So finden Sie die richtige Software für den hydraulischen Abgleich

Noch immer sind in 80% der deutschen Wohngebäuden die Heizanlagen hydraulisch nicht optimal eingestellt. Das geht aus einer Analyse der gemeinnützigen Beratungsgesellschaft co2online hervor, die Daten von mehr als 60.000 Gebäuden ausgewertet hat.

Würde der hydraulische Abgleich und damit eine einfache, aber effiziente Maßnahme zur Heizungsoptimierung deutschlandweit konsequent umgesetzt, könnte jährlich der Ausstoß vom 5,3 Mio. t CO₂ vermieden werden. Mit abgeglichenen Heizungssystemen lassen sich zudem bis zu 21 % Heizenergiekosten einsparen. Ein Heizungsabgleich schont also das Klima und den Geldbeutel.

Keine Förderung ohne Abgleich

Verschiedene BAFA- und KfW-Förderprogramme setzen den hydraulischen Abgleich zwingend voraus, dessen ordnungsgemäße Durchführung der ausführende Fachhandwerker schriftlich bestätigen muss. Für neue Heizungsanlagen oder Heizungsmodernisierungen ist ein hydraulischer Abgleich gemäß VOB, Teil C – DIN 18380 [1] vorgeschrieben, in der EnEV sieht ihn die Referenzausführung vor.

Da das Heizungswasser nach dem hydraulischen Prinzip des geringsten Widerstands durch das Heizsystem strömt, werden bei nicht einregulierten Heizungsanlagen zunächst die der Umwälzpumpe nächstgelegenen Heizkörper heiß. Weiter entfernte Heizflächen werden verzögert und nicht ausreichend versorgt.

Um Abhilfe zu schaffen, werden oft leistungsstärkere Umwälzpumpen eingebaut, häufig wird die Drehzahl der Pumpe oder die Vorlauftemperatur erhöht, wodurch höhere Energieverbräuche und Strömungsgeräusche verursacht werden.

Ursache des Problems ist aber weder eine zu niedrige Vorlauftemperatur noch eine zu geringe Pumpenleistung. Vielmehr handelt es sich um Verteilprobleme innerhalb des hydraulischen Systems, die sich durch eine hydraulische Einregulierung beheben lassen:

Für jeden Heizkörper bzw. für jede Flächenheizung werden die jeweils passenden Widerstände berechnet und die Durchflussmenge an voreinstellbaren Thermostatventilen, Differenzdruckreglern oder Strangregulierventilen so eingestellt, dass in die einzelnen Heizkörper die richtige Wassermenge gelangt und dadurch die Wärme wunschgemäß im Haus verteilt wird.

Vor allem Zweirohr-Systeme lassen sich effizient einregulieren, bei Einrohr-Systemen ist ein Abgleich nur beschränkt möglich.

Erst berechnen, dann einstellen

Voraussetzung für einen präzisen hydraulischen Abgleich ist eine Heizlastberechnung, die durch eine Rohrnetzberechnung ergänzt wird. Während bei Einfamilien- und kleinen Mehrfamilienhäusern eine Heizlastberechnung mit überschlägiger Rohrnetzerfassung ausreicht, ist bei größeren Gebäuden mit komplexeren Anlagen eine möglichst genaue Berücksichtigung des tatsächlichen Rohrleitungsnetzes unerlässlich. Je mehr Gebäude- und Heizsystemdaten berücksichtig werden, desto exakter sind die Ergebnisse.

Da im Gebäudebestand aufgrund mangelnder Anlagendaten eine präzise Berechnung oft nicht praktikabel ist, muss man in der Regel auf Näherungsverfahren zurückgreifen. Neben Rechenschiebern stehen dafür hardwarebasierte Systeme zur Verfügung, die einen automatisierten Abgleich versprechen.

All diese Lösungen unterscheiden sich nicht nur in ihrer Funktionsweise und Effizienz, sondern auch im Aufwand, den Kosten und der Genauigkeit. Außerdem wird jede Maßnahme unterschiedlich gefördert.

Relativ schnell, aber ungenau sind analoge Daten- oder Rechenschieber, die es inzwischen auch digital in Form von Apps gibt. Auf der Grundlage von Angaben wie Raumgröße und Gebäudealter bzw. energetischem Zustand werden damit Einstellwerte für die Thermostatventile näherungsweise ermittelt.

