- \n
- s<\/span> \u2248 0,4: einfache Heizw\u00e4nde. H\u00f6here Strah\u00adlungs\u00adan\u00adtei\u00adle nur bei behinderter Konvektion (z.T. Fuss\u00adleis\u00adten\u00adheiz\u00adk\u00f6r\u00adper);<\/li>\n
- s<\/span> \u2248 0,25: zweilagige oder lamellierte Heizw\u00e4nde, Ra\u00addia\u00adto\u00adren;<\/li>\n
- s<\/span> < 0,15: Konvektoren<\/a>. Strahlungsanteil 0 wird er\u00adreicht, wenn die Strahlung abgeschirmt wird (Unterflurkonvektoren, ver\u00adsteck\u00adte Heizk\u00f6rper).<\/li>\n<\/ul>\n
Die W\u00e4rmeleistung von Heizk\u00f6rpern wird in Pr\u00fcfinstituten nach [EN 442] gemessen. Darauf gest\u00fctzt wer\u00adden in den Heizk\u00f6rper-Katalogen angegeben:<\/p>\n
- \n
- Die Norm-W\u00e4rmeleistung \u03a6<\/span>n<\/span> ist die vom Heiz\u00adk\u00f6r\u00adper abgegebene Leistung bei einer Vorlauf-\/R\u00fcck\u00adlauf-\/Raumtemperatur von 75\/65\/20 \u00b0C und einem Luft\u00addruck von 1,013 bar.<\/li>\n
- Der Heizk\u00f6rper-Exponent n<\/span> beschreibt das Ver\u00adhal\u00adten des Heizk\u00f6rpers bei davon abweichenden Tem\u00adpe\u00adra\u00adtu\u00adren.<\/li>\n<\/ul>\n
Die tats\u00e4chliche W\u00e4rmeleistung des Heizk\u00f6rpers kann nun ermittelt werden:<\/p>\n
![\"\"](\"\/images\/HLE-Web-2020\/chap_04_NEU-web-resources\/image\/eq_4-1.png\")
<\/p>\n\u03a6<\/span> W\u00e4rmeleistung im Betriebszustand in W
\n\u03a6<\/span>n<\/span> Norm-W\u00e4rmeleistung in W
\n\u0394T<\/span>m<\/span> mittlere Temperaturdifferenz Wasser-Luft in K
\n\u0394T<\/span>m,n<\/span> 50 K, mittlere Temperaturdifferenz bei Normbedingungen
\nf<\/span> Korrekturfaktor f\u00fcr verschiedene Einfl\u00fcsse gem\u00e4ss Text, normalerweise f<\/span> = 1<\/p>\nDie Differenz zwischen Vor- und R\u00fcck\u00adlauftem\u00adpe\u00adra\u00adtur einer Heizfl\u00e4che wird als \u00abSpreizung\u00bb bezeichnet. Das Verh\u00e4ltnis von Spreizung zur maximalen auftretenden Tem\u00adpe\u00adra\u00adtur\u00addif\u00adfe\u00adrenz ist der W\u00e4rme\u00fcbertragerkennwert <\/span>der Heizfl\u00e4che:<\/p>\n
![\"\"](\"\/images\/HLE-Web-2020\/chap_04_NEU-web-resources\/image\/eq_4-2.png\")
<\/p>\n\u03b8<\/span>V<\/span>, \u03b8<\/span>R<\/span> Vorlauf-, R\u00fccklauftemperatur in \u00b0C
\n\u03b8<\/span>i<\/span> Raumtemperatur in \u00b0C<\/p>\nDie mittlere Temperaturdifferenz <\/span>(mittlere \u00dcber\u00adtem\u00adpe\u00adra\u00adtur) kann oft gen\u00fcgend genau als arithmetisches Mittel bestimmt werden:<\/p>\n
![\"\"](\"\/images\/HLE-Web-2020\/chap_04_NEU-web-resources\/image\/eq_4-3.png\")
<\/p>\nWenn hingegen der W\u00e4rme\u00fcbertragerkennwert <\/a>a<\/span> > 0,3 ist, sollte zwecks besserer Genauigkeit die mittlere Tem\u00adpe\u00adra\u00adtur\u00addif\u00adfe\u00adrenz als logarithmische Differenz be\u00adrech\u00adnet werden:<\/p>\n
![\"\"](\"\/images\/HLE-Web-2020\/chap_04_NEU-web-resources\/image\/eq_4-4.png\")
