IKZ-HAUSTECHNIK, Ausgabe 1/1998, Seite 48 ff.


HEIZUNGSTECHNIK


Unterschiedlicher Anschluß bei Raumheizkörpern

Dipl.-Ing. Frank Mattioli

Durch die Prüfung von Raumheizkörpern nach DIN EN 442 erhält man Leistungswerte, die bei Normeinbau und Normanschluß in der Prüfkabine gelten. Diese unter Normbedingungen gemessenen Leistungswerte sind als Basisdaten für die Auslegung zugrundezulegen. Außerdem eignen sie sich zum Vergleich der Heizkörper untereinander.

Als normkonformer Einbau eines Heizkörpers bei der Prüfung nach DIN EN 442 gilt, wenn Vor- und Rücklaufleitungen gleichseitig mit obenliegendem Vorlauf angeschlossen sind. In der Praxis können Heizkörper aber in unterschiedlicher Weise installiert werden (Bild 1). In Ausnahmefällen ist dies auch bei der Prüfung erlaubt, zum Beispiel, wenn bei einem Konvektor kein gleichseitiger Anschluß möglich ist oder wenn ein Heizkörper ein übermäßig großes Längen-/Höhenverhältnis aufweist, also wenn es sich um einen sehr langen und niedrigen Heizkörper handelt

Bild 1: Mögliche Anschlußarten von Heizkörpern.

Gleich- oder wechselseitiger Anschluß

Häufig werden in der Praxis entgegen den Prüfbedingungen mit gleichseitigem Anschluß Raumheizkörper wechselseitig mit obenliegendem Vorlauf in das Rohrnetz eingegliedert. Grund hierfür sind

- zum einen die bereits vorhandenen Anschlußleitungen, die genutzt werden sollen oder

- zum anderen die vorherrschende Meinung, daß durch gleichseitigen Anschluß ab einer gewissen Baulänge Minderleistungen zu erwarten sind, welche es durch wechselseitigen Anschluß zu vermeiden gilt.

Um die vorherrschende Meinung zu überprüfen und gegebenenfalls zu dokumentieren, wurden bei der Buderus umfangreiche Untersuchungen durchgeführt, mit dem Ergebnis, daß bis zu einer Heizkörperbaulänge von drei Metern keine wesentlichen Unterschiede in der Wärmeabgabe zu erwarten sind, egal ob die Heizkörper gleichseitig oder wechselseitig angeschlossen werden.

Die Ergebnisse der Messungen sind für verschiedene Heizkörperarten in Tabelle 1 wiedergegeben. Die Ergebnisse sind besonders bei Verwendung in integrierten Ventilgarnituren wichtig, denn diese Heizkörper weisen zwangsläufig immer gleichseitigen Anschluß auf (Bild 2). Bei richtiger Auslegung des Thermostatventils sind bis zur maximalen handelsüblichen Baulänge von drei Metern keine Leistungsminderungen zu erwarten.

Bild 2: Fertigheizkörper mit integrierter Ventilgarnitur.

Reitende Anschlüsse

Gewisse einkalkulierbare Leistungsminderungen bei Raumheizkörpern treten auf, wenn diese reitend, z.B. mit wechselseitigem unten angeordneten Vor- und Rücklauf, angeschlossen sind (Bild 1). Bei modernen Flachheizkörpern ist mit Leistungsminderungen entsprechend Tabelle 2 zu rechnen; für andere Heizkörper sind Leistungsminderungen von 10 bis 15% zu erwarten. Bei Gliederheizkörpern können allerdings mit den zu montierenden Anschlußstopfen Stauscheiben eingeschraubt werden. Diese Stauscheiben sind so angeordnet, daß die Leistungsminderung kompensiert wird.

Die optischen Vorteile eines "reitenden" Anschlusses können auch erzielt werden, wenn innerhalb des Heizkörpers der Vorlauf, z.B. durch eine integrierte Ventilgarnitur (Bild 2) nach oben geführt wird. In diesem Fall entstehen keine Unterschiede zum oberen Vorlaufanschluß.

Bild 3: Falsch angeschlossene Heizkörper mit unterem Vor- und oberem Rücklaufanschluß.