Zu den hardwarebasierten Abgleichverfahren gehören selbstregulierende Ventile wie beispielsweise „Q-Tech“ von Oventrop oder rechnergesteuerte Lösungen wie „MyWarm“. Bei diesem System ermittelt ein Softwareprogramm mithilfe von an den Heizkörpern angeschlossenen Messgeräten die Heizlast, die optimale Wassermenge und den passenden Volumenstrom.

Auch smarte Pumpen wie Alpha3 von Grundfos wurden für einen automatisierten hydraulischen Abgleich konzipiert. Diese und weitere Lösungen sind so unterschiedlich, dass sich deren Effizienz kaum miteinander vergleichen lässt (s. auch „Hydraulischer Abgleich: Methoden zum Berechnen und Einstellen im Überblick“, www.co2online.de , www.bit.ly/geb1436 ).

Außerdem sollte man beachten, dass ein korrekter hydraulischer Abgleich stets eine exakte Berechnung der Volumenströme in Abhängigkeit von der Heizlast und den installierten Heizflächen voraussetzt [7].

Hydraulischer Abgleich per Software

Software-Lösungen für den hydraulischen Abgleich, die in diesem Beitrag tabellarisch vorgestellt werden, berücksichtigen eine Vielzahl von Parametern wie Raum-, Gebäude- und Heizsystemdaten inklusive Rohrnetz-, Heizkörper-, Ventil- und Pumpendaten. Integrierte Herstellerdatenbanken für Ventile oder Pumpen vereinfachen die Eingabe und ermöglichen präzisere Ergebnisse.

Auf Grundlage dieser Werte berechnet die Software nach unterschiedlichen Methoden die günstigsten Werte für die Vorlauftemperatur sowie die Pumpen- und Thermostatventileinstellungen des Heizsystems. Darüber hinaus werden Formulare für KfW- oder BAFA-Fördergeldanträge oder Dokumentationen erstellt.

Neben speziell für den hydraulischen Abgleich entwickelten Lösungen wie DanBasic, Optimus Duo, EVEBI Hydraulischer Abgleich und anderen gibt es auch in CAD-Planungssoftware für die Haustechnik integrierte Berechnungsprogramme wie DDS-CAD, liNear Analyse Heating oder RUKON-TGA. Letztere erfassen sowohl die Räume als auch das Heizungsrohrnetz grafisch und ermitteln über integrierte oder aufgesetzte Berechnungsprogramme die Raum- und Heizungsnetzdaten.

Diese Programme setzen CAD-Kenntnisse voraus und eignen sich insbesondere für große und komplexe Anlagen. Bei der Planung mit diesen Programmen ist der hydraulische Abgleich quasi inklusive. Ermittelt werden u. a. Voreinstellwerte sowie Pumpen-Volumenströme, Rohrdimensionen, Druckverluste, Strömungsgeschwindigkeiten.

Welche Berechnungsverfahren zum Einsatz kommen, ist von Programm zu Programm unterschiedlich. Das Näherungsverfahren A gemäß VdZ-Fachregel [9] erlaubt eine Abschätzung der Gebäudeheizlast über das vereinfachte Hüllflächenverfahren gemäß DIN EN 12831 Beiblatt 2 [4].

Dieses nutzt ausschließlich die thermische Hüllfläche und deren Wärmedurchgangskoeffizienten zur vereinfachten Bestimmung der Transmissionswärmeverluste sowie das Nettogebäudevolumen zur Festlegung der Lüftungswärmeverluste. Gewinne durch solare oder interne Wärmequellen werden nicht berücksichtigt. Das Berechnungsverfahren B ermittelt die Heizlast Raum für Raum nach DIN EN 12831 [2].

Die Norm legt Verfahren zur Bestimmung der Wärmeverluste über die Gebäudehülle (Transmissionswärmeverluste) und Lüftungswärmeverluste zur Bestimmung der Norm-Heizlast fest. Die Auslegungsheizlast für die beheizten Räume ergibt sich aus der Summe der Norm-Wärmeverluste und der Aufheizleistung.

Berechnet wird die Norm-Heizlast unter Berücksichtigung eines Korrekturfaktors für die Aufheizleistung. Bei der Berechnung können Vereinfachungen vorgenommen werden, wie eine U-Wertbestimmung nach Typologie und Baualtersklasse. Einige Programme (z. B. Heizungspaket von Solar-Computer, Optimus Duo von Hottgenroth/ETU mit Zusatzmodul) ermöglichen auch Simulationsrechnungen.

Was sollte die Software können?