<\/p>\nMit steigender Temperaturdifferenz nimmt die Leistung von Heizk\u00f6rpern \u00fcberproportional zu (Bild 4.2). Exponent n<\/span> = 1 w\u00e4re gleichbedeutend mit konstantem W\u00e4rmedurchgangskoeffizienten U<\/span> (wie bei Ge\u00adb\u00e4u\u00adden und Fussbodenheizungen). \u00dcbliche Heiz\u00adk\u00f6rper-Exponenten liegen im Be\u00adreich 1,2 bis 1,4.<\/p>\n
Weitere Einfl\u00fcsse auf die W\u00e4rmeabgabe von Heiz\u00adk\u00f6r\u00adpern sind im Korrekturfaktor f<\/span> zusammengefasst:<\/p>\n
- \n
- Ortsh\u00f6he: Mit sinkendem Luftdruck vermindert sich der W\u00e4rme\u00fcbergang durch Konvektion. Die W\u00e4r\u00adme\u00adlei\u00adstung von Heizk\u00f6rpern vermindert sich des\u00adhalb auf 1000 m \u00fc.M. um bis 10 % gegen\u00fcber Meeresh\u00f6he (Normbedingung).<\/li>\n
- Anschlussart: Wird ein Heizk\u00f6rper nicht in \u00fcblicher Weise (Vorlauf oben, R\u00fccklauf unten) an\u00adge\u00adschlos\u00adsen, so k\u00f6nnen, je nach Konstruktion, Minderleistungen auftreten.<\/li>\n
- Durchfluss: Ist der Massenstrom geringer als im Normfall, vermindert sich die W\u00e4rmeleistung.<\/li>\n
- Einbau: Werden die vom Hersteller angegebenen Wand-, Boden-, Fensterbrett-Abst\u00e4nde nicht ein\u00adge\u00adhal\u00adten oder wird der Heizk\u00f6rper verkleidet, so kann die W\u00e4rmeleistung stark sinken.<\/li>\n
- Anstrich: Die \u00fcblichen Heizk\u00f6rperlacke beliebiger Farbe beeinflussen die W\u00e4rmeabgabe nicht. Me\u00adtal\u00adli\u00adsche \u00dcberz\u00fcge hingegen weisen tiefe Strah\u00adlungs-Emissionszahlen auf und verhindern damit die W\u00e4rme\u00fcbertragung durch Strahlung weit\u00adge\u00adhend.<\/li>\n<\/ul>\n
![\"\"](\"\/images\/HLE-Web-2020\/chap_04_NEU-web-resources\/image\/M_1_004_001.png\")
<\/p>\nBild 4.1 Heizk\u00f6rper<\/p>\n
![\"\"](\"\/images\/HLE-Web-2020\/chap_04_NEU-web-resources\/image\/M_1_004_002.png\")
<\/p>\nBild 4.2 Heizk\u00f6rperleistung und Temperaturdifferenz<\/p>\n
4.1.2<\/span> Teillastverhalten<\/h2>\n
Die W\u00e4rmeleistung muss an den Bedarf angepasst werden k\u00f6nnen. Die Heizk\u00f6rpergleichung l\u00e4sst er\u00adken\u00adnen, wie dies zu be\u00adwerk\u00adstel\u00adli\u00adgen ist.<\/p>\n
![\"\"](\"\/images\/HLE-Web-2020\/chap_04_NEU-web-resources\/image\/eq_4-5.png\")
<\/p>\n\u03a6<\/span> W\u00e4rmeleistung bei Teillast in W
\n\u03a6<\/span>100<\/span> W\u00e4rmeleistung bei Volllast in W
\n\u0394T<\/span>m<\/span> mittlere Temperaturdifferenz Teillast in K
\n\u0394T<\/span>m,100<\/span> mittlere Temperaturdifferenz Volllast in K<\/p>\nDie W\u00e4rmeleistung l\u00e4sst sich somit nur durch Be\u00adein\u00adflus\u00adsung von \u0394T<\/span>m<\/span> ver\u00e4ndern. Es gibt zwei M\u00f6g\u00adlich\u00adkei\u00adten, dies zu tun:
\n1. durch Ver\u00e4ndern des Massenstroms bei konstanter Vorlauftemperatur (Drosselregelung am Heiz\u00adk\u00f6r\u00adper\u00adven\u00adtil)
