Sanitär & Wasser | Messen, Steuern, Regeln | 01.03.2019

Hydraulischer Abgleich

Softwaregestützte Heizlastberechnung

Heizungsanlagen arbeiten nur dann effizient, wenn sie korrekt ausgelegt und installiert, aber auch richtig einreguliert und eingestellt sind. An Letzterem mangelt es bei rund 80 % der Heizungs­anlagen in Wohngebäuden. Ein hydraulischer Abgleich schafft Abhilfe. Methoden für den hydraulischen Abgleich gibt es viele. Eine Möglichkeit bieten softwarebasierte Lösungen, die eine Vielzahl von Parametern berücksichtigen. Wie eine solche Software funktioniert und worauf Sie bei der Auswahl achten sollten, erfahren Sie in diesem Beitrag.

  • Das Einstellen des gewünschten Durchflusswertes am voreinstellbaren Thermostatventil erfolgt anhand der von der Software berechneten Werte. Quelle: co2online

  • Kosten-, Ersparnis- und Amortisationsvergleich unterschiedlicher Maßnahmen zur Heizungsoptimierung Quelle: co2online

  • Voraussetzung für eine präzise Berechnung sind unter anderem eine exakte Erfassung aller heizlastrelevanten Raumdaten. Quelle: ZUB Systems

  • Neben den heizlastrelevanten Raumdaten sind Anlagendaten für eine Berechnung unerlässlich. Quelle: Ingenieurbüro Bially

  • Für die Berechnung, die Dokumentation und Ausgabe von Fördernachweisen werden zahlreiche Programme offeriert, bspw. der vereinfachte Abgleich. Quelle: Weka Media

  • Die Bandbreite reicht vom vereinfachten Abgleich, geht über am VdZ-Verfahren A und B orientierte Berechnungsprogramme mit detaillierter raumweiser Heizlastberechnung und Rohrnetzerfassung, … Quelle: co2online

  • … bis hin zu TGA-CAD-Programmen, die eine umfassende Berechnung auch des Rohrnetzes komplexer Anlagen ermöglichen. Quelle: liNear

  • Eng am Optimus-Verfahren orientierte Berechnungsprogramme versprechen eine hohe Ergebnisqualität. Quelle: Hottgenroth/ETU

In den meisten Wohngebäuden sind Heizanlagen hydraulisch nicht optimal eingestellt, was nicht nur zu Komforteinbußen führt, sondern auch zu Energie-Mehrverbrauch. Deshalb wird der hydraulische Abgleich vom Bundesumweltministerium gefördert und verschiedene BAFA- und KfW-Förderprogramme setzen einen hydraulischen Abgleich zwingend voraus. Für neue Heizungsanlagen oder Heizungsmodernisierungen ist ein hydraulischer Abgleich gemäß VOB, Teil C – DIN 18380 sogar vorgeschrieben und auch die Energieeinsparverordnung (EnEV) verlangt den hydraulischen Abgleich. Würde man diese nicht ganz einfache, aber sehr effiziente Maßnahme zur Heizungsoptimierung deutschlandweit konsequent anwenden, könnten jährlich Millionen Tonnen an CO2-Ausstoß vermieden werden. Abgeglichene Heizungssysteme eröffnen zudem Einsparpotenziale zwischen 15 und 20 %. Ein Heizungsabgleich steigert durch behaglichere Raumtemperaturen also nicht nur den Komfort, sondern schont auch das Klima und den Geldbeutel.

Was passiert beim hydraulischen Abgleich?

