Mischbetrieb

[Heizung Teil1]
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An dieser Stelle soll ein (selbst erfahrenes) Problem nicht verschwiegen werden:
Der Mischbetrieb mit (Ur-)alten und neuen Heizkörpern ist nicht wirklich ratsam. Es stellt sich nach dem teilweisen Umrüsten nämlich heraus, daß es in den Räumen mit neuen Heizkörpern im Gegensatz zu denen mit alten Heizkörpern kühler zu sein scheint, denn komischerweise werden die Kompaktheizkörper immer mal wieder kalt, während die alten Hugos prima “bollern”. Sind die alten Dinger am Ende doch besser gewesen? Nein, aber die beiden Heizkörpertypen haben völlig unterschiedliche Eigenschaften. Der dicke alte Rippenheizkörper fasst ein großes Wasservolumen und hat dicke Wände aus massivem Eisen, was jeder bestätigen wird, der schonmal einen ein paar Treppen runterschleppen mußte. Sein Verhalten ist träge: Das Aufheizen dauert relativ lange, aber ist er erstmal auf Temperatur, dann halten das viele Wasser und das dicke Eisen die Temperatur sehr lange.
Ganz ander der Kompaktheizkörper : Er ist leicht, denn er besteht aus dünnem Blech und es passt auch nicht viel Wasser hinein. Er reagiert viel “nervöser”: er ist während einer Tasse Kaffee voll aufgeheizt (prima für’s Bad) und auch ziemlich schnell wieder abgekühlt, was für Regelungen, gerade mit elektronischen Thermostaten ideal ist.
Das Problem ist nun, daß eine Heizungsanlage, die auf Rippenheizkörper eingestellt war zumeist einen “trägen” Zyklus hat : Kessel aufheizen, bei Solltemperatur einmal eine ziemlich große Menge Wasser umpumpen bis alle Heizkörper frisch befüllt sind und dann Brenner aus, Umwälzpumpe aus und abwarten bis sich die enorme gespeicherte Wärmemenge in so einem Rippenheizkörper abgebaut hat. Dann geht das Spiel von vorne los. Der Effekt ist : Die Rippenheizkörper bleiben durchweg schön warm während die Neuen kurzzeitig prima warm werden und auf der Hälfte des Weges bis zum nächsten Anspringen der Umwälzpumpe längst wieder eiskalt sind. Sie sind für einen mehr oder weniger kontinuierlichen Lauf der Umwälzpumpe ausgelegt, damit eine gleichmäßige Wärme gewährleistet ist.
In einer mit vollständig mit modernen Heizkörpern ausgerüsteten Anlage muß darüberhinaus erheblich weniger Wasser bewegt und vor Allem aufgeheizt werden, was sich natürlich im Energieverbrauch bemerkbar macht. Gerade bei Anlagen mit ständigem Umlauf ist natürlich eine gute Rohrisolierung das A und O damit die Wärme da landet wo sie soll und nicht auf dem Weg in die gute Stube im Mauerwerk und im Keller verschwindet.

Fazit : Es ist auf jeden Fall ratsam, entweder die alten Heizkörper zu behalten, solange es sich um eine der späteren Generationen Rippenheizkörper (Mitte 70er Jahre und später) handelt, oder aber komplett umzurüsten. Ein Herumexperimentieren mit Brenner- und vor Allem Umwälzpumpenlaufzeiten ist bei Heizkörpersystemwechsel auf jeden Fall angeraten. Hier kann es nicht schaden, jemand mit Erfahrung zu Rate zu ziehen, zumindest um sich das Heizungsbauerkauderwelsch in der Bedienungsanleitung der Anlage zu erklären zu lassen.

Zum Thema Heizungseinstellung findet man im Internet so Einiges an interessanten Seiten, wie zum Beispiel diese zum Energiesparen beim Heizen
Falls Sie interessante Links zu diesem Thema haben, so würde es mich freuen, wenn Sie sie mir
zukommen ließen .