\n2. durch Ver\u00e4ndern der Vorlauftemperatur bei kon\u00adstan\u00adtem Massenstrom (Vor\u00adlauftem\u00adpe\u00adra\u00adtur\u00adre\u00adge\u00adlung)<\/p>\nDie beiden M\u00f6glichkeiten werden oft kombiniert an\u00adge\u00adwen\u00addet.<\/p>\n
Drosselregelung des Heizk\u00f6rpers<\/span><\/p>\n
Die W\u00e4rmeleistung eines Heizk\u00f6rpers kann durch Schlies\u00adsen und \u00d6ffnen des Heizk\u00f6rperventils beeinflusst werden. Der Zusammenhang zwischen W\u00e4r\u00adme\u00adlei\u00adstung und Durchfluss wird als Heizk\u00f6rperkennlinie be\u00adzeich\u00adnet. Diese kann aufgrund der Heizk\u00f6rper-Be\u00adzie\u00adhun\u00adgen berechnet werden (Bild 4.3). Die Kennlinie a<\/span>100<\/span> = 0,3 gilt beispielsweise f\u00fcr Heizk\u00f6rper, welche auf Vorlauf-\/R\u00fccklauf-\/Raumtemperaturen von 50\/41\/20 \u00b0C ausgelegt sind. Wenn nun gedrosselt wird, bleibt die Vorlauftemperatur kon\u00adstant, hingegen sinkt die R\u00fccklauftemperatur.<\/p>\n
![\"\"](\"\/images\/HLE-Web-2020\/chap_04_NEU-web-resources\/image\/M_1_004_003.png\")
<\/p>\nBild 4.3 Heizk\u00f6rper-Kennlinien f\u00fcr n<\/span> = 1,3; die Kurven sind mit dem W\u00e4rme\u00fcbertragerkennwert im Aus\u00adlegungszustand beschriftet<\/p>\n
Beispiel:<\/p>\n
Durch einen auf 50\/41\/20 \u00b0C ausgelegten Heiz\u00adk\u00f6r\u00adper fliessen aufgrund eines Fehlers nur 60 % des er\u00adfor\u00adder\u00adli\u00adchen Massenstroms. Dem Diagramm wird ent\u00adnom\u00admen, dass die W\u00e4rmeleistung immerhin noch 88 % der ausgelegten betr\u00e4gt. Die Spreizung betr\u00e4gt neu 9 K \u00b7 0,88 \/ 0,6 = 13 K, die R\u00fccklauftemperatur 37 \u00b0C. Das Beispiel zeigt, dass man den Durchfluss stark reduzieren muss, um eine nennenswerte Re\u00adduk\u00adti\u00adon der Lei\u00adstung zu erhalten (beson\u00adders bei klei\u00adnen a100<\/span>-Wer\u00adten). Andererseits sind die M\u00f6glichkeiten, mit\u00adtels Durch\u00adfluss-Er\u00adh\u00f6\u00adhung die W\u00e4rmeabgabe zu stei\u00adgern, sehr be\u00adschr\u00e4nkt.<\/p>\n
Vorlauftemperaturregelung<\/span><\/a> des Heizk\u00f6rpers<\/span><\/p>\n
Die W\u00e4rmeleistung von Heizk\u00f6rpern kann durch Va\u00adri\u00adieren der Vorlauftemperatur beeinflusst werden. Der Zusammenhang der Vorlauftemperatur der Hei\u00adz\u00adan\u00adla\u00adge mit der Aussentemperatur wird als Heizkurve<\/span><\/a> be\u00adzeich\u00adnet. Auch die Heizkurve kann aufgrund der Heiz\u00adk\u00f6r\u00adper-Beziehungen berechnet werden (Bild 4.4). Oft gen\u00fcgt es, die Heizkurve durch eine Gerade anzun\u00e4hern. Diese Heiz\u00abgerade\u00bb wird mittels zweier Punkte festgelegt:<\/p>\n
- \n
- Auslegungspunkt: Auslegungs-Vorlauftemperatur bei der massgebenden Aussentemperatur<\/li>\n
- Punkt 21 \u00b0C Aussentemperatur, 21 \u00b0C Vorlauftemperatur<\/li>\n<\/ul>\n
![\"\"](\"\/images\/HLE-Web-2020\/chap_04_NEU-web-resources\/image\/M_1_004_004.png\")
<\/p>\nBild 4.4 Beispiele von berechneten Heizkurven<\/p>\n
