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Ausbildung

Thema: Einrohrheizung

Temperaturverlauf bei einer Einrohrheizung.

Heizkörperventil für ­Einrohrheizung.

Vereinfachte Darstellung einer Einrohrheizung.

Einrohrheizung mit Bypassarmaturen.

Einrohrheizung mit Bypassarmaturen und Heizkörperregulierventil.

Umbau von einer Einrohrheizung in eine Zweirohrheizung.

Kombination aus Einrohr- und Zweirohrheizung.

 

In einem Einfamilienhaus aus den 1980er-Jahren wurden mehrere Heizkörperventile durch moderne Ventile mit Voreinstellung durch einen jungen Gesellen ausgetauscht. Sicher eine fast alltägliche Arbeit eines Fachmanns der Versorgungstechnik. Beim Ausbau der Ventile fiel ein kleines Rohr auf, das in den Heizkörper ragte. Nach dem Umbau auf die neuen Ventile erfolgte der hydraulische Abgleich über die Voreinstellungsskalen auf den Ventilen und das Öffnen der vermeintlichen Rücklaufabsperreinrichtungen. Bei der Wieder-Inbetriebnahme musste der Monteur feststellen, dass einige Heizkörper bzw. Räume nur noch unzureichend erwärmt wurden. Was war passiert?

Besonders ausgeprägt war dieser Effekt an den Heizkörpern mit den neuen Ventilen. Zur Beseitigung des Mangels wurde der Geselle wieder zu dem Kunden geschickt. Zunächst versuchte er, durch den Einbau einer selbstregelnden Pumpe das Problem zu lösen. Nach mehrstündigen Einstellversuchen, die eher eine Verschlechterung statt Beseitigung des Problems nach sich zogen, musste sich ein erfahrener Altgeselle um die Problematik kümmern. Nach der Schilderung des Jung-Gesellen, dass an den ausgebauten Ventilen so ein kleines Röhrchen herausgestanden sei sowie der Einbau der neuen Pumpe die Probleme nur noch verschlimmerte, schloss der Altgeselle auf das vorhandene Heizungssystem: Einrohrheizung. Den Begriff hatte der Jung-Geselle während seiner Ausbildung zwar schon gehört, das System war ihm jedoch offensichtlich fremd. Die Anlage wurde mit neuen Spezialventilen (Lanzenventilen) ausgestattet und hydraulisch wieder abgestimmt.

Vorteile einer Einrohrheizung
In kleineren Wohneinheiten wie Etagenwohnungen oder Einfamilienhäusern können mit nur einer Rohrleitung (statt wie sonst üblich mit Vor- und Rücklauf) in Form einer Ringleitung alle Heizkörper angeschlossen werden. Ein Teil des Wassers fließt durch den 1. Heizkörper und strömt leicht abgekühlt in den Vorlauf des nächsten Heizkörpers. Die Spreizung zwischen dem Eintritt und Austritt sollte dabei nicht höher als 10 K sein. Das um 10 K gesenkte Rücklaufvolumen mischt sich mit dem weitergeführten Vorlaufvolumen (Mischwasser). Dieses Mischwasser ist der Vorlauf für den nächsten Heizkörper.
Einrohrheizungen haben spezielle Ventile, die von unten am Heizkörper installiert sind. Diese Armaturen besitzen eine gemeinsame Vor- und Rücklaufleitung, in der sich ein nicht leicht erkennbarer Bypass befindet. Dieser stellt eine wasserführende Verbindung zwischen Vor- und Rücklauf her.
100% des Gesamtmassenstroms fließen in die Armatur. Ein Teil davon, z.B. 40%, wird durch den Heizkörpervorlauf geleitet und vereint sich nach dem Heizkörperrücklauf wieder mit dem Teilmassenstrom (60%) zum Gesamtmassenstrom. Es ist nur eine Leitung vorhanden, die in das Anschlussventil führt und aus der anderen Seite wieder weitergeführt wird.
Da diese Leitung meist in den Boden geführt ist, wird dies oft nicht erkannt. Hier kann das „Erfühlen“ des Temperaturunterschiedes zwischen Vor- und Rücklauf mithilfe der unteren Heizkörpertemperatur hilfreich sein: Ist der Heizungsrücklauf wesentlich wärmer als der untere Bereich des Heizkörpers, dann handelt es sich meist um ein Einrohrsystem.

Funktionsweise
Im Prinzip werden bei Einrohrsystemen die Wärmeverbraucher wie Heizkörper in Reihe angeschlossen. In den einfachsten Anlagen werden die Heizkörper nacheinander vom Gesamtvolumenstrom des erwärmten Heizwassers durchströmt, ohne dass sie separat reguliert werden können. Dies hat zur Folge, dass die Heizwassertemperaturen (Vorlauftemperatur) in Fließrichtung gesehen in den nachfolgenden Heizkörpern immer niedriger werden. Entsprechend der geringeren Temperaturen sind die Heizkörperflächen zu vergrößern.
Um die ungleichen Heizkörpertemperaturen anzugleichen, werden Bypassarmaturen eingebaut, die jedem Heizkörper einen der Leistung entsprechenden Anteil des Heizungswassers zuführen. Das Gesamtvolumen durchströmt die Ringleitung. Die Heizflächen der ersten Heizkörper wären dann entsprechend des gedrosselten Volumens zu vergrößern.
Um die einzeln Heizkörper regelbar zu machen, sind in den speziellen Einrohrventilen zusätzliche Abzweigungen mit Einstelleinrichtung eingearbeitet. Sie ermöglichen die Verwendung von selbstregelnden Heizkörperventilen, die für das System geeignet und auf jeden einzelnen Heizkörper abgestimmt sein müssen.
Wird jedoch der erste Heizkörper in seiner Leistung gedrosselt oder abgestellt, erhöht sich die Heizwassertemperatur des Vorlaufes an den nachfolgenden Heizkörpern. Deshalb ist bei Einrohrsystemen die Berechnung, Auslegung der Heizkörper und der sogenannte hydraulische Abgleich von besonderer Bedeutung.

