Hydraulik & Pufferspeicher

Wärme muss transportiert werden können.

Zwischen Wärmeleistung, Temperaturspreizung und Volumenstrom besteht ein direkter Zusammenhang. Je kleiner die Temperaturdifferenz zwischen Vor- und Rücklauf wird, desto größer wird bei gleicher Leistung der erforderliche Volumenstrom. Gerade Wärmepumpensysteme arbeiten deshalb häufig mit anderen hydraulischen Bedingungen als ältere Kesselanlagen.

Im Bestand prüfen wir unter anderem:

• vorhandene Heizkreise,
• Rohrdimensionen,
• Pumpen,
• Ventile,
• Mischer,
• Verteiler,
• hydraulische Weichen
• und vorhandene Speicher.

Die zentrale Frage lautet:

Kann das vorhandene System den erforderlichen Volumenstrom unter realistischen Druckverlusten bereitstellen?

Unterschiedliche Systeme benötigen unterschiedliche Betriebsbedingungen.

In vielen Bestandsgebäuden bestehen Mischsysteme. Ein Gebäudeteil wird über Heizkörper versorgt, ein anderer über Fußbodenheizung. Teilweise existieren zusätzlich Mischer, separate Pumpengruppen oder unterschiedliche Temperaturniveaus. Dann genügt es nicht, nur den Wärmeerzeuger auszutauschen.

Wir prüfen:

• Welche Temperaturen benötigen die einzelnen Kreise?
• Welche Volumenströme entstehen?
• Wo ist eine Mischung tatsächlich erforderlich?
• Welche Pumpen übernehmen welche Aufgabe?
• Und wie reagieren die Kreise aufeinander?

Ziel ist ein System, das trotz unterschiedlicher Verbraucher stabil und verständlich regelbar bleibt.

Nicht nur ein Nachweis für die Förderung.

Ein hydraulischer Abgleich soll sicherstellen, dass jeder Heizkörper oder Heizkreis den Volumenstrom erhält, den er für die tatsächliche Raumheizlast benötigt. Bei einer Wärmepumpe ist dies besonders relevant.

Denn zu geringe Volumenströme können dazu führen, dass Wärme nicht ausreichend abgeführt wird. Zu hohe Volumenströme können unnötigen Pumpenstrom, Geräusche und ungünstige Regelzustände verursachen.

Der hydraulische Abgleich verbindet deshalb:

Damit wird er Bestandteil der Systemplanung und nicht nur eine formale Abschlussleistung.

Zuerst die Aufgabe klären – dann den Speicher dimensionieren.

Die Frage lautet für uns nicht:

„Braucht eine Wärmepumpe einen Pufferspeicher?“

Sondern:

Welche Aufgabe soll ein Speicher in diesem konkreten System übernehmen?

Denn ein Pufferspeicher kann sehr unterschiedliche Funktionen besitzen.

Diese Aufgaben sind nicht identisch. Deshalb können auch Bauart, Volumen und hydraulische Einbindung sehr unterschiedlich ausfallen.

Zusätzliche Komponenten haben auch Nebenwirkungen.

Ein Speicher kann technisch notwendig und sinnvoll sein. Er kann aber auch zusätzliche Wärmeverluste, Pumpenaufwand oder Temperaturvermischung verursachen. Besonders bei Wärmepumpen ist zu prüfen, ob durch die hydraulische Einbindung höhere Systemtemperaturen oder ungünstige Rücklauftemperaturen entstehen.

Deshalb fragen wir bei jedem Speicher:

• Welche Funktion erfüllt er?
• Ist diese Funktion tatsächlich notwendig?
• Lässt sie sich einfacher lösen?
• Welche Verluste entstehen?
• Wie wird das System geregelt?

Das Ziel ist nicht, Pufferspeicher grundsätzlich zu vermeiden.

Das Ziel ist, sie nur dort und so einzusetzen, wie es die technische Aufgabe verlangt.

Ein einfaches System kann sehr gut funktionieren – wenn die Randbedingungen stimmen.

Eine Wärmepumpe kann bei geeigneter Anlage auch direkt in das Heizsystem eingebunden werden. Dafür müssen insbesondere ausreichender Volumenstrom und verfügbare Wassermenge sichergestellt sein.

