Hydraulischen Abgleich selber machen – Schritt 5: Volumenstrom berechnen

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Im fünften Schritt der Serie „Hydraulischen Abgleich selber machen“ werden wir die Volumenströme der jeweiligen Heizkörper berechnen.

Grundlagen zur Berechnung des Volumenstroms

Um den Volumenstrom eines Heizkörpers zu ermitteln, benötigen wir die Heizkörperleistung \dot Q, die Dichte von Wasser \rho, die spezifische Wärmekapazität von Wasser c und die Temperaturspreizung \Delta\vartheta. Die Formel zur Volumenstromberechnung ist folgende:

    \[ \boxed{\dot V=\frac{\dot Q} {\rho \cdot c \cdot \Delta\vartheta}} \]

Folgende Daten sind dazu gegeben:

  • Heizkörperleistung: \dot Q in [W]
  • spezifische Wärmekapazität: c = 1,16\frac{Wh}{kg\cdot K}
  • Dichte: \rho = 1\frac{kg}{l}
  • Temperaturspreizung bei 75/55: \Delta\vartheta = 20 K

Beim Kürzen der gegebenen Einheiten ergibt sich für den Volumenstrom folgende Einheit:

    \[ \boxed{\dot V=\frac{W \cdot kg \cdot K \cdot l}{Wh \cdot kg \cdot K} = \frac{l}{h}} \]

In manchen Formelsammlungen wird die Formel etwas vereinfacht dargestellt. Es findet sich darin der Faktor 0,86 wieder. Der Faktor 0,86 beinhaltet die Konstanten der spezifische Wärmekapazität sowie der Dichte von Wasser und wird wie folgt berechnet:

    \[ \boxed{\frac{kg \cdot K \cdot l} {1,16 Wh \cdot 1kg} = 0,86 \frac{K \cdot l}{Wh}} \]

Die vereinfachte Formel wird dann wie folgt dargestellt:

    \[ \boxed{\dot V= 0,86  \cdot \frac{\dot Q} {\Delta\vartheta}} \]

Beispielrechnung für den Volumenstrom

In dieser Beispielrechnung werde ich den Volumenstrom für den Heizkörper Nr. 1 im Vorraum des Beispielgebäudes berechnen.

Wichtig: Da wir mit der Durchführung des hydraulischen Abgleichs neben der Verbesserung der hydraulischen Gegebenheiten auch Energie sparen wollen, werden wir in den meisten Fällen anstelle der Heizkörperleistung \dot Q mit der berechneten Raumlast \Phi_{HL,i} die Volumenströme berechnen.

Dies hat folgenden Grund: Die überwiegende Anzahl der Heizkörper ist in dem sanierten Beispielgebäude weit überdimensioniert (Vergleich Raumlast und installierte Heizkörperleistungsiehe Schritt 4). Würden wir mit den überdimensionierten Heizkörperleistungen rechnen, würden wir den Räumen mehr Energie zuführen als diese benötigen. Nur bei den Heizkörpern mit vergleichbarer Leistung rechnen wir mit der berechneten Heizkörperleistung.

Beispielrechnung Heizkörper Nr. 1 – Vorraum

Gegeben:

  • Raumheizlast \Phi_{HL,i} = 630 W
  • Heizkörperleistung \dot Q = 781 W bei 75/55/22
  • Temperaturspreizung: \Delta\vartheta = 20 K

Berechnung:

    \[ \boxed{\dot V= 0,86  \cdot \frac{630 W} {20K}= \underline{\underline{27,09\frac{l}{h}}}} \]

Für Heizkörper Nr. 1 ergibt sich in dem 6 m² großen Vorraum ein Volumenstrom von 27,09\frac{l}{h}. In Abbildung 1 findet ihr die Übersicht der berechneten Volumenströme für die einzelnen Heizkörper.

Übersicht der Volumenströme fürs Beispielgebäude

Ergebnisse der Volumenstromberechnung

Abbildung 1: Ergebnisse der Volumenstromberechnung

  • *1 – Im Wohnzimmer habe ich die Raumlast von 1830W auf beide Heizkörper aufgeteilt (jeweils 915W).
  • *2 – Im Büro habe ich mit einer Raumtemperatur von 18 ^{\circ}C gerechnet. Dies ergab eine Heizkörperleistung von 924W.