Hydraulischer Abgleich ist schwieriger
Bei Einrohrheizanlagen bleibt der umlaufende Volumenstrom, die Wassermenge in dem Rohrkreis, immer gleich. Ändert sich nur an einem oder mehreren Heizkörpern die Heizwassermenge oder wird gedrosselt, wird entsprechend das Heizwasser mit höherer Temperatur durch den Bypass weiter in die Ringleitung bzw. zum nächsten Heizkörper geleitet. Bei dem nachfolgenden Heizkörper steht eine höhere Vorlauftemperatur an, sodass er mehr Wärme abgibt als berechnet. Das Thermostatventil wird auch diesen Heizkörper drosseln oder gar ganz schließen, wodurch sich der Effekt wie eine Kettenreaktion im ganzen System auswirkt.
Die hohe Heizwassertemperatur führt zur Überversorgung und damit zu einer hohen Rücklauftemperatur in der Ringleitung. Das verursacht höhere Wärmeverluste bzw. steigende Heizkosten. Jede Veränderung des Durchflusses an nur einem Heizkörper hat damit gravierende Folgen sowohl in hydraulischer Hinsicht, dem heiztechnischen Verhalten sowie den regelungstechnischen Möglichkeiten. Da die Pumpe durchgängig auf der eingestellten Stufe läuft, um die berechnete Wärmeleistung in Form des Volumenstromes (konstanter Ringmassenstrom) sicherzustellen, erhöhen sich zwangsläufig die Stromkosten.

Einrohrsystem mit selbstregelnder Pumpe
Aus der Tatsache, dass durch die Ringleitung immer der gleiche Volumenstrom fließt, der dem Wärmebedarf aller angeschlossenen Wärmeverbraucher entspricht, kann der Einbau einer sich selbstregelnden Pumpe nicht ohne Weiteres erfolgen. Wenn Pumpen neuerer Bauart wie Hocheffizienzpumpen eingebaut werden sollen, müssten sie über die Differenz der Temperatur „Vorlauf zum Rücklauf“ geregelt werden.
Ist die Rücklauftemperatur nur unwesentlich niedriger als die Vorlauftemperatur des in die Heizkörper einströmenden Wassers, wird die Drehzahl der Pumpe verringert, wodurch sich der Volumenstrom durch die Anlage entsprechend reduziert. Damit können die Stromkosten der Pumpe um bis zu 80 % verringert werden.

Einrohrsystem mit Brennwertgerät
Im Teillastbetrieb passt sich die Rücklauftemperatur der Vorlauftemperatur immer mehr an, bzw. der Temperaturunterschied bei geringem Wärmebedarf ist nur sehr gering. Deshalb können moderne Wärmeerzeuger wie Brennwertgeräte und Wärmepumpen, die niedrige Rücklauftemperaturen erfordern, nicht effizient oder überhaupt nicht zur Anwendung kommen.

Einrohrheizungen optimieren
Nach dem hydraulischen Abgleich ist das Dämmen des Leitungssystems von besonderer Bedeutung. Wird keine Wärme benö­tigt, gleicht sich der Rücklauf an die hohen Vorlauftemperaturen an, wodurch sich der Wärmeverlust durch das Leitungssystem erhöht. Hier ist eine konsequente Wärmedämmung notwendig. Eventuell kann auch mithilfe eines Raumthermostates über die Referenztemperatur eines Raumes die gesamte Anlage ein- oder ausgeschaltet werden. Dies hat jedoch zur Folge, dass die weiteren Räume in Abhängigkeit des Referenzraumes unbeheizt bleiben.
Letztlich ist ein konsequenter Umbau eines Einrohrsystems in ein Zweirohrsystem die einzige Möglichkeit, die Nachteile an Komfort und Regelbarkeit anzugleichen und die Verwendung moderner Heizsysteme zu erreichen. Ein derartiger Umbau bedeutet in den meisten Fällen den Austausch der kompletten Heizungsanlage. In mehrstöckigen Gebäuden können die Einrohrsys­teme jedoch auch nach und nach auf Zweirohrsysteme umgebaut bzw. beide Systeme parallel genutzt werden. Der hydraulische Abgleich ist jedoch noch aufwendiger.
Einrohrheizsysteme werden quasi nicht mehr gebaut. Sie sind jedoch als Bestandsanlagen besonders in Plattenbauten der 1960er-, 1970er- und 1980er-Jahre noch weit verbreitet.

 


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