Warmwasser-Zirkulation

In den ersten Tagen als stolzer Besitzer eines Altbaus bin ich in den Keller hinuntergestiefelt und eine habe eine ganze Zeit damit zugebracht mir anzuschauen, was da so alles an Rohrleitungen und Armaturen im Heizungskeller montiert war. Vieles wie was jetzt der Heizkreis und was der Warmwasserkreis ist war mir relativ schnell klar, manch anderes Ding offenbarte sein Geheimnis erst später. So auch das unscheinbare kleine Ding, das wie ein Pümpchen oder elektrisches Ventil aussah und an einer der (kurioserweise zweifach vorhandenen) Warmwasserleitungen montiert war. Zu allem Überfluß war dieses Dings auch noch mit einem einfachen Schukostecker in einer Steckdose eingestöpselt. Keine wilde Verkabelung, keine elektrische oder sonstwie geartete Verbindung zur Heizung, nichts dergleichen.
Spätestens beim Erneuern der Wasserrohre, bei denen die Warmwassersteigleitungen immer paarweise auftauchten, wurde mir klar, daß es sich um eine Zirkulationspumpe handelt. Die Warmwasserleitungen führen nämlich mit einem Rohr, von dem alle Etagenanschlüsse abgehen aus dem Warmwasserspeicher im Keller bis unter’s Dach und von dort aus mit einem zweiten Rohr wieder hinunter zum Keller, durch eben diese Pumpe hindurch zurück in den Speicher. Das Pümpchen hat die simple Aufgabe dafür zu sorgen, daß das Wasser in den Steigleitungen immer gleichmäßig temperiert ist und somit in möglichst kurzer Zeit nach dem Aufdrehen warmes Wasser aus dem Hahn kommt.
Statt also erst das ganze abgekühlte Wasser aus dem Rohr vom Keller bis zum Dach ablaufen lassen zu müssen bis man sich warm die Hände waschen kann, wird hier nur die verhältnismäßig geringe Menge aus der Stichleitung vom Etagenverteiler zum Hahn verschwendet.
Die ganze Geschichte dient also dem Komfort auf der einen und der Wasserersparnis auf der anderen Seite.
So, wie es bei uns im Haus angelegt war, hat die Sache gleich zwei gravierende Haken:
1) Das Pümpchen läuft 24 Stunden am Tag und verbraucht lustig 20 Watt dabei, was 0,48kWh pro Tag oder rund 24Euro Stromkosten im Jahr ausmacht. Das ist noch nicht so weltbewegend, mehr ins Gewicht fällt dabei Punkt
2) Diese Rundpumperei verursachte in den toll isolierten Rohren (man konnte vor der Renovierung durch Handauflegen den Weg der Rohre durch die Wände bestimmen) eine ständige Abkühlung des gespeicherten Warmwassers und verursachte eine durchschnittliche Brenneraufzeit von 90-120 Minuten am Tag, auch wenn überhaupt kein warmes Wasser gebraucht wurde. Die Warmwasserbereitung ist bei unserer Heizung zeitgesteuert - ab 22 Uhr wird nicht mehr nachgeheizt. Grundsätzlich ist das auch kein Problem, da der Speicher sehr gut isoliert und groß genug für eine ausgiebige Dusche ist. Leider wurde durch die fortwährende Pumperei in den folgenden Stunden das Wasser doch merklich kühler und nach Mitternacht mußte man sich die Sache mit dem Duschen doch ernsthaft überlegen.

