSTECHNIK-Redaktion bat den Dämmstoffhersteller Missel und das Zentrum für Umweltbewusstes Bauen in Kassel um eine Stellungnahme. Zunächst die Antwort von Dr. B. Hanel, Leiter Forschung und Entwicklung bei Missel:

Im "Gesetz zur Einsparung von Energie in Gebäuden" (EnEG) vom 20. Juni 1980 steht unter §2 "Anforderungen an heizungs- und raumlufttechnische Anlagen sowie an Brauchwasseranlagen", Abs. 1: "Wer heizungs- oder raumlufttechnische oder der Versorgung mit Brauchwasser dienende Anlagen oder Einrichtungen in Gebäude einbaut oder einbauen lässt oder in Gebäuden aufstellt oder aufstellen lässt, hat bei Entwurf, Auswahl und Ausführung dieser Anlagen und Einrichtungen ... dafür Sorge zu tragen, dass nicht mehr Energie verbraucht wird, als zur bestimmungsgemäßen Nutzung erforderlich ist."

Mit der Einführung der Energieeinsparverordnung (EnEV) im Februar 2002 wird von Gebäudeeigentümern deshalb eine nachträgliche Dämmung für ungedämmte, zugängliche Wärmeverteilungs- und Warmwasserleitungen sowie für Armaturen in unbeheizten Räumen bis 31.12.2006 gefordert (siehe EnEV §9, Abs.2). In der amtlichen Begründung zum §9, Abs. 2 der EnEV wird die Forderung einer nachträglich anzubringenden Dämmung konkretisiert und "die Nachrüstungsverpflichtung gilt aus Wirtschaftlichkeitsgründen (lediglich) nicht für Rohrleitungen, die bereits mit einer gewissen, wenn auch geringen Dämmung versehen sind". Im Folgenden wird deshalb nur auf die Nachdämmung nicht gedämmter, freiliegender Rohrleitungen eingegangen.

Die Berechnung der Wärmeverluste von Rohrleitungen und die Ermittlung optimaler Dämmdicken erfolgt auf der Grundlage der VDI 2055 "Wärme- und Kälteschutz für betriebs- und haustechnische Anlagen bzw. mit Hilfe der DIN EN ISO 12241 "Wärmedämmung an haus- und betriebstechnischen Anlagen; Berechnungsregeln".

Wie diesen Regelwerken zu entnehmen ist, sind die Berechnungen für die Wärmeübertragung durch Leitung, Konvektion und Strahlung von einer Vielzahl von Einflussfaktoren wie beispielsweise Temperaturen und Strömungsgeschwindigkeiten des Wassers und der Umgebungsluft, Rohrabmessungen und -material, Position und Einbaulage der Rohrleitungen abhängig. Um Kosteneinsparungen ermitteln zu können, benötigt man neben den Betriebsstunden und der Nutzungsdauer der haustechnischen Anlage (incl. Rohrleitungen) außerdem aktuelle Wärmepreise, Preisänderungsfaktoren und Angaben zu Kapitaldienstfaktoren, Zinssätzen, Investitionskosten der nachträglich anzubringenden Dämmung usw.

Der Wunsch, einem Endkunden oder Gebäudeeigentümer auf möglichst einfachem Weg eine Amortisation vorzurechnen, ist verständlich, jedoch lassen sich die Zusammenhänge - wie ein Blick in die VDI 2055 zeigt - nicht mit einer Faustformel erfassen. Um dennoch eine im Prinzip richtige, wenn auch sehr grobe Aussage zu machen, kann man folgende Überschlagsrechnung verwenden.

Unter Vernachlässigung der Wärmeleitung des Rohrmaterials, des inneren konvektiven Wärmeübergangs, der Wärmestrahlung und der Lage/Anordnung der Rohre berechnet man die Wärmeabgabe einer gedämmten Rohrleitung mit Gl. (126) der VDI 2055

- Wärmestrom pro Meter Rohrleitung in W/m

DJ - Temperaturdifferenz zwischen Wasser und Umgebungsluft in K

l - Wärmeleitfähigkeit der Dämmung in W/(m K)

d_a - Außendurchmesser der Dämmung in m

d_i - Innendurchmesser der Dämmung in m

a_a - Wärmeübergangskoeffizient zwischen Dämmung und Umgebungsluft in W/(m² K)

Bei der Berechnung des Wärmeverlustes einer ungedämmten Rohrleitung sind in dieser Gleichung für d_a bzw. d_i der Rohraußen- bzw. Rohrinnendurchmesser einzusetzen und der Wärmeleitkoeffizient l entspricht dem des Rohrmaterials.