Bei nicht einregulierten Heizungsanlagen werden zunächst die der Umwälzpumpe nächstgelegenen Heizkörpern heiß, weil das Heizungswasser nach dem hydraulischen Prinzip des geringsten Widerstands durch das Heizsystem strömt. Weiter entfernte Heizflächen werden verzögert und nicht ausreichend versorgt, so dass die entsprechenden Räume nicht genügend warm werden. Das ist meist auf Verteilprobleme innerhalb des hydraulischen Systems zurückzuführen, die sich durch eine hydraulische Einregulierung beheben lassen. Dabei werden für jeden Heizkörper, respektive für jede Flächenheizung zunächst die jeweils passenden Widerstände berechnet und danach von einem Fachmann mit Hilfe eines Spezialschlüssels die Durchflussmenge an voreinstellbaren Thermostatventilen, Differenzdruckreglern oder Strangregulierventilen manuell so eingestellt, dass in die entsprechenden Heizkörper stets die richtige Wassermenge mit der richtigen Temperatur zur richtigen Zeit an den richtigen Ort gelangt und dadurch die Wärme wunschgemäß im Haus verteilt wird.

Voraussetzung für einen exakten hydraulischen Abgleich ist eine softwaregestützte Heizlastberechnung, die je nach Gebäudetyp durch eine aufwendige Rohrnetzberechnung ergänzt werden sollte: Während bei Einfamilien- und kleinen Mehrfamilienhäusern eine Heizlastberechnung mit überschlägiger Rohrnetzerfassung meist ausreicht, ist bei größeren Gebäuden mit komplexeren Anlagen eine möglichst genaue Berücksichtigung des tatsächlichen Rohrleitungsnetzes unerlässlich. Je mehr Gebäude- und Heizsystemdaten berücksichtig werden, desto exakter sind die Ergebnisse. Da im Altbaubestand aufgrund mangelnder Anlagendaten eine präzise Berechnung nicht praktikabel ist, muss man in der Regel auf Näherungsverfahren zurückgreifen. Dafür werden neben Rechenschiebern inzwischen auch Apps offeriert. Daneben gibt es auch gerätebasierende Systeme, die sogar einen automatisierten Abgleich versprechen. All diese Lösungen unterscheiden sich nicht nur in ihrer Funktionsweise und Effizienz, sondern auch im Aufwand, den Kosten und der Genauigkeit. Außerdem wird jede Maßnahme unterschiedlich gefördert.

Welche Methoden und Lösungen gibt es?

Relativ schnell aber ungenau sind analoge Daten- oder Rechenschieber, die es inzwischen auch digital als Apps gibt. Dabei werden auf Grundlage des Gebäudealters, respektive des energetischen Zustands und der Raumgröße und weiterer Angaben die Einstellwerte für die Thermostatventile näherungsweise ermittelt. Zu den hardwarebasierten Abgleichverfahren gehören selbstregulierende Ventile wie beispielsweise „Q-Tech“ von Oventrop oder rechnergesteuerte Lösungen wie „MyWarm“. Bei diesem System ermittelt ein Softwareprogramm mithilfe von an den Heizkörpern angeschlossenen Messgeräten die Heizlast, die optimale Wassermenge und den passenden Volumenstrom. Auch smarte Pumpen wie „Alpha3“ von Grundfos wurden für einen automatisierten hydraulischen Abgleich konzipiert. Diese und weitere Lösungen sind so unterschiedlich, dass sich deren Effizienz kaum miteinander vergleichen lässt (siehe auch: www.co2online.de, Menü: Energie sparen, Heizenergie sparen, Hydraulischer Abgleich, Methoden für den hydraulischen Abgleich). Außerdem sollte man beachten, dass ein korrekter hydraulischer Abgleich stets eine exakte Berechnung der Volumenströme in Abhängigkeit der Heizlast und der installierten Heizflächen voraussetzt.

Wie funktioniert der Abgleich per Software?