Vorschläge zum Energiesparen

Na? Sind Sie gerade aus dem Keller zurückgekommen und haben festgestellt, daß es eben genauso ausssieht?
Was also können wir tun?
- Zunächstmal bei allen neuverlegten Steigleitungen soviel Isolierung wie möglich drumzimmern, das hält schonmal die Verluste in Grenzen. Für die Warmwasser-Steigleitungen sowie Heizungsrohre gilt hier die Faustformel “Isolationsdicke = Rohrdicke” als optimal. Bei den Stichleitungen zu den einzelnen Verbrauchern ist das nicht ganz so wichtig. Hier wird zwar der Hauptleitung ein gewisser Anteil an Wärme entzogen, aber rundgepumpt wird das Wasser hier für gewöhnlich nicht.
- Beim nächsten Besuch im Baumarkt eine Steckdosenzeitschaltuhr, möglichst mit Programmiermöglichkeit für die einzelnen Wochentage mitbringen. Die hängt man dann die Pumpe dran und läßt sie nur dann laufen, wenn Warmwasser gebraucht werden könnte, also zum Beispiel vom Aufstehen bis zum Zu-Bett-gehen. Wenn jetzt tagsüber zu bestimmten Zeiten niemand zuhause ist, dann kann man diese Stunden in der Programmierung auch noch aussparen. Das macht besonders viel aus, denn das sind die Zeiten, zu denen der Brenner bei Bedarf das Wasser nachheizen und somit Energie verbraten kann.
- Es gibt natürlich auch die Möglichkeit, in Bad und Küche oder irgendwo zentral einen Schalter anzubringen, mit dem man die Pumpe bei Bedarf manuell Ein- und Ausschalten kann. Das spart maximal Energie aber leider sehr zu Lasten des Komforts. Außerdem ist die Lösung nur für Einfamilienhäuser praktikabel.
Wenn man sich im Internet und besonders auch in den Foren zum Thema Heizen umsieht, dann kommen da die abenteuerlichsten Lösungen zu Tage. Zum Beispiel wird vorgeschlagen, im Bad und in der Küche einen Bewegungsmelder anzubringen, über den man die Umwälzpumpe steuert. Das würde zur Folge haben, daß jedesmal, wenn jemand das Bad betritt das Wasser rundgepumpt wird. Das wäre zwar hier und da schonmal umsonst, zum Beispiel wenn man nur mal eben auf’s Örtchen muß und sich danach mit kaltem Wasser die Hände wäscht. Das wäre noch nicht so tragisch, aber in Haushalten, bei denen sich das Leben viel in der Küche abspielt ist das nicht wirklich eine praktiable Lösung. Bei Häusern mit mehreren Parteien würde die Pumpe dann eigentlich ständig laufen.
Einige Hersteller von Sanitärtechnik bieten Systeme an, bei denen ein Druckschalter in der Zuleitung zum Warmwasserspeicher dafür sogt, daß die Pumpe jedesmal anspringt, wenn ein Wasserhahn geöffnet wird (so ähnlich wie bei der Pumpe unserer Regenwasseranlage). Wenn wir eine ziemlich potente Ausgabe einer Zirkulationspumpe im Keller hängen hätten, dann wäre diese Lösung das sicher das non plus ultra, mit meiner mickrigen 20 Watt Pumpe würde es dennoch einige Zeit dauern, bis im zweiten Stock warmes Wasser aus dem Hahn käme. Zudem erfordert diese Lösung einen Eingriff in’s Rohrleitungssystem zum Einbau des Druckschalters, was allerdings für uns leidgeprüfte Selberschrauber kein allzu großes Hindernis sein dürfte. Ob sich die Anschaffung dieser Lösung lohnt kann man ganz einfach Testen: Man stellt zunächst die Zirkulationspumpe für einige Stunden ganz ab. Dann postiert man einen Helfer bei der Pumpe und stellt sich selbst an den entlegendsten Warmwasserhahn im Haus. Jetzt öffnet man diesen Wasserhahn und weist den Helfer an, die Pumpe einzuschalten. Jetzt bekommt man einen guten Eindruck, wie lange es dauert, bis brauchbar erwärmtes Wasser aus dem Hahn fließt.
Alternativ zu der Konstruktion mit dem Druckschalter hat sich eine andere Firma eine clevere Lösung einfallen lassen: Ihre Steuerung misst die Temperatur des Wasserrohrs unmittelbar am Ausgang des Warmwasserspeichers. Sobald irgendwo im Haus warmes Wasser entnommen wird erwärmt sich das Rohr durch das nachströmende Wasser, was von dem Temperatursensor wahrgenommen wird, der dann die Pumpe anwirft. Dies ist eine technisch sicherlich elegante Lösung, die nur leider den gravierenden Haken hat, daß es eine zeitlang dauert, bis das Wasser das Rohr auf Temperatur gebracht hat. In der Realität bedeutet das, daß trotz nachgeschalteter Turbopumpe einige Zeit vergeht (und einiges Wasser wegfließt) bis es aus dem Hahn endlich warm kommt.