Zur Berechnung einer Kosteneinsparung wird zunächst für den Ist-Zustand "ungedämmte Rohrleitung" und für den Zustand "nachträglich fachgerecht gedämmte Rohrleitung" der Wärmeverlust pro Meter Rohr ermittelt. Die Differenz beider Ergebnisse wird mit dem örtlichen Wärmepreis und den Betriebsstunden pro Jahr unter Berücksichtigung des Wirkungsgrades der jeweiligen Anlage multipliziert. Auf diese Weise erhält man einen Überschlagswert für die jährliche Wärmekosteneinsparung in Euro pro Meter gedämmter Rohrleitung.

Zur Bestimmung der Amortisation müssen die auf ein Jahr bezogenen Kosten für die fachgerechte Dämmung von den Wärmekosteneinsparungen abgezogen werden. Für die hier angegebene grobe Überschlagsrechnung kann man dabei auf Einflussfaktoren wie Zinsen, Kapitaldienstfaktoren, sich ändernde Wärmepreise usw. verzichten.

Führt man diese Überschlagsrechnung z. B. für eine Warmwasserleitung aus Kupfer DN 25 (mittlere, konstante Temperatur 60°C) in einem gut belüfteten Kellerbereich (mittlere, konstante Temperatur 10°C) durch, beträgt die Energieeinsparung einer nach EnEV gedämmten Rohrleitung (100%-Dämmung) ungefähr 30 W/m. Nimmt man beispielsweise an, dass die Warmwasserleitung unter Beachtung des DVGW-Arbeitsblattes W 551 jährlich 5800 Stunden in Betrieb ist, ergibt sich bei einem Wärmepreis (Gas) aus dem Bereich Stuttgart von 4,3 Cent/kWh eine Kosteneinsparung von etwa 8 Euro/(Meter und Jahr). Zu einem ähnlichen Ergebnis kommt man bei Überschlagsberechnungen für Heizungsleitungen. Exakte und damit notwendigerweise umfangreichere Berechnungen unter Beachtung aller oben angegebenen Einflussgrößen führen zu Amortisationszeiten von etwa 2 bis 3 Jahren.

Thomas Koch vom Zentrum für Umweltbewusstes Bauen (ZUB) nimmt zu der Leserfrage wie folgt Stellung: Wir haben gerade eine Studie mit dem Thema "CO₂-Einsparpotenzial durch Rohrleitungsdämmung" abgeschlossen. Nach umfangreichen Untersuchungen hat sich die nachträgliche Dämmung zugänglicher Heizungs- und Warmwasserleitungen als effizient und wirtschaftlich erwiesen. Die Grafik zeigt die Zusammenhänge beispielhaft auf.

Die nachträgliche Dämmung ungedämmter Heizungs- und Warmwasserleitungen wird nicht nur von Verordnungsseite (Stichwort EnEV) gefordert, sie ist auch absolut wirtschaftlich.

Ein Heizungsrohr (DN 25) mit Systemtemperaturen 70/55°C weist unter den aufgeführten Randbedingungen im völlig ungedämmten Zustand einen jährlichen Wärmeverlust von etwa 270 kWh (das entspricht einem Brennstoffaufwand von ca. 30 Litern Heizöl EL oder Kubikmetern Erdgas H) pro laufenden Meter auf.

Nach Dämmung der Rohrleitung gemäß den Anforderungen nach der aktuellen Energieeinsparverordnung (EnEV) verringert sich der Wärmeverlust des Rohres um über 85% auf etwa 38 kWh (entsprechend ca. 4 Liter Heizöl EL oder Kubikmeter Erdgas H) für jeden Meter Rohrleitungslänge.

Der finanzielle Aufwand für den Endverbraucher einer nachträglichen Dämmung der zugänglichen Rohrleitungen beträgt bei Rohrleitungsquerschnitten bis DN 25 rund 6 Euro pro laufenden Meter inklusive aller Material-, Arbeitszeit- und Randkosten. Stellt man diese Investition den Einsparungen durch die Reduzierung der Brennstoffkosten gegenüber, so erhält man unter Ansatz der aktuellen Energiepreise von ca. 0,40 Euro pro Liter Heizöl EL oder Kubikmeter Erdgas H eine Amortisationszeit von etwa einem halben Jahr. Bei Rohrleitungen mit geringerem Querschnitt, geringeren Systemtemperaturen oder einer kürzeren Heizperiode, verlängert sich die Amortisationszeit auf bis zu einem Jahr.