Update 03.02.2014:
Der Volumenstrom für den Heizkörper 11 im Gästezimmer (Raum 10) ist nicht in Abbildung 1 eingezeichnet: Raumlast Q=670 W, Volumenstrom \dot V=28,81 l/h.

Fazit

Mit den berechneten Volumenströmen können wir nun die Voreinstellwerte für die voreinstellbaren Heizkörperventile ermitteln. Dies werde ich euch für verschiedene Ventilhersteller im nächsten Schritt der Serie „Hydraulischen Abgleich selber machen“ zeigen. Falls ihr Fragen, Anregungen oder Kritik habt, nutzt die Kommentarfunktion.

Übersicht zur Serie “Hydraulischen Abgleich selber machen”:

Zugehörige Beiträge außerhalb der Beispielserie:

WICHTIG: Bevor ihr mit der Durchführung des hydraulischen Abgleichs beginnt, weise ich euch darauf hin, dass die hier geschilderten Arbeitsweisen auf meinen persönlichen Erfahrungen und Gedankengängen basieren. Das Ausprobieren und das Implementieren der beschriebenen Vorgehensweisen erfolgt ausschließlich auf eigene Verantwortung und Gefahr. Ich übernehme keine Verantwortung. Weiterhin empfehle ich euch die berechneten Werte immer von einem Fachhandwerker oder einem Ingenieurbüro prüfen zu lassen. Denn auch wenn der hier beschriebene Weg einfach erscheint, können sich immer wieder Rechenfehler einschleichen.

Wenn ihr keinen Fachbetrieb in eurer Nähe kennt, könnt ihr unter dem folgenden Link kostenlos und unverbindlich bis zu 5 Angebote von Fachfirmen aus eurer Region anfordern: Heizungsfachbetriebe finden.

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Liebe Grüße! Euer Martin

Weiterführend Links und Quellen:
Volumenstrom und Strömungsgeschwindigkeit
Wikipedia – Volumenstrom
Wikipedia – Strömungsgeschwindigkeit


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12 Kommentare/Fügen deinen eigenen Kommentar hinzu

  1. benjamin.s / Antworten ¬

    Hallo,

    wenn ich ein Thermostatventil „Heimeier eclipse“ verwende, kann ich dann den ermittelten Volumenstrom direkt einstellen und bin dann fertig oder liege ich da falsch?

    Mfg Benjamin

    1. Martin Schlobach / Antworten ¬

      Hallo Benjamin,
      damit liegst du genau richtig! Ich werde diesen Hinweis in den Beitrag einarbeiten.
      Vielen Dank und liebe Grüße
      Martin

  2. Oliver / Antworten ¬

    Guten Morgen,

    sie beschreiben in der Formel Q als Heizkörperleistung, benutzen aber bei der Berechnung den Wert ihrer ermittelten Raumlast. Habe ich da etwas falsch verstanden? Wie teile ich meinen Volumenstrom auf drei unterschiedlich lange Heizkreise einer Wandheizung auf? Taco Setter (Flowmeter) sind vorhanden.

    MfG

    Oliver

    1. Martin Schlobach / Antworten ¬

      Hallo Oliver,

      dies habe ich in dem grauen Hinweiskästchen unter dem Punkt „Beispielrechnung für den Volumenstrom“ erläutert. Mit der Durchführung des hydraulischen Abgleichs ist neben der Verbesserung der hydraulischen Gegebenheiten unser wichtigstes Ziel Energie zu sparen. Da in dem Beispielgebäude die überwiegende Anzahl der Heizkörper überdimensioniert sind, rechnen wir nicht mit der überdimensionierten Heizkörperleistung „Q“, sondern ersetzen diese in den meisten Fällen mit der berechneten Raumlast „Phi HL,i“.

      Ich hoffe ich konnte dir damit etwas weiterhelfen.

