Wie sind Heizsysteme mit Pumpenumlauf aufgebaut: Anlagenschemata

Selbst erfahrenen Handwerkern gelingt es nicht immer, eine natürliche Bewegung des Wärmeträgers im Heizkreislauf zu gewährleisten. Es kommt vor, dass sich das Wasser im System bewegt, aber nicht genug Wärme im Haus ankommt.

Immer häufiger bevorzugen Eigentümer von Einfamilienhäusern die Installation von Heizsystemen mit Pumpenzirkulation, die recht vielfältig und praktisch sind. In diesem Artikel haben wir die grundlegenden Schemata der Zwangsheizung behandelt und das Material mit anschaulichen Illustrationen und Fotos ergänzt.

Außerdem haben wir nützliche Videos mit Empfehlungen von Fachleuten zur Installation von Pumpenausrüstung für Heizsysteme zusammengestellt. Dies ermöglicht es Ihnen, sich eingehend mit der Frage der Pumpeninstallation zu befassen.

Funktionsprinzip eines Systems mit Zwangsumlauf

Die Umwälzpumpe – ein kleines elektrisches Gerät, das äußerst einfach aufgebaut ist. Im Inneren des Gehäuses befindet sich ein Laufrad, das sich dreht und dem im System zirkulierenden Wärmeträger die erforderliche Beschleunigung verleiht. Der Elektromotor, der die Drehung gewährleistet, verbraucht nur sehr wenig Strom, lediglich 60-100 W.

Das Vorhandensein eines solchen Geräts im System vereinfacht dessen Planung und Installation erheblich. Die Zwangsumwälzung des Wärmeträgers ermöglicht die Verwendung von Heizungsrohren mit kleinem Durchmesser und erweitert die Möglichkeiten bei der Auswahl des Heizkessels und der Heizkörper.

Sehr oft arbeitet ein System, das ursprünglich für Naturumlauf ausgelegt wurde, aufgrund der geringen Geschwindigkeit des Wärmeträgers in den Rohren, d.h. geringer Zirkulationsdruck, unbefriedigend. In diesem Fall kann die Installation einer Pumpe das Problem lösen.

Allerdings sollte man sich nicht zu sehr von der Wassergeschwindigkeit in den Rohren verleiten lassen, da sie nicht übermäßig hoch sein sollte. Andernfalls könnte die Konstruktion mit der Zeit dem zusätzlichen Druck, für den sie nicht ausgelegt ist, nicht standhalten.

Während in Systemen mit natürlicher Zirkulation des Wärmeträgers ein offenes Ausdehnungsgefäß verwendet werden kann, sollte in Zwangsumlaufsystemen ein geschlossener, dichter Behälter bevorzugt werden.

Für Wohnräume werden folgende Grenzwerte für die Geschwindigkeit des Wärmeträgers empfohlen:

• bei einem Nenndurchmesser von 10 mm – bis zu 1,5 m/s;
• bei einem Nenndurchmesser von 15 mm – bis zu 1,2 m/s;
• bei einem Nenndurchmesser von 20 mm oder mehr – bis zu 1,0 m/s;
• für Nebenräume von Wohnhäusern – bis zu 1,5 m/s;
• für Gebäude mit Hilfsfunktion – bis zu 2,0 m/s.

In Systemen mit Naturumlauf wird der Ausdehnungsbehälter normalerweise auf der Vorlaufseite installiert. Wenn die Konstruktion jedoch mit einer Umwälzpumpe ergänzt wird, wird empfohlen, den Behälter auf die Rücklaufseite zu verlegen.

Der Aufbau einer Umwälzpumpe ist sehr einfach. Die Aufgabe dieses Geräts ist es, dem Wärmeträger eine ausreichende Beschleunigung zu verleihen, um den hydrostatischen Widerstand des Systems zu überwinden.

Außerdem sollte anstelle eines offenen Behälters ein geschlossener installiert werden. Nur in einer kleinen Wohnung, in der das Heizsystem eine geringe Ausdehnung und einen einfachen Aufbau hat, kann auf eine solche Umstellung verzichtet werden und das alte Ausdehnungsgefäß weiterverwendet werden.

