Nicht Sanierbares wird sanierbar

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• In Deutschland gibt es ungefähr 1,7 Mio. Einrohrheizungsanlagen. In der Fachwelt galten sie ­lange Zeit als nicht energetisch sanierbar. Inzwischen gibt es mehrere Ansätze zur Erhöhung ihrer Energieeffizienz.
• Das einzigartige System eccolution von Kermi passt die Volumenstromaufteilung am Heizkörper der jeweiligen Situation an und regelt im Einrohrstrang über die Temperaturdifferenz den Volumenstrom.
• Für ein typisches Gebäude mit Einrohrheizung wurde in einer Studie ein Einsparpotenzial durch eccolution von bis zu 80 % beim Stromaufwand für die Umwälzpumpe und eine Einsparung von bis zu 18 % bei der thermischen Endenergie ermittelt.

Einrohrheizungsanlagen galten nach dem bisherigen Stand der Technik ohne Umbau als nicht sanierungsfähig. Zwar lassen sich bei einer bestehenden Einrohrheizung durch eine Optimierung der Vorlauftemperaturregelung und einen Hydraulischen Abgleich der Einrohrstränge untereinander der ther­mische Energieaufwand und durch den Einbau einer Hocheffizienzpumpe (durch den besseren Wirkungsgrad im unveränderten Betriebspunkt) auch der elektrische Energie­aufwand verringern, die systembedingten Nachteile lassen sich so aber nur vermindern. Die hohe Rücklauftemperatur im quasi immer vorliegenden Teillastfall und ein dauerhaft hoher Volumenstrom lassen sich damit nicht beseitigen. Kermi schätzt, dass es in Deutschland heute noch etwa 1,7 Mio. Einrohrheizungsanlagen gibt, die überwiegend ab den 1970er-Jahren installiert worden sind. Damals hatte die Einsparung von Material eine hohe Kosten­relevanz.

Bei einer Einrohrheizung sind mehrere Heizkörper hydraulisch in Reihe geschaltet (Ringleitung). Um sie unabhängig voneinander betreiben zu können, wurden in der Regel am Heizkörper Bypass-Armaturen in­s­talliert. Eine Drossel im Bypass zwischen dem Vor- und Rücklaufanschluss des Heizkörpers sorgt durch ihren Druckverlust für die Durchströmung des Heizkörpers bei geöffnetem Ventil und gewährleistet eine Versorgung der anderen Heizkörper, wenn das Ventil geschlossen ist. Im Auslegungsfall verringert sich nach jedem Heizkörper die Vorlauftemperatur für die nachfolgenden. Das bedeutet aber auch, dass im Teillastfall an den Heizkörpern die Vorlauftemperatur überhöht ist und dadurch die Regelgüte sinkt und der Energieaufwand der Wärmeübergabe steigt. Ebenso wirkt sich die hohe Rücklauftemperatur negativ auf die Wärmeverteilung und die Wärmeerzeugung aus, insbesondere bei Brennwerttechnik.

Sanierungssystem eccolution

Mit eccolution hat Kermi nun ein Sanierungssystem für Einrohrheizungsanlagen vorgestellt, das die zentralen Probleme beseitigt Abb. 1.

• Die Spreizung zwischen Vor- und Rücklauf­temperatur bleibt unabhängig von der Wärmeabnahme der am Strang angeschlos­senen Heizkörper konstant.
• Je nach Wärmeabnahme der am Strang angeschlossenen Heizkörper wird der Vo­lumenstrom automatisch reduziert.
• Eine Unterversorgung einzelner Heizkörper aufgrund des reduzierten Volumenstroms wird durch die Installation spezieller Heizkörper-Armaturen verhindert.

Während herkömmliche Einrohr-Ventile mit einer festen Bypass-Strecke ausgestattet sind, hat die beidseitig anströmbare eccolution-Armatur Abb. 2 durch einen Gegenkegel einen variablen Bypass. Für den Auslegungsfall stellt das Ventil etwa ein Drittel des Heizkreisvolumenstroms dem zugehörigen Heizkörper zur Verfügung, ca. zwei Drittel strömen über den Bypass. Bei maximalem Leistungsbedarf liegt eine 70/30-Verteilung zugunsten des Heizkörpers an. Ist keine Heizleistung gefordert, strömt der Heizkreisvolumenstrom vollständig über den Bypass.

Zusätzlich greift das eccolution-System in den Einrohrheizkreis ein. Über eine Temperaturdifferenzmessung und ein Stellglied wird dabei der Volumenstrom im Einrohrheizkreis auf eine kons­tante Spreizung reguliert, zur Nachtabsenkung kann die Spreizung erhöht werden. Die Lösung mit einem Regelventil mit elektrischem Stellantrieb eignet sich für Teil- und Zug-um-Zug-Sanierungen und erfordert weiterhin eine zentrale Heizungspumpe. Ist eine vollständige Sanierung vorgesehen, kann das in jedem Einrohrstrang erforderliche Stellglied durch eine hocheffiziente, elektronisch geregelte Umwälzpumpe ersetzt werden Abb. 1. Die zentrale Heizungspumpe entfällt dann.

Deutliche Einsparungen

In beiden Fällen wird nach Angaben von Kermi durch den Umbau im Raum die Regelgüte eines Zweirohrsystems erreicht. Besonders deutlich sinkt der elektrische Aufwand für den Betrieb der Heizungspumpe. Bei einem typischen Teillastprofil für Wohngebäude ergibt sich in Verbindung mit einer geregelten Pumpe (bzw. dezentralen eccolution-Pumpen) laut einer Untersuchung¹⁾ von Prof. Dr.-Ing. Rainer Hirschberg eine um 80 % verringerte mittlere Stromaufnahme (durch einen im Mittel etwa halbierten Volumenstrom in der Ringleitung). Der thermische Endenergieaufwand sinkt um bis zu 18 %. Randbedingungen der Simulation waren ein Heizkreis mit sechs Heizkörpern, reale Räume mit unterschiedlicher Nutzung und Ausrichtung für die Teillastsituationen sowie eine Heizkörperdimensionierung (70/55 °C) nach den Vorgaben von 1984 mit einer Überdimensionierung von 15 % nach DIN 4701-3²⁾ und ein Gas-Brennwertheizkessel als Wärmerzeuger. Für Niedertemperatur-Wärmeerzeuger wurde ein Einsparpotenzial von bis zu 14 % ermittelt. JV

http://www.eccolution.de

1) Hirschberg, R.: Hydraulischer Abgleich in Einrohrkreisen – Energetische Bewertung. Aachen: Studie, FH Aachen

2) DIN 4701-3 Regeln für die Berechnung des Wärmebedarfs von Gebäuden – Auslegung der Raumheizeinrichtungen. Berlin: Beuth Verlag, zurückgezogen

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