Versuche mit temperaturabhängigen Regelungen im Selbstbau

Ich habe mich eine ganze Zeitlang intensiv mit diesem Thema auseinander gesetzt und die verschiedensten Lösungen ausprobiert. Zunächst hab ich (wie oben vorgeschlagen) eine Schaltuhr an meiner Pumpe angebracht, die diese nachts von 0 bis 6 Uhr abgeschaltet hat. Der Effekt war zumindest der, daß der Brenner morgens früh nicht mehr so lange laufen mußte, bis das Wasser auf Solltemperatur war, da das Wasser im Speicher ohne die völlig sinnlose nächtliche Herumpumperei nicht so stark abgekühlt war. Als Nächstes habe ich die (zugegeben etwas aufwändigere) Schaltuhr so programmiert, daß die Pumpe tagsüber nur jede Viertelstunde für etwa 2 Minuten gelaufen ist. Der Effekt war zugegebenermaßen ziemlich drastisch. Es war immer ausreichend warmes Wasser da und trotzdem lief der Brenner jetzt nur noch etwa 70 Minuten am Tag statt der sonst üblichen 90-120. Dumm an der Sache war jetzt nur noch, daß diese Lösung oft auch dann angesprungen ist , wenn dies nicht nötig war, zum Beispiel wenn gerade ohnehin Wasser entnommen wurde und dadurch das Wasser in den Rohren ohnehin warm war.
Das brachte mich auf die Idee, eine temperaturgesteuerte Schaltung zu entwerfen. Durch die Renovierungsarbeiten an unserem Haus haben wir alle Wasserleitungen in den von uns genutzen zwei Etagen auf gut isolierte Kunststoffrohre umgerüstet. Diese Rohre gehen direkt unter dem Fußboden der (vermieteten) Dachgeschoßwohnung in die dort noch vorhandenen alten Kupferrohre über. Um bei einer Renovierung des Dachgeschosses problemlos auch dort auf Kunststoff umstellen zu können befindet sich an dieser Übergangsstelle eine Revisionsöffnung. Da dies der höchste Punkt ist, an den ich problemlos heran kann, habe ich dort einen Temperaturfühler angebracht. Daran hing eine kleine elektronische Schaltung, die bei Unterschreiten einer bestimmten Temperatur die Zirkulationspumpe in Betrieb nahm und etwa 10 Grad darüber wieder abschaltete. Das Ganze funktionierte ganz wunderbar und war noch sparsamer als die 2-Minuten-pro-Viertelstunde Lösung. Allerdings hatte die Sache ein paar kleine Haken: Diese Schaltung pumpte nach Abschalten des Brenners in den Nachsstunden unermüdlich das Wasser im Haus rund, weil die Abschalttemperatur nicht mehr erreicht wurde. Das konnte ich ihr durch das Vorschalten einer Zeitschaltuhr ja noch abgewöhnen, aber mit dem Legionellenschutzprogramm der Heizung kam sie nicht mehr zurecht. Einmal in der Woche wird der Warmwasserspeicher kurzzeitig auf 70°C aufgeheizt um eventuell vorhandene Legionellen abzutöten. Wenn zu dieser Zeit niemand Wasser entnimmt oder die Schaltung nicht ohnehin gerade pumpt, dann kommt das erhitzte Wasser niemals bis in alle Stockwerke, obwohl dies ja sicher nicht so dumm wäre.

