flow30: Heizungsauslegung mit Zukunft

Die Planung einer Flächenheizung kann entweder nach den allgemein anerkannten Regeln der Technik durchgeführt werden - oder wesentlich fortschrittlicher nach dem flow30-Prinzip. Eine besonders komfortable, energiesparende und zukunftssichere Heizungsauslegung hilft beim Einsatz erneuerbarer Energien für die Heizung.

So gehts

Die folgenden Punkte sind die Kernanforderungen an die Planung nach dem flow30-Prinzip und müssen alle gemeinsam umgesetzt werden:

Vorteile

• Je niedriger die Vorlauftemperatur einer Heizungsanlage, desto leichter kann dieses Temperaturniveau erreicht werden. Egal ob Wärmepumpe oder Solarthermie: Moderne Heiztechniken profitieren von einer möglichst niedrigen Vorlauftemperatur durch einen besonders sparsamen Energieverbrauch. Durch das niedrige Temperaturniveau im Heizkreis sinken die Stillstands- und Verteilungsverluste, gerade im Altbau, wo die Leitungen zum Wärmerzeuger meist außerhalb der thermischen Hülle (Keller) liegen.
• Haben alle Heizkreise einen niedrigen Druckverlust, dann muss die Umwälzpumpe nur wenig Energie für den Wärmetransport aufwenden und kann gleichzeitig einen für Wärmepumpen optimalen Durchfluss sicherstellen.
• Werden alle Heizkreise ungefähr gleich lang ausgeführt, dann fällt der hydraulische Abgleich leicht, da kürzere Heizkreise nur wenig eingedrosselt werden müssen.
• Einzelraumregler, die unabhängig voneinander schalten, stören den gleichmäßigen Durchfluss und würgen im Extremfall den Durchfluss ab. Der Selbstregeleffekt kann bei der besonders niedrigen Vorlauftemperatur die Einzelraumregler ersetzen, die nur noch in Räumen mit wechselnder Nutzung notwendig sind. So entfallen Investitionskosten und Stromverbrauch für Einzelraumregler, Stellventile und Maßnahmen, um den Mindestdurchfluss sicherzustellen: Puffer, Mischergruppen und Überströmventile, die die Effizenz einer Wärmepumpe einschränken.
• Ein großer Rohrdurchmesser zwischen Wärmeerzeuger und Heizkreisverteiler hilft für die Erreichung eines niedrigen Druckverlusts und garantiert auch bei Nutzungsänderung Zukunftssicherheit.

Das flow30-Prinzip garantiert einen besonders geringen Energieverbrauch. Bei einem Energieträgerwechsel ist die Heizung gerüstet für die Zukunft.

Wärmepumpen erreichen gegenüber einer Auslegung nach den allgemein anerkannten Regeln der Technik eine Stromersparnis von ca. 10%, bei Entfall eines Heizwasserpuffers sogar bis zu 20%. Solarthermieanlagen mit Heizungsunterstützung können durch das besonders niedrigere Temperaturniveau mehr Heizwärme zur Verfügung stellen. Und auch Brennwertheizungen können den Brennwerteffekt optimal ausnutzen.

Das flow30-Prinzip schont speziell Wärmepumpen und erhöht die Lebenszeit des Kompressors: Durch kontinuierlichen Betrieb mit möglichst wenig Unterbrechungen stellt die Wärmepumpe die notwendige Heizwärme bedarfsgerecht zur Verfügung.

Planen

Ob Eigenplanung, TGA-Planer oder Heizungsfachmann: Das flow30-Prinzip hilft dem Nutzer klare Vorgaben für den TGA-Planer zu formulieren, selbst auszulegen oder eine Auslegung zu kontrollieren. Fachleuten gibt es einfache Planungsregeln an die Hand, die sicher zum Erfolg führen.

Am Anfang steht immer die realistische Einschätzung/Berechung der Heizlast des Hauses und, besonders wichtig, der einzelnen Räume nach DIN EN 12831 oder nach PHPP. Dafür sollten für die einzelnen Räume realistische Raumtemperaturen mit geringen Unterschieden zu den Nachbarräumen vorgegeben werden.

Räume, die wie das Bad etwas wärmer als die Nachbarräume geheizt werden sollen, profitieren von einer Wandheizung. So kann mehr Wärmeleistung auch in Räume eingebracht werden, die für eine Fußbodenheizung (FBH) nur wenig Platz bieten. Gerade im Altbau bieten Wandheizungsflächen eine gute Möglichkeit zur Einhaltung der flow30-Regeln.

Eine perfekte Ergänzung zum flow30-Prinzip ist die Betonkernaktivierung (BKA): Werden Decken oder Wände aus Beton durch zusätzliche Heizungsrohre thermisch aktiviert, dann helfen sie Heizenergie zu speichern und die Heizwassertemperaturen weiter abzusenken. Dadurch wird das Takten des Wärmeerzeugers auf ein Minimum reduziert und dieser besonders schonend betrieben. Der Wohnkomfort wird bei sinkendem Energieverbrauch gesteigert. In Kombination mit einer modernen Wärmepumpe lassen sich die thermisch aktivierten Flächen im Sommer zur Kühlung verwenden.

