Wie sollte die Wärmeverteilung im Idealfall aussehen?
Je simpler desto effizienter
Die Gesamtsystemhydraulik so einfach wie möglich konstruieren, um eine effiziente und materialschonende Betriebsweise der Wärmepumpe zu realisieren.
Es braucht bei Niedrigsttemperaturflächenwärmeverteilung eigentlich keine, bzw. ist mit wenig Einzelraumregelung (ERR) auszukommen - wird das beachtet, sind Überströmventile und Pufferwasserspeicher im Hausheizkreis definitiv überflüssig!
Bei einem Neubau sollten logischerweise keine "normalen" Heizkörper im System integriert werden, sondern ausschließlich mit niedrigstem mittleren Heizwassertemperaturniveau zu fahrende wasserführende Austauschflächen an Boden, Wänden und Decken in den einzelnen Räumen installiert werden!
Nicht zu vergessen, dass generell unbedingt der TA (https://www.haustechnikdialog.de/SHKwissen/2711/Thermischer-Abgleich) so optimal wie möglich durchzuführen ist!
flow30 - neuer Standard für Heizflächenauslegung
Entsprechender Einstieg in das Thema am besten in folgend verlinktem Thread im HtD.
https://www.haustechnikdialog.de/Forum/t/248977/flow30-neuer-Standard-fuer-Heizflaechenauslegung
Ideale Bedingungen
Ideale Bedingungen sind bei Flächenwärmeverteilungen (Fußboden-, Wand-, Deckenheizung) zu realisieren, wenn bei Bau dieser Systeme folgend beschriebenes berücksichtigt wird:
1.) geringer Druckverlust im Gesamtsystem
* möglichst große Rohrquerschnitte nutzen (min. DN25 für die Leitungen zum Verteiler, 17x2 Rohr für die FBH) * mit möglichst wenig "aequivalenter Länge" planen (z.b. weite Bögen) * die Längen bzw. Druckverluste der Einzelkreise sollten ziemlich identisch sein * möglichst mit totraumfreie Rohrverbindungen realisieren
2.) möglichst niedrige mittlere Heizwassertemperaturen (Entsprechende Bauart, Auslegung und Betriebsweise vorausgesetzt!)
* durch möglichst große Flächenbelegung * enge Verlegesabstände der Rohre in den Heizflächen
Jeder Quadratmeter ist wertvoll ...
... gerade im Bad ... da soll's natürlich besonders angenehm sein!
Daher sollte man logischerweise auch die Fläche unter der Wanne nicht auslassen!
Zusätzliche Wärmeaustauschflächen können z.b. auch als ...
Wandheizungsdusche ← Link zur Fotostrecke
... generiert werden!
Bei Sanierung des Bades anstatt dem Handtuchheizkörper eine Wandheizung installiert: Klick 👉 [1]
Sehr intelligente Lösung: die massive Betoninnentreppe als Wärmeaustauschkörper aktiviert ... siehe:
https://www.haustechnikdialog.de/Forum/t/186910/EFH-Grabenkollektor?page=2
Auslegungstabelle für Flächentemperierung
Download Excel-Template: ◎ Originalversion von HFrik → Heizungstabelle_v20.xlsx (inkl. Gebäudesimulation) ◎ Mit individueller Heizkreis-Spreizung/-Drosselung von ubiwan → Heizungstabelle_v22.xlsx (ohne Gebäudesimulation)
Berechnungsbausteine
→ Berechnung der Lüftungsströme
→ Berechnung der raumweisen Heizlast
→ Auslegung von Flächenheizungen
→ Auslegung von Heizkörpern
Raumweise Heizlast
Die Raumweise Heizlast besteht aus inneren-, äußeren- sowie Lüftungswärmeverluste. Damit wird die benötigte Heizleistung eines Raumes bestimmt, diese muss mindestens so groß wie die Heizlast sein. Falls diese bereits vorliegt, könnt ihr die Werte in der Eingabetabelle eintragen.
Ansonsten könnt ihr die Heizlast für jeden Raum einzeln berechnen. Die Parameter in Daten_RaumwHeizlast eingeben, dann eines der vorbereiteten Blätter pro Raum. Folgendes solltet Ihr zur Hand haben:
- Normaußentemperatur: auf dieses "worst case" Szenario wird das Gebäude ausgelegt. Bekommt ihr aus dieser Karte.
- U-Werte der einzelnen Gebäudebauteile, also Fenster, Dach, Bodenplatte, (Außen-)Wände. Eine gute Hilfe gibt Ubakus und ist für Privatanwender kostenlos.