Softwarebasierende Lösungen für den hydraulischen Abgleich berücksichtigen eine Vielzahl von Parametern wie Raum-/Gebäude- und Heizsystemdaten, inklusive Rohrnetz-, Heizkörper-, Ventil- und Pumpendaten etc., was die Berechnungsgenauigkeit erheblich steigert. Integrierte Herstellerdatenbanken für Anlagenkomponenten wie Ventile oder Pumpen vereinfachen die Eingabe und sorgen ebenfalls für präzisere Ergebnisse. Auf Grundlage dieser Werte berechnet die Software nach unterschiedlichen Methoden die günstig­sten Werte für die Vorlauftemperatur sowie die Pumpen- und Thermostatventileinstellungen des Heizsystems. Darüber hinaus werden Formulare für KfW- oder BAFA-Fördergeldanträge oder Dokumentationen erstellt. Neben speziell für den hydraulischen Abgleich entwickelten Lösungen wie DanBasic, Optimus Duo, EVEBI Hydraulischer Abgleich und anderen gibt es auch in CAD-Planungsprogrammen für die Haustechnik integrierte Berechnungsprogramme wie DDS-CAD, liNear Analyse Heating oder RUKON-TGA. Diese erfassen sowohl Räume als auch das Heizungsrohrnetz grafisch und ermitteln über integrierte oder aufgesetzte Berechnungsprogramme alle erforderlichen Raum- und Heizungsnetzdaten. Diese Programme setzen allerdings CAD-Kenntnisse voraus und eignen sich insbesondere für große und komplexe Anlagen. Werden diese damit geplant, sind ein hydraulischer Abgleich und andere Berechnungen quasi inklusive. Berechnet werden neben Voreinstellwerten auch Pumpen-Volumenströme, Rohrdimensionen, Druckverluste, Strömungsgeschwindigkeiten und andere Daten.

Welche Berechnungsverfahren zum Einsatz kommen, hängt jeweils vom Programm ab. Das Näherungsverfahren A gemäß VdZ-Fachregel (https://vdzev.de/broschueren/formulare-hydraulischer-abgleich) erlaubt eine Abschätzung der Gebäudeheizlast über das vereinfachte Hüllflächenverfahren gemäß DIN EN 12831, Beiblatt 2. Dieses nutzt ausschließlich die thermische Hüllfläche und deren Wärmedurchgangskoeffizienten zur vereinfachten Bestimmung der Transmissionswärmeverluste, sowie das Nettogebäudevolumen zur Festlegung der Lüftungswärmeverluste. Gewinne durch solare oder interne Wärmequellen werden nicht berücksichtigt. Das Berechnungsverfahren B ermittelt die Heizlast Raum für Raum nach DIN EN 12831. Die Norm legt Verfahren zur Bestimmung der Wärmeverluste über die Gebäudehülle (Transmissionswärmeverluste) und Lüftungswärmeverluste zur Bestimmung der Norm-Heizlast fest. Die Auslegungsheizlast für die beheizten Räume ergibt sich aus der Summe der Norm-Wärmeverluste und der Aufheizleistung. Berechnet wird die Norm-Heizlast unter Berücksichtigung eines Korrekturfaktors für die Aufheizleistung. Bei der Berechnung können Vereinfachungen vorgenommen werden, wie eine U-Wertbestimmung nach Typologie und Baualtersklasse. Einige Programme (z.B. Heizungspaket von Solar-Computer, Optimus Duo von Hottgenroth/ETU mit Zusatzmodul) ermöglichen auch Simulationsrechnungen für vorgegebene Zeitschritte.

Was sollte die Software können?