An der Heizgrenze, d.h. einem Tagesmittel der Aus\u00adsentem\u00adpe\u00adra\u00adtur im Bereich 10 \u00b0C (viel freie W\u00e4rme) bis 16 \u00b0C (wenig freie W\u00e4rme), wird die Heizung ab\u00adge\u00adschal\u00adtet. Die Spreizung ist bei konstantem Mas\u00adsenstrom proportional zur abgegebenen W\u00e4rmeleistung. Die Spreizung nimmt somit mit steigender Aus\u00adsentem\u00adpe\u00adra\u00adtur ab.<\/p>\n
Die Beobachtung eines generellen Unter- oder \u00dcber\u00adhei\u00adzens macht eine Korrektur der Heizkurve er\u00adfor\u00adder\u00adlich. Insbesondere nach der Austrock\u00adnungs\u00adpha\u00adse soll\u00adte die Heizkurve \u00abheruntergeholt\u00bb wer\u00adden. Die Durch\u00adf\u00fch\u00adrung der Korrektur am Regler erfolgt in kleinen Schritten in Abst\u00e4nden von meh\u00adre\u00adren Tagen oder mit dem Einstellverfahren nach J\u00fcrg T\u00f6dtli.<\/p>\n
4.1.3<\/span> Der Einsatz von Heizk\u00f6rpern<\/h2>\n
Thermostatventile<\/span><\/a><\/p>\n
sind P-Regler<\/a> ohne Hilfsenergie (Bild 4.5). Eine Tem\u00adpe\u00adra\u00adturer\u00adh\u00f6\u00adhung in der Umgebung des F\u00fchlers f\u00fchrt zur Ausdehnung des F\u00fchlermediums und damit zur Verkleinerung des Ventilhubs. Der Durchfluss wird gedrosselt, und die W\u00e4rmeleistung des Heizk\u00f6rpers sinkt.<\/p>\n
![\"\"](\"\/images\/HLE-Web-2020\/chap_04_NEU-web-resources\/image\/M_1_004_005.png\")
<\/p>\nBild 4.5 Thermostatventil<\/p>\n
Wie bei jeder Regelung muss die Regelgr\u00f6sse, hier die Raumtem\u00adpe\u00adra\u00adtur, durch geeignete F\u00fchlerplatzierung <\/span>richtig erfasst werden. In vielen F\u00e4llen ist dies mit einem eingebauten F\u00fchler nicht sichergestellt (Bild 4.6). Es sind dann folgende M\u00f6glichkeiten vorhanden:<\/p>\n
![\"\"](\"\/images\/HLE-Web-2020\/chap_04_NEU-web-resources\/image\/M_1_004_006.png\")
<\/p>\nBild 4.6 F\u00fchlerplatzierung<\/p>\n
- \n
- Fernf\u00fchler<\/span><\/a>: <\/span>\u00e4usserlich gleicher Kopf wie Bild 4.5, aber der Temperaturf\u00fchler befindet sich an einem geeigneten Ort, mittels einer Kapillare mit dem Kopf verbunden.<\/li>\n
- Ferneinsteller: <\/span>Fernf\u00fchler und Sollwerteinsteller kombiniert (Bild 4.6 unten links).<\/li>\n
- Zentraler Raumthermostat<\/span> f\u00fcr mehrere Heizk\u00f6rper (z.B. im Schulzimmer), da niemand mehrere Thermostatventile einzeln bedienen wird.<\/li>\n<\/ul>\n
Bei der hydraulischen Dimensionierung von Ther\u00admo\u00adstat\u00adven\u00adti\u00adlen ist die Ventilautorit\u00e4t unwichtig. Mangelnde Ventilautorit\u00e4t bewirkt ten\u00addenz\u00adm\u00e4s\u00adsig ein 2-Punkt-Verhalten (entweder offen oder zu). Dies ist aber in der Praxis nicht nach\u00adtei\u00adlig. Hingegen muss jeder Heizk\u00f6rper hydraulisch abgeglichen werden k\u00f6nnen. Dies erfolgt am zweckm\u00e4ssigsten durch Verstellen des integrierten Drosselorgans eines voreinstellbaren Thermostatventils <\/span>(Bild 4.7). Dem Diagramm kann auch entnommen werden, in welchen Betriebsbereichen nennenswerte Ger\u00e4usche zu erwarten sind.<\/p>\n