Grundlagen

Thermodynamik

Ein Ausflug in die Thermodynamik bestätigt den Sinn niedriger Vorlauftemperaturen: Je höher die Temperatur des Heizwassers, desto mehr Exergie muss für die Beheizung des Heizwassers aufgewendet werden. Je niedriger die Temperatur des Heizwassers, desto größer kann der Anergie-Anteil zur Erwärmung des Heizwassers ausfallen, der in Form von Umwelt- oder Solarwärme gewonnen wird. Sowohl für Wärmepumpen als auch für Solarthermieanlagen gilt daher: Der geringe Temperaturunterschied zwischen Quelle (Luft, Wasser, Boden, Kollektor) und dem Heizungsvorlauf ist entscheidend für die Effizenz.

Selbstregeleffekt

Je niedriger das Temperaturniveau des Heizwassers, desto besser reagiert das Gesamtsystem auf Fremdwärme. Wenn beispielsweise die Sonne ein Zimmer erwärmt, dann ist der Temperaturunterschied zwischen Boden und Luft im Raum geringer, so dass der Boden weniger Wärme abgeben kann.

Durch den Selbstregeleffekt können kostenintensive Einzelraumregelungen weggelassen werden. Auch der Stromverbrauch, den übliche Stellantriebe für Fußbodenheizkreise bedeuten, fällt weg. Natürlich können einzelne Räume mit wechselnder Nutzung wie Arbeits- oder Gästezimmer trotzdem mit einer Einzelraumregelung ausgestattet werden. Alle anderen Räume werden über den thermischen Abgleich dauerhaft auf das von den Bewohnern/Nutzern gewünschte Temperaturniveau eingeregelt.

Leider sind in Deutschland (im Gegensatz zur Schweiz beispielsweise) auch bei besonders niedrigen Vorlauftemperaturen Einzelraumregler in (fast) allen Räumen vorgeschrieben. Es gibt die Möglichkeit, sich per Antrag von der Pflicht zum Einbau von Einzelraumreglern befreien zu lassen - oder diese nach Einbau zu deaktivieren.

Hydraulischer und thermischer Abgleich

Ohne hydraulischen Abgleich ist ein Heizungssystem nicht in der Lage, die Wärme bedarfsgerecht an die verschiedenen Heizkreise zu verteilen: Die Heizung heizt ineffizient und die Temperaturen der einzelnen Räume entsprechen nicht den Wünschen der Nutzer.

Wird ein Heizungssystem von vornherein auf ungefähr gleich lange Heizkreise mit ähnlichen Druckverlusten ausgelegt, dann wird der hydraulische Abgleich zum Kinderspiel oder kann sogar ganz entfallen.

Der thermische Abgleich wird im Normalfall durch die Nutzer durchgeführt. Da sich während der Nutzung der Räume individuelle Temperaturwünsche ergeben und gleichzeitig Fremdwärmeeinwirkungen und deren Auswirkungen spürbar werden, können die Durchflüsse der einzelnen Heizkreise noch an die persönlichen Wünsche angepasst werden. Auch ohne thermischen Abgleich stellt sich dank des Selbstregeleffekts ein angenehmes Temperaturniveau ein.

Druckverlust und Pumpenstrom

Für die Bewegung des Heizwassers in den Heizungsrohren ist eine Umwälzpumpe zuständig. Obwohl heute ausschließlich Hocheffizienzpumpen eingesetzt werden, können diese trotzdem gerade in energetisch optimierten Systemen bei Nutzung von Umweltenergie einen wesentlichen Anteil am Stromverbrauch ausmachen. Deshalb ist ein auf niedrige Druckverluste optimiertes Heizsystem von Vorteil, da der Stromverbrauch der Umwälzpumpe dadurch wesentlich gesenkt wird. Zusätzlich bieten niedrige und ähnliche Druckverluste der einzelnen Heizkreise den Vorteil, dass der hydraulische Abgleich einfacher durchgeführt werden kann oder sogar überflüssig wird.

Neben dem Druckverlust in den Heizkreisen ist auch die Beachtung eines niedrigen Druckverlusts in den Steigleitungen bzw. in den Anbindungen der Heizkreisverteiler hilfreich.

Motivation

Die allgemein anerkannten Regeln der Technik liefern für heutige Neubauten oder umfassende Sanierungen oft nur unzureichende Heizflächenauslegungen. Typische klassische Planungen enthalten sehr unterschiedliche Heizkreislängen, die den Abgleich erschweren. Die installierte Technik ist oft komplexer/teurer als notwendig (nicht in dem Umfang notwendige Einzelraumregler, überflüssige Pufferspeicher) und kann durch konsequente Befolgung der flow30-Regeln vereinfacht werden bei gleichzeitig sinkendem Energieverbrauch durch niedrige Heizwassertemperaturen und Druckverluste.

Das flow30-Prinzip ist entstanden durch die Erfahrungen, die im Forum des Haustechnikdialogs während der Beratung und der Fehlersuche gesammelt wurden. Viele Bauvorhaben erreichen in der Praxis nicht die versprochenen Verbrauchswerte - und oft ist eine suboptimale Heizungshydraulik die Ursache für die Probleme. Zur Vermeidung vieler dieser Probleme tragen die flow30-Regeln bei.