Konzeption, Einsatzbereiche, Berechnungsverfahren, Ausgaben und Preise der Programme sind sehr unterschiedlich, weshalb man bei der Auswahl auf Folgendes achten sollte:

• Welche Einsatzbereiche deckt die Software ab – den Abgleich von Heizkörpern, Flächenheizungen, Einrohr- und Zweirohr-Anlagen, 3-/4-Leiter-Anlagen, Bestands- und Neuanlagen?
• Ist die Projektgröße gegebenenfalls begrenzt und wenn ja, mit welcher Anzahl der Verbraucher, Heizkreise, Räume, Fläche oder Gesamtleistung?
• Welche Berechnungsverfahren liegen dem Programm zugrunde – das VdZ-Verfahren A oder B, Optimus oder gar ein Simulationsverfahren?
• Werden die Regelwerke DIN EN 12831 Beiblatt 1 und Beiblatt 2 berücksichtigt?
• Wie werden Räume erfasst – tabellarisch oder grafisch?
• Muss der U-Wert eingegeben oder kann er berechnet werden? Verfügt das Programm dafür über eine Materialdatenbank oder einen Bauteilrechner?
• Werden Wärmebrücken berücksichtigt?
• Können Daten aus der EnEV-, Heiz- oder Kühllastberechnung übernommen werden?
• Lassen sich Raumdaten mobil per Smartphone- oder Tablet-App erfassen?
• Ist mit dem Programm ein DXF-, IFC- oder gbxML-Import möglich?
• Wie wird das Rohrnetz erfasst – überschlägig gemäß Optimus, per tabellarischem oder grafischem Strangschema? Lässt es sich per DXF- oder IFC-Schnittstelle importieren? Kann der Anwender dabei auf Herstellerkataloge für Ventile, Pumpen, Heizkörper etc. zurückgreifen?
• Wie werden Heizkörper oder Heizflächen erfasst – nach Bauart oder Typ, den Abmessungen, der Anzahl der Glieder und wird ein Heizkörperexponent berücksichtigt?
• Lassen sich mehrere Heizkörper oder Heizflächen pro Raum erfassen?
• Werden neben den Voreinstellwerten für die Thermostatventile, Differenzdruckregler oder Strangregulierventile auch der Pumpen-Volumenstrom, die Förderhöhe, die Raum-Heizlast, die Vorlauftemperatur, die Rücklauftemperatur, Rohrdimensionen, Druckverluste, Strömungsgeschwindigkeiten und gegebenenfalls weitere Parameter berechnet?
• Welche Dokumente werden in welchen Datenformaten ausgegeben – VdZ-Formulare, KfW-und BAFA-Fördergeldanträge, Dokumentationen, Strangschemen und Materiallisten als TXT-, RTF-, DOC-, XLS- oder PDF-Datei?
• Welche Besonderheiten bietet das Programm?

Bei den Softwarepreisen, die zwischen 300 und 4500 Euro liegen, sollten auch jährliche Folgekosten für Updates/Upgrades berücksichtigt werden. Kostenfrei sind DanBasic von Danfoss sowie zwei Excel-Tools der Ostfalia-Hochschule ( www.delta-q.de , www.bit.ly/geb1437 ).

Bestandsanlagen brauchen praxisnahe Lösungen

Inzwischen gibt es zahlreiche Berechnungswerkzeuge für den hydraulischen Abgleich von Neu- oder Bestandsanlagen. Dennoch wird der Abgleich gescheut, insbesondere im Bestand, weil der Aufwand für die Heizkörper- und Rohrnetzerfassung sowie die Heizlastberechnung gemäß DIN EN 12831 hoch ist.

In Bestandsbauten fehlen oft die dafür erforderlichen Angaben und Unterlagen, aus denen Raumheizlasten, Massenströme, Rohrreibungs- und Armaturenwiderstände, Rohrdimensionen oder Rohrleitungsverläufe hervorgehen. In diesen Fällen ist man auf Werkzeuge angewiesen, die sich vor Ort beim Kunden unkompliziert einsetzen lassen und eine geschätzte oder exakte Heizlastberechnung pro Raum, mit oder ohne Berücksichtigung des Rohrnetzes ermöglichen.

Dafür sollten dem Anwender möglichst praxisnahe Funktionen und Hilfen für die Erfassung der Heizkörper, des Rohrnetzes und der Raumdaten zur Verfügung stehen, die sich auch mobil per Smartphone- oder Tablet-App nutzen lässt. 

Der Produktvergleich in diesem PDF soll Ihnen helfen, die für Sie richtige Software für den hydraulischen Abgleich zu finden:

Dieser Artikel von Marian Behaneck ist zuerst erschienen in Gebäude Energie Berater Ausgabe 04-2018.

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