Konzeption, Einsatzbereiche, Berechnungsverfahren, Ausgaben und Preise der Programme sind sehr unterschiedlich, weshalb man sie vor einer Auswahl vergleichen und dabei auf die folgenden Details achten sollte: Welche Einsatzbereiche deckt die Software ab – den Abgleich von Heizkörpern, Flächenheizungen, Einrohr- und Zweirohr-Anlagen, 3-/4-Leiter-Anlagen, Bestands-/Neuanlagen und gegebenenfalls auch Warmwasser-Leitungsnetze? Ist die Projektgröße gegebenenfalls begrenzt und wenn ja, mit welcher Anzahl der Verbraucher, der Heizkreise, Räume, der Fläche oder Gesamtleistung? Welche Berechnungsverfahren liegen dem Programm zugrunde – das VdZ-Verfahren A und/oder B, Optimus oder gar ein Simulationsverfahren? Werden die Regelwerke DIN EN 12831 Beiblatt 1 und Beiblatt 2 berücksichtigt? Wie werden Räume erfasst – tabellarisch oder grafisch? Muss der U-Wert eingegeben oder kann er berechnet werden? Verfügt das Programm dazu über eine Materialdatenbank oder einen Bauteilrechner? Werden Wärmebrücken berücksichtigt? Können Daten aus der EnEV-, Heiz- oder Kühllastberechnung übernommen werden? Lassen sich Raumdaten mobil per Smartphone- oder Tablett-App erfassen? Verfügt das Programm über einen DXF-, IFC- oder gbxML-Import? Wie wird das Rohrnetz erfasst – überschlägig gemäß Optimus, per tabellarischem oder grafischem Strangschema oder kann es per DXF- oder IFC-Schnittstelle importiert werden? Kann man dabei auf Herstellerkataloge für Ventile, Pumpen, Heizkörper etc. zurückgreifen? Wie werden Heizkörper oder Heizflächen erfasst – nach Bauart oder Typ, den Abmessungen, der Anzahl der Glieder und wird ein Heizkörperexponent berücksichtigt? Lassen sich auch mehrere Heizkörper oder Heizflächen pro Raum erfassen? Was wird berechnet – werden neben den Voreinstellwerten für die Thermostatventile, Differenzdruckregler oder Strangregulierventile auch der Pumpen-Volumenstrom, die Förderhöhe, die Raum-Heizlast, die Vorlauftemperatur, die Rücklauftemperatur, Rohrdimensionen, Druckverluste, Strömungsgeschwindigkeiten und gegebenenfalls weitere Parameter ermittelt? Welche Dokumente werden in welchen Datenformaten ausgegeben – VdZ-Formulare, KfW-und BAFA-Fördergeldanträge, Dokumentationen, Strangschemen oder Materiallisten als TXT-, RTF-, DOC-, XLS- oder PDF-Datei? Bei den Softwarepreisen, die zwischen 300 und 4.500 € liegen, sollten auch jährliche Folgekosten für Updates/Upgrades berücksichtigt werden. Kostenfrei sind „DanBasic“ von Danfoss sowie zwei Excel-Tools der Ostfalia-Hochschule (www.delta-q.de/cms/de/projekte/dbu_optimus.html#Excel).

Software und Anbieter*

AX 3000 (www.ax3000-group.de), DanBasic (www.heating.danfoss.de), DDS-CAD (www.dds-cad.de), Dendrit-Heizlast (www.dendrit.de), EasyPlan (www.imi-hydronic.de), ELROND Heizung (www.consoft.de), EVEBI Hydraulischer Abgleich (www.envisys.de), Heizungspaket (www.solar-computer.de), Heizung Professional (www.cats-software.com), HT 2000 CAE (www.willms.de), Hydraulischer Abgleich (www.bially.de), iNear Analyse Heating (www.linear.eu), mh-software, mh-BIM (www.mh-software.de), OVplan (www.oventrop.de), Optimus Duo (www.hottgenroth.de, www.etu.de), pit-CAD (www.pit.de), RAUWIN Profi (www.rehau.de), RUKON-TGA (www.tacos-gmbh.de), SSS Rohrnetzberechnung (www.sss2000.de), Taconova (www.taconova.com), Vereinfachter hydraulischer Abgleich smart & easy (www.weka-bausoftware.de), Verfahren zur Anlagenoptimierung von Ein- und Zweifamilienhäusern (www.delta-q.de), Viptool Master (www.viega.de), ZUB Helena Heizlast (www.zub-systems.de)

* Ohne Anspruch auf Vollständigkeit!

Autor: Marian Behaneck
Jockgrim

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