Berechnungen für Zwangsheizsysteme

Ein richtig organisiertes System mit Zwangsumwälzung erfordert komplexe technische Berechnungen. Einige Formeln ermöglichen es jedoch, den Zustand des Systems zu beurteilen und ein genaueres Bild von den erforderlichen Umbauten zu erhalten, insbesondere wenn es sich um ein kleines Haus oder eine Wohnung handelt. Die Leistung der Heizungsanlage wird in der Regel anhand der Größe der zu beheizenden Räume ausgewählt.

Normalerweise empfehlen die Hersteller, dass der in Litern pro Minute gemessene Durchfluss des Wärmeträgers der Kilowattzahl der Kesselleistung entspricht. Das bedeutet, dass für einen Kessel mit 40 W ein Wärmeträgerdurchfluss von 40 l/min am geeignetsten ist.

Auf ähnliche Weise berechnet man den Wasserdurchfluss für einen einzelnen Raum oder eine Gruppe von Räumen. In diesem Fall orientiert man sich an der Gesamtleistung der in dem Bereich installierten Heizkörper.

Die Geschwindigkeit des Wärmeträgers im Heizkreislauf hängt maßgeblich davon ab, wie richtig der Rohrdurchmesser gewählt wurde.

Der Durchmesser der Heizungsrohre wird gemäß dem festgelegten Wärmeträgerdurchfluss bestimmt:

• Bei einem Durchfluss von 5,7 l/min sind Halbzollrohre erforderlich;
• Bei einem Durchfluss von 15 l/min sind Dreiviertelzollrohre erforderlich;
• Bei einem Durchfluss von 30 l/min sind Zollrohre erforderlich;
• Bei einem Durchfluss von 53 l/min sind Rohre von 1 1/4 Zoll erforderlich;
• Bei einem Durchfluss von 83 l/min sind 1 1/2-Zoll-Rohre erforderlich;
• Bei einem Durchfluss von 170 l/min sind 2-Zoll-Rohre erforderlich;
• Bei einem Durchfluss von 320 l/min sind Rohre mit 2 1/2 Zoll erforderlich usw.

Um die Parameter einer geeigneten Umwälzpumpe zu bestimmen, müssen Sie die Länge des gesamten Heizkreislaufs messen, an den sie angeschlossen wird. Für zehn Meter System benötigt die Pumpe eine Förderhöhe von 0,6 m. Durch einfache Berechnungen ergibt sich, dass für ein System von 60 Metern Länge eine Pumpe mit 3,6 m erforderlich ist.

Diese Parameter gelten jedoch nur für ein System, bei dem der Rohrdurchmesser, wie oben angegeben, richtig gewählt wurde. Wenn zu enge Leitungen verwendet wurden, muss eine leistungsstärkere Pumpe gewählt werden, um den übermäßigen hydraulischen Druck zu überwinden, der aufgrund der falschen Rohrauswahl im System entsteht.

Detaillierte Empfehlungen zur Auswahl einer Umwälzpumpe haben wir in diesem Artikel gegeben.

Ein automatischer Entlüfter oder ein mechanisches Gerät zum Ablassen überschüssiger Luft, das Mayevski-Ventil, wird zum Entlüften eines geschlossenen Systems benötigt. Diese Vorrichtungen sind in Heizkreisläufen erforderlich, da sie das Problem der Luftansammlung verhindern. Solche Vorrichtungen werden an Heizkörpern, an Vorlaufsteigleitungen sowie an problematischen Stellen komplexer Heizungsschemata installiert.

Diese Regel gilt auch in die entgegengesetzte Richtung: Wenn die Rohre breiter als normativ erforderlich sind, sollte die berechnete Leistung der Umwälzpumpe verringert werden.

Ein wichtiger Bestandteil von Zwangsheizungssystemen ist die Sicherheitsgruppe:

Experten empfehlen, nicht nur ein, sondern gleich zwei solcher Geräte zu erwerben. Eines – als Hauptgerät, und das zweite – als Reserve. Es kann am Bypass installiert oder im Abstellraum gelagert werden.