Unterer Vor- und oberer Rücklauf

Werden Heizkörper mit unterem Vor- und oberem Rücklauf (Bild 3) angeschlossen, so ist die Leistungsabgabe des Heizkörpers völlig unkalkulierbar. Eine derartige Anschlußweise kann nur aus Versehen hervorgerufen werden, z.B. wenn Vor- und Rücklauf, entweder am Heizkörper selbst oder am Verteiler vertauscht worden sind. Derartige Fälle treten in der Praxis immer wieder auf.

Um gesicherte Leistungswerte zu erhalten, wurden auf dem Buderus- Heizkörperprüfstand umfangreiche Versuche durchgeführt. Hierzu wurden fertiglackierte Flachheizkörper "Plan" in den Typen 11, 22 und 33 sowohl gleich- als auch wechselseitig mit unterem Vorlauf und oben angeschlossenem Rücklauf gemessen und den unter Normaufstellung ermittelten Werten gegenübergestellt (Tabelle 3). Es zeigt sich, daß Minderleistungen zwischen 42 und 49% bei vertauschten Anschlüssen auftraten.

Tabelle 1: Leistungsdifferenzen von gleichseitigem zu wechselseitigem Anschluß bei Normheizmittelstrom

Heizkörper
(Typ)

Länge

Höhe

Längen-/
Höhen-
Verhältnis

Leistungs-
differenz

Exponent der
Heizkörperkennlinie

 

mm

mm

 

%

gleichseitig

wechselstg.

Gußradiator nach DIN 4703

3000

430

6,98

-0,3

1,28

1,22

Stahlrohrradiator nach DIN 4703

2990

300

9,97

-1,2

1,30

1,27

Flachheizkörper Typ 11

3000

350

8,57

+1,4

1,34

1,33

Flachheizkörper Typ 30

3000

350

8,57

-0,8

1,28

1,32

 

Tabelle 2: Leistungen an Flachheizkörpern bei Normheizmittelstrom und reitendem Anschluß ohne Stauscheibe

(Typ)

Länge

Höhe

Längen-/
Höhen-
Verhältnis

Leistungs-
differenz

Exponent der
Heizkörperkennlinie

 

mm

mm

 

%

gleichseitig

"reitend"

22

2400

350

6,85

-0,8

1,33

1,22

22

2400

500

4,80

-2,8

1,34

1,27

22

1000

600

1,66

-5,3

1,30

1,26

22

1000

900

1,11

-5,0

1,31

1,29

10

400

900

0,45

-11,7

1,31

1,17

21

400

900

0,45

-5,8

1,27

1,26

22

400

900

0,45

-7,6

1,30

1,25

33

400

900

0,45

-10,8

1,30

1,28

Eine weitere Frage galt während der Versuche der Auswahl der Ventile, d.h. wie durch ein geeignetes Ventil für den "Rücklaufanschluß" (umgekehrte Anströmung des Ventilkegels) die Heizkörperleistung beeinflußt werden kann. Es stellt sich zum einen heraus, daß durch das Ventil die Wärmeleistung nicht beeinflußt wird. Andererseits zeigte sich aber auch, daß spezielle Ventile auch bei umgekehrter Anströmung nicht "klopfen" und hydraulisch voll funktionsfähig waren.

Ähnliche Leistungsminderungen bei vertauschten Vor- und Rücklaufanschlüssen wurden bereits im Jahr 1959 an Gliederheizkörpern in Frankreich gemessen. Gegenüber dem oberen Vorlaufanschluß wurden bei unterem Vor- und oberem Rücklaufanschluß etwa 18% Leistungsminderung bei wechselseitigem und etwa 22% bei gleichseitigem Anschluß ermittelt.

Die Erklärung der Leistungsminderungen liegt in der Wasserströmung innerhalb des Heizkörpers. Während beim oben angeschlossenen Vorlauf das wärmere Vorlaufwasser sich im Heizkörper gleichmäßig oben in Heizkörperlängsrichtung (Baulänge) einschichtet und mit Abkühlung über der ganzen Heizkörperfläche nach unten zum Rücklauf strömt, steigt es beim unteren Vorlaufanschluß sofort im Heizkörper nach oben. Hier wird dann ein Großteil des warmen Vorlaufwassers gleich wieder mit dem Rücklauf abtransportiert. Nur ein kleiner Teil des warmen Vorlaufwassers initiiert eine Walze als Sekundärströmung im restlichen Heizkörper. Diese Sekundärströmung ist jedoch wesentlich kälter als der Vorlauf und beeinflußt die mittlere Heizkörpertemperatur negativ.