Differenztemperaturregelung

Ich habe mich also nochmal hingesetzt und die Angelegenheit überdacht, herausgekommen ist dabei die endgültige Schaltung, die mit Hilfe der Temperaturdifferenz zwischen Warmwasserspeicher und dem entferntesten Punkt im Haus arbeitet. Die Schaltung ist frappierend einfach und für ein paar Euro schnell nachgebaut. Hierbei wird wieder ein Sensor an meinem Meßpunkt am höchsten zugänglichen Punkt im Haus angebracht und ein zweiter auf dem Rohr direkt am Ausgang des Warmwasserspeichers. Es gibt bei dieser Schaltung nur einen einzigen Einstellregler, der festlegt, um wieviel kälter das Wasser am höchsten Punkt gegenüber dem Ausgang des Heizkessels werden muß, damit die Pumpe eingeschaltet wird. In meinem Fall sind dies etwa 15°C, was bedeutet, daß das Wasser in der Leitung immer mindestens 35-40°C hat. Durch die Trägheit der Wärmeleitung vom Wasser auf die Rohre muß hier auch keine zweite Schaltschwelle eingestellt werden. In der Praxis funktioniert das wie folgt: Die Temperatur am höchsten Punkt fällt auf mehr als 15°C unter die Speichertemperatur und die Pumpe wird eingeschaltet. Jetzt setzt sich langsam die Wassersäule in der Leitung in Bewegung und wärmeres Wasser wird hoch gepumpt. Dadurch erwärmt sich die Messingverschraubung, auf der der Sensor sitzt allmählich und schließlich wird durch Unterschreiten der Temperaturdifferenz die Pumpe abgeschaltet. Dies dauert etwa anderhalb Minuten. Nach dieser Zeit hat das Wasser in der Leitung längst wieder die volle Speichertemperatur erreicht, was dazu führt, daß sich die Verschraubung mit dem Sensor weiterhin erwärmt und damit auch weiter vom Schaltpunkt entfernt. Wenn jetzt das System in Ruhe gelassen wird, dann dauert es meist über eine halbe Stunde bis die Temperatur wieder bis zum Schaltpunkt gefallen ist und das Spiel von vorn beginnt. Wird in dieser Zeit im Dachgeschoss warmes Wasser entnommen, dann erwärmt sich das Wasser in der Leitung wieder und folgerichtig verlängert sich auch die Zeit bis zum Wiedereinschalten der Pumpe. Beim Legionellenschutzprogramm verlängert sich die Pumpenlaufzeit entsprechend, da ja jetzt das Wasser am Ausgang des Speichers deutlich wärmer ist. Der Trick ist eben, daß nur die Temperaturdifferenz zum Tragen kommt. Jetzt muß nur noch verhindert werden, daß in den Nachtstunden weiter sinnlos Wasser im Haus herumgepumpt wird, wofür wieder die vorgeschaltete Schaltuhr sorgt. Mit dieser Schaltung sparen wir in den Sommermonaten, wenn nur der Warmwasserkreis in Betrieb ist ordentliche 20..30% Heizöl. Selbst wenn man den Stromverbrauch der Schaltung inklusive Zeitschaltuhr mit ca. 5 Watt veranschlagt, sparen wir bei unserer 20W dazu noch ca. 75% Strom. Das sind doch Werte, die sich sehen lassen können. Diese billige Lösung schont daher zugleich Umwelt und Geldbeutel.
Für diejenigen, die sich näher mit dem Thema beschäftigen möchten gibt es hierzu eine
Schaltungsbeschreibung.
Manch einer mag jetzt einwenden, warum ich den zweiten Sensor so aufwändig oben im Haus angebracht habe und nicht im Keller am Rücklaufrohr zum Warmwasserspeicher, wo man problemlos drankommt. Warmes Wasser in den Rohren brauchen wir nur bis zum entlegendsten Verbraucher, nicht jedoch auf dem Rückweg nach unten. Zum Einen müßte wesentlich länger (und damit mehr) Wasser im Haus herumgepumpt werden, bis der zweite Sensor seine Abschalttemperatur erreicht hat. Zum Zweiten würde die Pumpe auch dann anspringen, wenn nach einer Wasserentnahme im Dachgeschoss alle Rohre prima auf Temperatur sind. Das Wasser in der zum Keller zurückführenden Leitung bekommt davon nämlich nichts mit.

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