Eine Umwälzpumpe ist in der Regel widerstandsfähig gegen Störungen, aber empfindlich gegenüber der Wasserqualität im Heizkreislauf. Um die Lebensdauer der Heizungsanlage zu verlängern, ist es sinnvoll, eine Filtration des Wärmeträgers und rechtzeitige Maßnahmen zur Systemspülung vorzusehen.

Schemata von Systemen mit Pumpenzirkulation

Heizungsanlagen mit Zwangsumlauf unterscheiden sich wie folgt:

• als Einrohr- oder Zweirohrsysteme (Art des Rohranschlusses an die Heizkörper);
• mit vertikalen Steigleitungen oder horizontalen Hauptleitungen;
• Sackgassensysteme oder mit gleichströmendem Wärmeträger
• mit oberer oder unterer Verteilung.

Einrohrsysteme werden immer seltener, da ihre Nachteile die Vorteile deutlich überwiegen. Es handelt sich um eine sehr einfache Variante, bei der die Heizkörper in Reihe geschaltet werden. Der Wärmeträger durchströmt nacheinander jedes Heizgerät und kühlt dabei allmählich ab.

Offensichtlich werden bei einem solchen Schema die ersten Heizkörper den Raum besser erwärmen als die am Ende des Systems. Man muss am letzten Abschnitt der Hauptleitung mehr Heizkörper installieren als am Anfang, um den Temperaturunterschied auszugleichen.

Einrohrheizungen sind einfach zu realisieren und preiswert, aber das Problem der ungleichmäßigen Erwärmung und der Abhängigkeit vom Ausfall eines einzelnen Heizkörpers hat sie unter modernen Bedingungen praktisch ungebräuchlich gemacht.

Eine solche Anordnung ist äußerst unpraktisch, da bei einem Defekt nicht nur ein Heizkörper abgeschaltet werden kann; der Wärmeträger muss aus dem gesamten Kreislauf abgelassen werden. Das Zweirohrsystem sieht vor, dass jeder Heizkörper parallel über zwei Rohre an die gemeinsame Hauptleitung angeschlossen wird.

Natürlich müssen dafür mehr Materialien verwendet werden, und die Gesamtkosten sowie die Montagezeit sind höher als bei der Einrohrvariante.

Zweirohr-Heizungssysteme ermöglichen eine gleichmäßige Beheizung jedes Raums, wobei ein Defekt an einem Heizkörper nicht zum Abschalten des gesamten Kreislaufs führt.

Bei Zweirohranschluss werden an jedem Heizkörper Absperrventile installiert. Dies ermöglicht es, bei Bedarf nur einen Heizkörper zu demontieren oder abzuschalten, während die übrigen Systemelemente normal weiterfunktionieren.

Bei diesem Schema erfolgt die Erwärmung gleichmäßig, da das Heizmedium in jeden Heizkörper über eine separate Leitung gelangt und dann zur Erwärmung in den Kessel zurückfließt, anstatt durch die übrigen Heizkörper zu zirkulieren.

Vertikale Steigleitungen werden in mehrstöckigen Gebäuden verwendet. An sie lassen sich bequem Heizkörper anschließen, die sich auf verschiedenen Etagen befinden. Die vertikale Bauweise begünstigt das schnelle Entweichen von in das System gelangter Luft, was die Wahrscheinlichkeit von Luftblasenbildung erheblich verringert.

Die Errichtung einer vertikalen Heizungsanlage ist nicht billig, jedoch ist sie ein effizientes, gegen Lufteinschlüsse resistentes Schema, das sich hervorragend für die Installation in mehrstöckigen Gebäuden eignet.

Bei horizontalen Schemata verläuft die Hauptleitung, an die die Heizkörper parallel angeschlossen werden, wie der Name schon sagt, in der horizontalen Ebene. Dieser Systemtyp eignet sich für die Beheizung von eingeschossigen Gebäuden mit großer Grundfläche.

Eine relativ preiswerte Option ist nicht gegen die Bildung von Luftblasen gefeit. Um dieses Problem zu verhindern, werden automatische Entlüfter verwendet. Die Regeln zum Entfernen einer Luftblase aus der Heizungsanlage haben wir ausführlich hier besprochen.