Problematisch wird eine direkte Einbindung beispielsweise dann, wenn:

• zahlreiche Heizkreise gleichzeitig schließen,
• Einzelraumregelungen den Volumenstrom stark reduzieren,
• sehr kleine Wasservolumina vorhanden sind
• oder mehrere hydraulisch unterschiedliche Kreise miteinander verbunden werden.

Die Frage lautet deshalb nicht:

Direkteinbindung oder Pufferspeicher?

Sondern:

Welche hydraulische Struktur ist für dieses Gebäude technisch sinnvoll?

Die Regelstrategie beeinflusst die Hydraulik.

In bestehenden Heizungsanlagen werden Räume häufig über Thermostatventile geregelt. Bei Wärmepumpensystemen kann eine große Zahl gleichzeitig geschlossener Ventile jedoch den verfügbaren Volumenstrom reduzieren. Deshalb betrachten wir hydraulischen Abgleich, Heizkurve und Raumregelung gemeinsam.

Das Ziel ist nicht, Räume unkontrolliert zu überheizen. Das Ziel ist, die zentrale Regelung so einzustellen, dass das Gebäude bereits mit möglichst passender Vorlauftemperatur versorgt wird und Einzelraumregler nur noch korrigierend eingreifen müssen.

Damit arbeiten Regelung und Hydraulik miteinander – statt gegeneinander.

Auch die Verteilung benötigt Energie.

Hydraulik beeinflusst nicht nur die Wärmeversorgung, sondern auch den Stromverbrauch. Hohe Druckverluste erfordern höhere Pumpenleistungen. Ungeeignete Ventileinstellungen oder unnötige hydraulische Komponenten können den erforderlichen Förderdruck zusätzlich erhöhen.

Deshalb betrachten wir bei der Planung:

• erforderliche Volumenströme,
• Rohrnetz und Druckverluste,
• Pumpenkennlinien
• und Betriebszustände.

Die Pumpe soll den erforderlichen Volumenstrom bereitstellen – nicht dauerhaft mehr als notwendig.

Das System muss nicht nur am kältesten Tag funktionieren.

Die maximale Heizlast tritt nur während eines kleinen Teils der Heizperiode auf. Die meiste Zeit arbeitet die Anlage in Teillast. Dann verändern sich:

• Wärmebedarf,
• Volumenströme,
• Ventilstellungen,
• Pumpenbetrieb
• und Leistung der Wärmepumpe.

Eine hydraulische Lösung sollte deshalb nicht nur am Auslegungspunkt funktionieren. Sie muss auch bei geringer Last stabil bleiben. Hier treffen Hydraulik, Geräteauswahl und Regelung unmittelbar aufeinander.

Geräteauswahl →

Vorhandene Systeme müssen zunächst verstanden werden.

Bei älteren Gebäuden ist die tatsächliche Hydraulik häufig nicht vollständig dokumentiert.

• Heizkreise wurden ergänzt.
• Pumpen wurden ersetzt.
• Mischer oder Speicher kamen später hinzu.
• Einzelne Leitungen wurden verändert.

Deshalb kann eine Bestandsaufnahme notwendig sein, bevor ein neues Hydraulikschema entwickelt wird. Vorhandene Unterlagen, Anlagenaufnahme und Messwerte helfen dabei, die tatsächliche Struktur nachzuvollziehen.

Nicht jede vorhandene Komponente muss ersetzt werden. Aber ihre Aufgabe sollte verstanden sein.

Erst im Betrieb zeigt sich, ob die Auslegung funktioniert.

Temperaturen, Spreizungen, Pumpenleistung und Anlagenverhalten können Hinweise darauf geben, ob die hydraulische Planung im realen Betrieb erreicht wird. Typische Auffälligkeiten sind beispielsweise:

• zu geringe Spreizung,
• zu geringe oder zu hohe Volumenströme,
• häufiges Takten,
• unnötig laufende Pumpen
• oder starke Temperaturvermischung.

Bei komplexeren Systemen kann Monitoring deshalb helfen, die Anlage nach der Inbetriebnahme weiter zu optimieren.

Betrieb & Monitoring →