- Grundriss eures Gebäudes mit allen Maßen. Es müssen alle Flächen nach außen und zu Nachbarräumen bestimmt werden, durch die eine Wärmeübertragung statt findet. Im Dach entsprechend die schrägen Flächen nehmen. Vergesst nicht die Bodenplatte, Zwischendecke oder Seitenflächen von Dachgauben. Man nimmt bei Außenflächen stets die äußere Kante der Ecke.
Auslegungshinweise in aller Kürze
- Für Erstauslegung: Fußbodenheizung mit 3K, Heizköerper mit 5 K Spreizung auslegen.
- "Typischer VA für FBH: Wohnräume 15 cm, Bad 10 cm. Weniger als 10 cm bringt kaum Mehrleistung.
- Heizkreislänge für FBH soll 100 m nicht überschreiten.
- Zu kurze Heizkreise vermeiden (< 40 m) wg. Kurzschlussgefahr - führt zu geringem Durchfluss und somit geringer Heizleistung. Evtl. den Flur in den Nachlauf vom kleinen WC hängen. Ideal: alle Heizkreise mit ähnlicher Länge (z.B. 60...80 m)"
- Bestand: bei bereits vorhandenen FBH / HK können diese, zur Erreichung von jew. ca. 100% Deckungsgrad, ggf. im Durchfluss gedrosselt werden, hierzu eine individuelle Spreizung eingeben.
- Bei geringerer Spreizung als 3K (FBH) / 5K (HK) ist die Mehrleistung nur gering. Es kann allerdings zu Geräuschen durch erhöhten Volumenstrom und Nachteile wegen thermischen Kurzschluss kommen.
- Typischer Durchfluss: FBH 0,2…3,0 l/min, Heizkörper 10...150 l / h (Einstellbereich Tacosetter)
- Ziel ist eine Niedrige VL-Temperatur. Wenn ihr diese schrittweise absenkt, kann es sein dass die Heizleistung eines Raumes nicht mehr ausreicht für die Heizlast, das ist der sogenannte "kritische" Raum. Probiert dann kleinere VA für die FBH, oder größere Heizkörper (Typ33), oder ob man einen Heizkörper mit einer Decken-/Wandheizung ergänzen kann. Manchmal müssen in Bestandsgebäuden nur in einigen Räumen neue HK eingebaut werden.
Eine Anleitung und Änderungshistorie findet ihr auf dem ersten Tabellenblatt
Warum spielt die Länge der einzelnen Flächenheizungskreise eine so große Rolle?
Man muss 2 Dinge beachten.
1. die Länge des Kreises. Je länger der Kreis, desto höher der Druckverlust, desto weniger Durchfluss bei gegebener Pumpenleistung. Durch ähnlich lange Kreise fließt also erstmal ähnlich viel Wasser.
2. Die Leistung des Kreises. Diese kann durch Verlegeabstand, Bodenbelag, Raumtemperatur etc. stark unterschiedlich sein.
Für eine bestimmte Leistung ist wiederum ein definierter Volumenstrom nötig, wenn sich eine vorgegebene Spreizung einstellen soll (die ja durch die definierte VLT/RLT vorgegeben ist). Beispiel: Der Kreis soll 100 Watt liefern, bei einer Spreizung von 3 Grad: 100 / 60 / 1,16 /3 = 0,56l/min.
Solange nun die längeren Kreise eine kleinere Leistung liefern sollen als die kürzeren, ist alles in Butter, da sie ja durch den höheren Druckverlust automatisch weniger Wasser bekommen.
Soll ein langer Kreis aber eine hohe Leistung haben, so braucht er ja viel Wasser trotz hohem Druckverlust! Ergo: Für diesen Kreis müssen wir die Umwälzpumpe hochdrehen, um mehr Druck zu bekommen. Dadurch müssen wir alle anderen Kreise stärker drosseln. Genau das versucht man durch vernünftige Auslegung zu vermeiden, da es unnötig Pumpenstrom kostet - für die Ewigkeit.
AUCH DRAN DENKEN: Im Bereich der Etagenheizkreisverteiler ist's häufig am wärmsten ... diese Bauteile sollten daher nicht unbedingt in Räumen installiert werden, die einen geringen Wärmebedarf haben ... sinniger ist's diese beispielsweise im Bad zu platzieren!
Innendurchmesser der Fittings beachten!
Bei vielen Systemen von verschiedenen Herstellern sind durch extreme Querschnittsreduzierungen in den Fittings hohe Volumenstromverluste gegeben. Daher sollte darauf geachtet werden, dass möglichst wenige Fittings verwendet werden und diese dann entsprechend großzügige Innendurchmesser haben, idealerweise identisches Innenmaß vom verwendeten Rohr!
Bei Kupferleitungen eignen sich bestens Kapilarlötfittings, oder z.b. auch diese Kupferschraubfittings.