      Liebe Grüße!
      Martin

  3. Bernd / Antworten ¬

    Hallo Martin,

    hoch interessanter Blog und eine wirklich sehr aufschlussreiche Ausführung.
    Ich habe bei mir auch das Problem welches durch Dich hier angeführt wird, Räume am Anfang des Heizkreises sind „überheitzt“ und am Ende die Räume sind „unterheitzt“. Dazu kommt jetzt noch meine neu Installierte Fußbodenheizung. Ich werde wohl oder übel alle alten Heizkörperventile zur Umsetzung des hydraulischen Abgleichs altersbedingt ersetzen müssen.
    Ich habe hier mal eine Frage zur Temperaturspreizung/Temperaturdifferenz, interpretiere ich das richtig, die Differenz welche hier gemeint ist ergibt sich aus Vorlauf und Rücklauf,
    oder ist das eine Konstante (hier angegeben mit 20 °C)?
    Ich habe mir noch lange nicht alles durchgelesen, dafür ist das ganze Thema zu Umfangreich, aber ich werde mich weiter belesen um meine Fußbodenheizung in den Griff zu bekommen, dann hier habe ich die größten Probleme.

    Grüße
    Bernd

    1. Martin Schlobach / Antworten ¬

      Hallo Bernd,
      vielen Dank für deinen Kommentar. Genau, die Temperaturspreizung ist die Temperaturdifferenz zwischen Vor- und Rücklauf. Diese ist dynamisch, wird aber in der Beispielrechnung für den Auslegungsfall mit 20 Kelvin angenommen. Je größer die Spreizung ist, desto besser kann das Heizwasser seine gespeicherte Wärme über die Heizkörper an einen beheizten Raum abgeben. Bei einer Fußbodenheizung sieht das mit der Spreizung ein bisschen anders aus. Hier geht man meist von einer Spreizung von 5 – 10 Kelvin aus, da die Systemtemperaturen sehr viel geringer sind.

      Liebe Grüße! Martin

  4. Kögler / Antworten ¬

    Hallo Martin,
    ich bitte um Hilfe !
    wie kann man ohne große Formell die Durchflussmenge der einzelnen Heizkreise der Fußbodenheizung einstellen wenn ich weiß das die Länge der Fußbodenheizrohr (18mm Außen) – ist:
    Wohnzimmer drei Kreise (100 lm, + 70 lm + 68 lm),
    Vorzimmer ( 34 lm) ,
    Eingang ( 71 lm )
    WC ( 34 lm),
    Küche ( 84 lm ).
    – lm – ist für Laufende Meter des Heizrohrs.
    Mein Durchflussregler hat eine Skala von 0,5 bis 2,5 l/s
    Grüße Christian

    1. Martin Schlobach / Antworten ¬

      Hallo Christian,
      vielen Dank für deinen Kommentar, willst du wissen wie du die Durchflussmenge berechnest oder wo du sie einstellen kannst? Zur Berechnung benötigst du weitere Faktoren wie den Wärmestrom und die Temperaturdifferenz. Über deinen Durchflussregler kannst du bereits jetzt den Volumenstrom ablesen. Ich vermute, dass du vielleicht das Wasservolumen, also den Wasserinhalt in den Rohren, in den Heizkreisen berechnen möchtest? Vielleicht kannst du deine Frage etwas präzisieren.
      Liebe Grüße, Martin

  5. Christoph / Antworten ¬

    Hallo Martin,

    ich habe einen hydraulischen Abgleich von einer Fachfirma machen lassen. Diese hat bei praktisch allen 19 HK im Haus Voreinstellwerte von 1 bis maximal 2 errechnet (die Berechnung wurde sicherlich ordentlich gemacht, da habe ich keine Zweifel). Grund für die niedrigen Werte sind die überdimensionierten HK und die mittlerweile stark gesunkene Heizlast durch ein WDVS.

    Erfahrungen mit diesen Einstellungen haben wir noch nicht, weil dies erst im Sommer gemacht wurde. Ich frage mich aber immer wieder, ob nicht die Voreinstellwerte durchweg moderat erhöht werden könnten (z.B. auf 3-4), um eine noch niedrigere Vorlauftemperatur zu erreichen – oder mache ich da einen Denkfehler?

    Vielen Dank für diese extrem hilfreiche Seite!

    Grüße

    Christoph

    1. Martin Schlobach / Antworten ¬

      Hallo Christoph,

      vielen Dank für deinen Kommentar. Um herauszufinden ob eine niedrigere Vorlauftemperatur möglich ist, müsstest du die Heizkörperleistung, die Volumenströme und die daraus resultierenden Voreinstellungen neu berechnen und ermitteln. Dazu empfehle ich dir den 4. Schritt der Serie „hydraulischen Abgleich selber machen“. Hier geht es um die Berechnung der Heizkörperleistung, welche die Vor- und Rücklauftemperatur zur Berechnung berücksichtigt.