Bild 4: Senkrechter (90 gedrehter) Einbau von Flachheizkörpern mit unterschiedlichen Anschlußarten.

Senkrechter (gedrehter) Einbau von Flachheizkörpern

Neben den möglichen unterschiedlichen Anschlußarten und den damit veränderlichen Heizkörperleistungen können auch die Montageanordnungen bei Flachheizkörpern von den Normbedingungen abweichen. So trifft man vereinzelt senkrecht eingebaute Flachheizkörper an, bei denen der Heizkörper im Vergleich zu den Normbedingungen um 90 gedreht wurde. Das heißt, die ursprüngliche Baulänge des Heizkörpers wird zur Bauhöhe; die Bauhöhe wird zur Baulänge (Bild 4).

Die Gründe für eine solche Montage können unterschiedlich sein. Zum einen können die Platzverhältnisse zur derartigen Überlegungen führen, zum anderen versucht man innerhalb eines Bauobjektes ausschließlich mit Flachheizkörpern auszukommen. Sicher, für die gewünschte Montagesituation lassen sich besser Heizwände oder Stahlröhrenradiatoren einsetzen, die in den Abmessungen oftmals bis zu drei Metern Bauhöhe verfügbar und lieferbar sind.

Aber all jene, die den kompletten Bauabschnitt mit Flachheizkörper ausrüsten und "nur" an einer Stelle einen sehr hohen und in der Baulänge kurzen Heizkörper benötigen, werden eventuell schon mal mit dem Gedanken gespielt haben, einen Flachheizkörper zu diesem Zweck zu verwenden. Die Vorteile des günstigen Preis-/Leistungsverhältnisses und der sehr schnellen Verfügbarkeit von Flachheizkörpern - denn Flachheizkörper werden in den gängigen Abmessungen bei jedem Händler lagermäßig bevorratet - werfen auf der anderen Seite bei einer derartigen Montageanordnung zwei wesentliche Fragen auf:

1. Wie verhält sich die Heizkörperleistung, d.h. kann man die im Katalog ausgewiesenen Leistungen zum Ansatz bringen?

2. Wie befestigt man die Flachheizkörper in diesem Fall an der Wand?

Während bei der Frage 2 jedem Handwerker spontan einige Lösungen einfallen dürften (die bereits gesehenen Montagen solcher senkrecht installierten Flachheizkörper beweisen dies), gestaltet sich die Beantwortung der ersten Frage schwieriger. Hier dürften wohl selbst "alten Hasen" der Heizungsbranche Schätzungen schwerfallen.

Tabelle 3: Ergebnisse der Leistungsmessung bei unterem Vorlauf- und oberem Rücklaufanschluß an Flachheizkörpern

Heizkörper-Typ

Basis (Normalleistung)

Leistungsdifferenzen bei unterem Vorlauf und oberem Rücklauf in [%]

 

 

Anschluß gleichseitig

Anschluß wechselstg.

Plan Typ 11 500/1000

100%

-48,7

-45,9

Plan Typ 22 500/1000

100%

-47,6

-41,8

Plan Typ 33 500/1000

100%

-47,1

-44,8

 

Tabelle 4: Ergebnisse der Leistungsmessung bei senkrechtem (90 gedrehtem) Einbau von Flachheizkörpern

Heizkörper-Typ

Basis (Normalleistung und Normanschluß)

Leistungsdifferenzen bei 90 gedrehtem Flachheizkörper in [%] bei Anschluß

 

 

gleichseitig,
Vorlauf oben

wechselseitig,
Vorlauf
oben

reitend,
Vorlauf unten

Solido Typ 10 500/1800

100%

-8,0

-10,0

-21,3

Plan Typ 10 500/1800

100%

-7,2

-6,4

-20,4

Solido Typ 20 500/1800

100%

-15,2

nicht
gemessen

nicht gemessen

Solido Typ 22 500/1800

100%

-55,1

-54,6

-58,8

Daher haben die Techniker solche Einbausituationen auf dem Heizkörperprüfstand nachempfunden (siehe Bild 4) und entsprechende Leistungsmessungen durchgeführt. Die Ergebnisse dieser Messungen sind in Tabelle 4 aufgeführt. Eine Vermutung hat sich hierbei bestätigt. Die Minderleistung für Flachheizkörper mit geringerem Konvektionsanteil (Typ 10) ist kleiner als bei Flachheizkörpern mit Konvektionsschächten (Typ 22).