Liegt im Ausgangsfall eine geringe, unzureichende Rohrleitungsdämmung vor, so ergeben sich Amortisationszeiten zwischen einem und zwei Jahre je nach Systemtemperatur und Heizperiodenlänge. Die Aussagen können quantitativ und qualitativ ebenfalls für Warmwasserleitungen übertragen werden.

Anmerkung der Red.: Auch wenn sich die Aussagen von Missel und ZUB in puncto Amortisation nicht vollends decken, so wird dennoch deutlich, wie effektiv und wirtschaftlich die nachträgliche Dämmung von nicht oder unzureichend gedämmten Heizungs- und Warmwasserleitungen ist. Es kann allen Hausbesitzern daher dringend empfohlen werden, eine Dämmung der Rohrleitungen auf das Anforderungsniveau der EnEV zu realisieren.

Als leitender Mitarbeiter eines auf Heizungsbau spezialisierten Handwerksunternehmens bin ich u.a. für die Angebotserstellung für Kesselsanierungen verantwortlich. In der täglichen Praxis fällt mir auf, dass viele Kollegen beim Austausch von Ölkesseln selbst für Systeme mit großem Wasserinhalt Wärmeerzeuger ohne Mischerregelung anbieten bzw. auch einsetzen. Das geschieht wohl nicht zuletzt auch aufgrund der schlechten konjunkturellen Situation in unserer Branche. Ohne Mischer ist es halt billiger. Es stellt sich mir dennoch die Frage, welche Empfehlungen die Kesselhersteller in Sachen Ölkesseltausch geben: Mischer ja oder nein?
P. Frank via E-Mail

Wir haben verschiedene Heiztechnikunternehmen zu dieser Thematik befragt. Die Firma Viessmann etwa meint dazu: Ein Mischer, der das Kesselwasser mit dem abgekühlten Rücklaufwasser vermischt und so eine bestimmte Vorlauftemperatur einstellt, ist trotz der Niedertemperatur- bzw. Brennwerttechnik nicht überflüssig geworden. Unabhängig davon, ob Neubau oder Modernisierung, empfiehlt sich der Einbau eines Mischers bei bestimmten Anlagenkonzeptionen:

• Wenn mehrere Heizkreise unterschiedlichen Temperaturbedarf und unterschiedliche Heizzeiten haben.
• Bei einer Fußbodenheizung, da diese mit einer geringeren Vorlauftemperatur arbeitet als Heizkörper. Hinweis: Fußbodenheizungen sollten über einen 3-Wege-Mischer an den Brennwertkessel angeschlossen werden. Durch die niedrige Rücklauftemperatur wird eine vollständige Kondensation der Abgase bewirkt.
• Wenn Warmwasserbereitung und Heizbetrieb parallel erfolgen sollen. Dadurch bleibt auch bei längerem "Badebetrieb" die Raumheizung in Betrieb.

Kleinkesselanlage mit Mischerregelung.

Generell ermöglicht der Mischer eine feinfühligere Abstufung der Vorlauftemperatur und erhöht somit den Komfort. Bei älteren Heizungsanlagen mit großem Wasserinhalt im Heizsystem sollte in jedem Fall ein Mischer eingebaut werden, da der Heizkessel im Verhältnis zu den nachgeschalteten Heizsystemen ein relativ geringes Wasservolumen hat. Buderus macht auf ein weiteres Argument pro Mischer aufmerksam: Bei der Brauchwasservorrangschaltung wird der Heizkreis mit hoher Kesselwassertemperatur betrieben. Ein Mischer verhindert, dass nach dem Umschalten auf Heizbetrieb hoch temperiertes Heizwasser in den Kreislauf gelangt und dort zu Knackgeräuschen bzw. Reklamationen wegen zu heißer Heizkörper führt. Wolf Heiztechnik weist ergänzend darauf hin, dass bei Rohrleitungssystemen mit großen Wasserinhalten trotz Mischerregelung eine Rücklaufanhebung notwendig sein kann.

Anmerkung der Redaktion: Der Nutzen einer Mischerregelung spricht also klar für sich. Dem Heizungsbauer kann daher nur empfohlen werden, diese Vorteile im Kundengespräch deutlich herauszustellen, nicht zuletzt, um das vermeintlich billigere Angebot eines Mitbewerbers - ohne Mischerregelung - zu relativieren.