      Liebe Grüße, Martin.

  6. Florian / Antworten ¬

    Servus Martin,

    erst mal Danke für die Veröffentlichung dieser wirklich aufklärenden, guten und enormen Arbeit!
    Zu meinem Fall: Ich habe ein ca. 200 Jahre altes Haus kernsaniert. Das Dach habe ich isoliert und neue Fenster eingesetzt. Die Heizung wird mit einem Pellet Kessel befeuert. Jetzt muss ich den hydraulischen Abgleich selbst machen da mein Heizungsbauer keine Zeit hat und wir aber Unmengen von Pellets brauchen und außerdem die Heizkörper unterschiedlich warm werden. Im WoZi etwa erreichen wir bei der Kälte kaum 19 Grad. Der Vorlauf ist lt. meinem Heizungsbauer 60 Grad; gesteuert von der TA (technische Alternative) Regelung. Woraus sich nach Deiner Rechnung mit Spreizung von 20 Kelvin ein Systemtemperatur von 60/40/22 ergibt. Ist da der Rücklauf nicht arg niedrig? Ich lese auf anderen Seiten im Internet (haustechnikdialog) eine maximal Spreizung von 10 Kelvin, alles andere wäre „Unfug“. Nun bin ich hin- und hergerissen, denn mir als Laie erschließen sich beide Argumentationswege. Außerdem erschließt sich mir immer noch nicht wie die Systemtemperatur eigentlich grundsätzlich bestimmt/ermittelt wird. Dennoch wollte ich den hydraulischen Abgleich nach deiner Vorgehensweise machen. Sehr hilfreich ist da der Rechenschieber von Honeywell den es mittlerweile als App für das IPhone gibt. Der rechnet gleich die Volumenströme mit aus.
    Für deine Antworten wäre ich Dir sehr dankbar.

    Viele Grüße, Florian

    1. Martin Schlobach / Antworten ¬

      Hallo Florian,

      vielen Dank für deinen Kommentar, Die Systemtemperatur für einen hydraulischen Abgleich ist eine reine Annahme, jedoch wichtige Grundlage für die Berechnung. Ausgangspunkt ist die Vorlauftemperatur deines Heizungssystems bei Normaußentemperatur.

      Beispiel:
      Die Normaußentemperatur in deiner Region beträgt -14°C (hier findest du eine Liste mit den notwendigen Daten für Deutschland) und die maximale Vorlauftemperatur bei dieser Temperatur ist laut deiner Regelung auf 75°C eingestellt. Dann haben wir den ersten Faktor der Systemtemperatur: „75“.

      Für den hydraulischen Abgleich wird eine hohe Spreizung angestrebt, damit das Heizwasser die Möglichkeit hat seine Wärme an den Raum abzugeben. Hie nehmen wir 20K an (es gibt Studien, die sogar mit einer Spreizung von 30K rechnen). Um auf den zweiten Faktor zu kommen und die Rücklauftemperatur zu ermitteln ziehen wir die Temperaturdifferenz von 20K von der Vorlauftemperatur ab und kommen auf 55°C. Nun haben wir unseren zweiten Faktor der Systemtemperatur: „55“.

      Der Dritte Faktor ist die durchschnittliche Raumtemperatur in deinem Gebäude bei Normaußentemperatur von zum Beispiel 20°C. Jetzt haben wir den dritten Faktor der Systemtemperatur: „20“
      Die angenommene Systemtemperatur für die Berechnung ist nun 75/55/20.

      Ob die Systemtemperatur von 60/40/22 für dein Gebäude ausreicht, wird sich erst während der Berechnung für den hydraulischen Abgleich herausstellen. Wenn die notwendige Wärmeleistung der Heizkörper zur Erreichung des Wärmebedarfs bei Normaußentemperatur erbracht wird, ist diese Systemtemperatur durchaus möglich und nicht zu niedrig.

      Ich hoffe ich konnte dir damit etwas weiterhelfen und wünsche dir viel Erfolg bei deinem hydraulischen Abgleich.
      Liebe Grüße, Martin

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