Bei Mehrschichtverbundrohr ist z.b. gut geeignet das System mit Schiebehülsentechnik: http://www.ivt-austria.com
Strömungsoptimierte Verteilung
Bei der Anbindung der einzelnen Heizkreise ist z.b. möglich, dass einfache 1" Verteilerrohre mit 3/4" Eurokonus-Abgängen in den Etagen für die Zusammenführung von bis zu sechs DN 12mm Einzelheizkreisen (bei Vor- und Rücklauf min. DN25mm) benutzt werden. Bei mehr als 6 Einzelheizkreisen sollte entsprechend größerer Innendurchmesser bei Vor- und Rücklauf benutzt werden.
An den Abgängen dieser simplen Verteilerrohre ist entweder in Vor- oder in Rücklauf pro Einzelheizkreis z.b. je ein Tacosetter-Rondo zu montieren, an dem der Volumenstrom präzise justiert werden kann und gleichzeitig der Heizwasserdurchsatz im jeweiligen Einzelheizkreis in l/min. abgelesen werden.
Der Wasserdurchsatz in den Einzelheizkreisen ist eigentlich mit den Volumenstromeinstellungen komplett auf Null zu stellen, aber wenn auch "das andere Ende" der einzelnen Kreise "abgestellt" werden soll, wäre das z.b. bei Verwendung von mit Handregulierventilen ausgestatteten Verteilerrohren denkbar.
Dabei sollte aber beachtet werden, das dann mit den Handregulierventilen unter Umständen unnötige Volumenstrombehinderung resultiert.
Keine Einzelraumregelung
Bzgl. ERR ist u. a. auf folgend verlinkter Seite sehr gut verständlich zusammengefasst:
https://www.heizungsbetrieb.de/de/err.html 👈 Link!
"... um eine optimale Betriebsweise der Wärmepumpe zu gewährleisten, sollte bei einer Fußbodenheizung keine Einzelraumregelung eingebaut werden.
Die Fußbodenheizung verfügt über einen natürlichen bzw. physikalisch begründeten Selbstregeleffekt:
Vor allen regeltechnischen Einrichtungen greift bei einem Heizsystem mit niedrigen Heizflächentemperaturen, z. B. Fußbodenheizungen, ein physikalischer Effekt, der die Leistungsabgabe reguliert. Die Leistungsabgabe einer Heizfläche in den Raum erfolgt nahezu proportional zur Temperaturdifferenz zwischen Heizflächentemperatur und Raumtemperatur.
In einem nach gültiger Energieeinsparverordnung gedämmten Wohngebäude liegt die Fußbodentemperatur bei einer Fußbodenheizung im Mittel während der Heizperiode bei ca. 23°C. Da die Temperaturdifferenz zwischen der Oberfläche des Fußbodens und des Raumes sehr gering ist, reduziert sich die Leistungsabgabe der Fußbodenheizung im erheblichen Maße bei einem Anstieg der Raumlufttemperatur. Steigt z. B. die Raumlufttemperatur bei einer Fußbodenoberflächentemperatur von 23°C aufgrund der Sonneneinstrahlung im Raum von 20°C auf 21°C, so reduziert sich die Wärmeabgabe um ein Drittel.
Umgekehrt hat die Absenkung der Raumtemperatur einen Anstieg der Leistungsabgabe zur Folge. Der Selbstregeleffekt der Fußbodenheizung erfolgt unabhängig von regeltechnischen Anlagen und zeitgleich mit veränderten Raumtemperaturbedingungen. Damit ist die Grundlage für ein behagliches Raumklima geschaffen.“ (Quelle: Bundesverband Flächenheizung e.V.)
Jedem ist sicherlich klar, dass ein ordentlicher TA (https://www.haustechnikdialog.de/SHKwissen/2711/Thermischer-Abgleich) gemacht werden muss!
Ein relativ einfach nachvollziehbare Beschreibung ist dazu unter anderem auf folgend verlinkter Seite zu finden.
https://www.haustechnikdialog.de/Forum/p/3246266
Auch im Neubau ohne ERR ...
Zu einer interessanten Diskussion im HtD-Forum, bei der es sich um die Befreiung von der Einzelraumregelung dreht, geht's direkt per folgendem Link:
https://www.haustechnikdialog.de/Forum/p/2690088
Basiswissen Fußbodenheizung richtig auslegen!
Eine ausdruckbare Vorlage
... wie es z.b. im Bad vor dem Einbau von Wanne und Dusche am besten aussehen sollte: !!! Ist hier Verlinkt !!!
Eine sehr gute Erklärung
... auf dieser Seite ...
Bildquelle: http://www.klima-innovativ.de