![\"\"](\"\/images\/HLE-Web-2020\/chap_04_NEU-web-resources\/image\/M_1_004_007.png\")
<\/p>\nBild 4.7 Kennlinien eines voreinstellbaren Thermostatventils (Vor\u00adein\u00adstel\u00adlun\u00adgen 1 bis N, P-Abweichung 0,5 bis 2 K, Danfoss)<\/p>\n
Unter der P-Abweichung<\/span><\/a> versteht man den Tem\u00adpe\u00adra\u00adtu\u00adr-an\u00adstieg bis zum v\u00f6lligen Schliessen des Ventils. Am linken Rand des Kennlinienfeldes ist die P-Ab\u00adwei\u00adchung 0,5 K, am rechten 2 K. Thermostatventile regeln die Raumtemperatur auf den am Drehgriff ein\u00adge\u00adstell\u00adten Sollwert. Wird beispielsweise 20 \u00b0C angestrebt, so muss der Drehgriff in die Stellung 3 gebracht wer\u00adden. Das Ventil wird dann bei einer Temperatur von 20 \u00b0C, zuz\u00fcglich der P-Abweichung, tats\u00e4chlich ge\u00adschlos\u00adsen sein. Mit der h\u00e4ufig anzutreffenden Ma\u00adxi\u00admal\u00adstel\u00adlung 5 hingegen w\u00fcrde das Ventil seinen Zweck nicht er\u00adf\u00fcl\u00adlen. Drehgriffe k\u00f6nnen deshalb nach oben, auf die ge\u00adw\u00fcnsch\u00adte Raumtemperatur, begrenzt werden.<\/p>\n
Beim kombinierten Einsatz von Thermostatventilen mit witterungsgef\u00fchrter Vorlauftemperaturregelung<\/span> ist zu beachten, dass sich die Ventile bei Nachtabsenkung<\/a> ganz \u00f6ffnen, da ja ihr Sollwert unterschritten wird. Sie unterlaufen so die Nachtabsenkung. Dies kann weitgehend verhindert werden durch Nachtabschaltung oder durch hydraulischen Abgleich<\/a>, sodass der Durchfluss nicht stark ansteigen kann.<\/p>\n
Anordnung von Heizk\u00f6rpern<\/span><\/p>\n
Die Anordnung von Heizk\u00f6rpern sollte so erfolgen, dass damit nicht zus\u00e4tzliche Verluste entstehen:<\/p>\n
- \n
- nicht vor Glasfl\u00e4chen<\/li>\n
- keine Vorh\u00e4nge vor den Heizk\u00f6rpern (Bild 4.8)<\/li>\n<\/ul>\n
![\"\"](\"\/images\/HLE-Web-2020\/chap_04_NEU-web-resources\/image\/M_1_004_008.png\")
<\/p>\nBild 4.8 Vorh\u00e4nge<\/p>\n
Heizk\u00f6rper an Innenw\u00e4nden <\/span>k\u00f6nnen bei guten Ver\u00adgla\u00adsun\u00adgen einen durchaus guten Komfort bieten (vgl. 1.2.2). In B\u00fcros ist der Standort dann unkritisch, wenn die Heiz\u00adk\u00f6r\u00adper w\u00e4hrend der Arbeitszeit wegen der Ab\u00adw\u00e4r\u00adme ausser Betrieb sind.<\/p>\n
- Ferneinsteller: <\/span>Fernf\u00fchler und Sollwerteinsteller kombiniert (Bild 4.6 unten links).<\/li>\n
- Fernf\u00fchler<\/span><\/a>: <\/span>\u00e4usserlich gleicher Kopf wie Bild 4.5, aber der Temperaturf\u00fchler befindet sich an einem geeigneten Ort, mittels einer Kapillare mit dem Kopf verbunden.<\/li>\n
- Der Heizk\u00f6rper-Exponent n<\/span> beschreibt das Ver\u00adhal\u00adten des Heizk\u00f6rpers bei davon abweichenden Tem\u00adpe\u00adra\u00adtu\u00adren.<\/li>\n<\/ul>\n
- s<\/span> \u2248 0,25: zweilagige oder lamellierte Heizw\u00e4nde, Ra\u00addia\u00adto\u00adren;<\/li>\n