Während beim Typ 10 Minderleistungen von 10 bis 20% zu berücksichtigen wären, so steigen diese beim Typ 22 auf über 50% (das heißt, mehr als die Hälfte der registrierten Normleistung!) an. Von einem senkrechten Einbau von mehrreihigen Flachheizkörpern ist daher abzuraten. Eine senkrecht installierte einreihige Platte ohne Konvektionsschächte mit wechselseitigem Anschluß, Vorlauf oben, wäre eine denkbare Alternative zu Heizwänden. Die hier zu erwartenden Minderleistungen von ca. 2 bis 8% können unter Umständen in der Planungsphase berücksichtigt werden.

Einbau von Flachheizkörpern in gekoppelter Form

Bei der Installation von Flachheizkörpern vor allem im Rahmen der Altbausanierung treten Einbausituationen auf, bei denen die Montage der Heizkörper nur abweichend von den bereits genannten Anschlußarten möglich ist. So stelle man sich zum Beispiel eine Fachwerkhaus-Sanierung vor, wo aufgrund des Fachwerkes nur Heizkörperlängen von kleiner einem Meter möglich, allerdings Heizkörperleistung und somit -längen von weitaus größer einem Meter notwendig sind. Der Rohrleitungsführung für Vor- und Rücklaufleitung sind auch Grenzen gesetzt, so daß nur einer der beiden Heizkörper angeschlossen werden kann! Das Heranführen der Vor- und Rücklaufrohre zum zweiten Heizkörper ist nicht möglich, so daß man beide Heizkörper koppeln möchte (siehe Bild 5).

Bild 5: Einbausituation von zwei gekoppelten Flachheizkörpern.

Aufgrund der sich ändernden Widerstandsverhältnisse bezüglich der Hydraulik stellt sich die Frage, wie sich die Heizkörperleistungen verhalten. Lassen sich die Einzelleistung der beiden Flachheizkörper zu einer Gesamtleistung addieren oder sind Minderleistungen zu berücksichtigen?

Zur Beantwortung dieser Frage wurden zwei Flachheizkörper Solidoflux, Typ 22, Bauhöhe 600 mm und Baulänge je 1 Meter miteinander in Reihe gekoppelt. Die ermittelten Leistungsdaten wurden mit der Gesamtleistung der beiden Einzelflachheizkörper verglichen. Die während der Messungen gedämmten Verbindungsleitungen wurden in Zoll und Länge ca. 130 mm ausgeführt. Auffällig hierbei war der Einfluß der Anschlußart "gleich- oder wechselseitig". Beim gleichseitigen Anschluß am ersten der hintereinander gekoppelten Flachheizkörper Solidoflux, mit Vorlauf oben und Rücklauf unten, wurde eine Minderleistung von 8% gegenüber der einzeln gemessenen Gesamtleistung der beiden Heizkörper (addiert) festgestellt. Im Gegensatz dazu wurde bei einem wechselseitigen Anschluß - Vorlauf / oben am ersten Flachheizkörper; Rücklauf / unten am zweiten Heizkörper - nur eine geringfügige Minderleistung von 1,3% ermittelt.

Ähnliche Verhältnisse lassen sich bei Gliederheizkörpern erwarten, so daß sich pauschal prognostizieren läßt, daß bei zwei hintereinander gekoppelten Heizkörpern und gleichseitigem Anschluß eine Minderleistung von ca. 8 bis 10% zu erwarten, bei wechselseitigem Anschluß die Leistungsminderung fast zu vernachlässigen ist.


*) Dipl.-Ing. Frank Mattioli, Bereich Produkt-Management, Buderus Heiztechnik GmbH, Wetzlar.


B i l d e r : Buderus Heiztechnik GmbH, Wetzlar


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