Wärmezähler

Funktion und Einbaufehler aus der Praxis

Dipl.-Ing. (FH) Dirk Breuling*

Die Wichtigkeit des korrekten Einbaus von Wärmezählern wird häufig unterschätzt. In dem folgenden Fachbeitrag erklärt der Autor die Grundlagen der Funktionsweise eines Wärmezählers, weist auf die häufigsten Einbaufehler in der Praxis hin und zeigt auf, dass dem Bauteil Wärmezähler mehr Aufmerksamkeit geschenkt werden sollte.

Kompaktwärmezähler (u.) und Splittgerät (o.) mit angeschlossenen Temperaturfühlern und Volumenmessteil.

Zur Messung des Wärmeverbrauchs von Heizkreisen (Heizkörper, Fußbodenheizung, etc.) werden Wärmezähler benötigt. Sie bestehen immer aus folgenden Komponenten:

Durchflusssensor (auch Volumenmessteil oder Wasserzähler genannt),

Temperaturfühlerpaar (Vorlauf- und Rücklauffühler),

Elektronisches Rechenwerk.

Vereinfacht ausgedrückt berechnet das Rechenwerk aus den Größen "Durchfluss" und "Temperaturdifferenz" die Wärmemenge nach folgender bekannter Formel:

Wärmemenge [kWh] = 1,163 · Volumen [m³] · Temperaturdifferenz [°C].

Der Temperaturfühler reicht hier nicht bis zur Mitte der Rohrachse.

Häufig sind Temperaturfühlerpaar und Durchflusssensor fest mit dem Rechenwerk verbunden. Man spricht dann von einem Kompaktwärmezähler. Bei einem Splittgerät dagegen können der Durchflusssensor und/oder die Temperaturfühler an einer Klemmleiste des Rechenwerkes aufgeklemmt werden.

Einbau im Primärkreis.

Zum Einsatz kommen überwiegend mechanische Zähler. Der Durchflusssensor besteht aus einem Flügelrad (Einstrahl- und Mehrstrahlzähler) oder bei größeren Zählern aus einem Turbinenrad (Woltman-Zähler). Darüber hinaus kommen auch Ultraschallzähler immer häufiger zum Einsatz.

Einbau im Sekundärkreis.

Einbauregeln

Wichtig ist, dass sich alle Komponenten (Temperaturfühler und Durchflusssensor) im selben Heizkreis befinden (Gleichkreisregel).
Die Temperaturfühler müssen richtig platziert sein und mindestens bis zur Rohrmitte reichen.
Eine Verlängerung des Fühlerkabels ist nicht zulässig.
Verkrustungen an den Tauchhülsen beeinträchtigen die korrekte Temperaturmessung. Deshalb ist bei der Montage der Wärmezähler unbedingt darauf zu achten, genügend Absperrvorrichtungen vorzusehen, damit die Tauchhülsen beim Eichaustausch problemlos ohne Entleerung der Anlage gewechselt werden können.
Der Einbau der Fühler sollte nie direkt nach einem Mischventil oder vor einer Pumpe erfolgen, da es hier zu Temperaturschichtungen im Rohrquerschnitt kommt. Grundsätzlich sind direkt tauchende Fühler Tauchhülsen vorzuziehen.
Keinesfalls kann der Temperaturfühler nur an das Rohr angelegt werden oder in eine Tauchhülse mit größerem Innendurchmesser geschoben werden. Die Messungen sind dann unbrauchbar.
Bei großen Durchflüssen (ab Nenndurchfluss Qn 15 m³/h) kommen häufig Turbinenradzähler, so genannte Woltmanzähler zum Einsatz. Bei Woltmanzählern ist eine Beruhigungsstrecke von > 5 x Nenndurchmesser (DN) des Rohres einlaufseitig und > 2 x DN auslaufseitig erforderlich. Bei Strömungen mit Drall ist zusätzlich ein Gleichrichter vor dem Zähler erforderlich (z.B. nach einem Rohrkrümmer).
Wärmezähler haben eine definierte Durchflussrichtung, die auf dem Gehäuse des Wärmezählers gekennzeichnet ist. Wird der Wärmezähler falsch herum eingebaut, so ist die Messung unbrauchbar.
Mechanische Wärmezähler dürfen nur waagrecht oder senkrecht eingebaut werden. Schräge Einbaulagen oder der Einbau über Kopf ist nicht zulässig. Bestimmte Zähler sind nur für eine Einbaulage zugelassen. Sie kann dem Typenschild oder der Montageanweisung entnommen werden.

Hier befindet sich das Volumenmessteil jeweils nicht im selben Kreis wie der Vorlauftemperaturfühler. Die Gleichkreisregel ist somit nicht erfüllt, der Einbau ist falsch!

Die richtige Dimensionierung des Wärmezählers

Leider werden Wärmezähler häufig überdimensioniert. Ein Sicherheitszuschlag bei der Auslegung ist nicht nur unsinnig, er verschlechtert auch die Messgenauigkeit. Je größer der Wärmezähler, umso höher seine Fehlermessung.

Das Tauchhülsengehäuse sitzt unmittelbar unter der Decke, der Temperaturfühler konnte deshalb nicht eingeschoben werden und wurde provisorisch mit Hanf außen angebracht. Die Messung ist unbrauchbar.

Tipp: Ein Wärmezähler, der die gleiche Dimension wie die Rohrleitung hat, ist zu groß gewählt. Es sollte mindestens um eine Nennweite kleiner sein.

Diese Tauchhülse ist für ein Thermometer vorgesehen, nicht für den Temperaturfühler eines Wärmezählers. Durch den isolierenden Luftspalt kommt es zu einer fehlerhaften Messung.

Werden mit Wärmezählern Kosten abgerechnet, müssen sie geeicht sein. Die Eichgültigkeit beträgt 5 Jahre. Nach Ablauf der Eichgültigkeit muss der Zähler ausgetauscht werden. Bei der Eichung wird geprüft, ob der Wärmezähler bestimmte Fehlergrenzen einhält.

Hier wurde der Wärmezähler entgegen der Durchflussrichtung eingebaut (siehe Pfeil auf dem Messinggehäuse des Wärmezählers).

Falsche Einbaulage: In dem einen Fall befindet sich der Durchflusssensor auf dem Kopf, in dem anderen Fall ist der Wärmezähler schräg eingebaut.

*) Dipl.-Ing. (FH) Dirk Breuling, Anwendungstechniker bei Minol Messtechnik W. Lehmann GmbH & Co. KG, Leinfelden-Echterdingen.

B i l d e r : Minol Messtechnik W. Lehmann GmbH & Co. KG, Leinfelden-Echterdingen.

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