Horizontale Heizsysteme sind relativ kostengünstig und werden üblicherweise bei der Planung von Gebäuden mit großer Grundfläche für ein oder zwei Stockwerke eingesetzt.

Eine ungleichmäßige Erwärmung ist nicht nur für Einrohrsysteme charakteristisch, sondern auch für die weit verbreitete Sackgassen-Heizungsvariante.

Bei einem solchen Schema erfolgt die Zufuhr des Heizmediums in die entgegengesetzte Richtung zur Rücklaufbewegung. Dadurch gibt es im System Heizkörper, die bereits etwas abgekühltes Heizmedium erhalten, das nach ihnen in das Rücklaufrohr gelangt.

In Sackgassensystemen erhalten die vom Vorlaufstrang entfernten Heizkörper weniger Wärme als die in seiner Nähe befindlichen. Bei Systemen mit gleichläufiger Strömung arbeiten alle Elemente der Anlage im gleichwertigen Modus.

Dadurch erhalten die ersten Heizkörper vom Strang mehr Wärme und die entfernten weniger. In kleinen Räumen mag dies nicht so auffallen, aber in geräumigen Häusern wird es spürbar sein. In dieser Situation wird empfohlen, mehrere kurze Leitungen anstelle einer langen zu verlegen, damit das gesamte Heizmedium in den Zweigen mit annähernd gleicher Temperatur zirkuliert.

Die Vorlauf-/Rücklauf-Verteilung basiert genau auf der gleichen Länge der Umwälzkreise im ganzen Haus, was eine äußerst präzise gleichmäßige Erwärmung ermöglicht. Allerdings ist diese Art der Verteilung nicht einfach umzusetzen, da eine große Anzahl von Rohren verlegt werden muss.

Die obere Verteilung wird in Heizsystemen eingesetzt, wenn ein Dachboden vorhanden ist, auf dem ein Ausdehnungsgefäß installiert werden kann. Ist dies nicht möglich, kann die untere Verteilung der Heizung erfolgreich realisiert werden.

Die obere und untere Verteilung haben ihren Namen von der Position des Vorlaufrohrs. Im ersten Fall gelangt das Heizmedium von oben in das System, im zweiten Fall von unten.

Bei der oberen Verteilung wird das Ausdehnungsgefäß am höchsten Punkt des Systems installiert, und das Heizmedium verteilt sich im System durch die Schwerkraft. Der Rücklauf befindet sich hier unterhalb der Heizkörper. Für die Realisierung eines solchen Projekts in einem Privathaus ist ein Dachboden erforderlich, auf dem das Gefäß installiert wird.

Wenn die Bedingungen für die obere Verteilung nicht gegeben sind, wird die zweite Variante verwendet, bei der die Zufuhr des Heizmediums von unten erfolgt und der Rücklauf oberhalb der Heizkörper installiert ist. Die Aufgabe, das Heizmedium mit ausreichend hoher Geschwindigkeit zu bewegen, wird hauptsächlich der Umwälzpumpe übertragen.

Ein solches Schema wird schrittweise vom unteren zum oberen Stockwerk montiert, wobei die Vorlaufleitung mit einem leichten Gefälle verlegt wird, um die Bildung von Luftblasen zu verhindern.

Um Luftblasen zu entfernen, werden die Heizungsleitungen mit automatischen Entlüftern ausgestattet:

Wo sollte die Umwälzpumpe installiert werden?

Meistens wird die Umwälzpumpe im Rücklauf installiert, nicht im Vorlauf. Man geht davon aus, dass hier das Risiko von schnellem Verschleiß und Ausfall geringer ist, da das Heizmedium bereits abgekühlt ist. Für moderne Pumpen ist dies jedoch nicht zwingend erforderlich, da sie mit Lagern mit sogenannter Wasserschmierung ausgestattet sind. Diese sind speziell für solche Betriebsbedingungen ausgelegt.

Das bedeutet, dass die Umwälzpumpe auch im Vorlauf installiert werden kann, zumal der hydrostatische Druck des Systems hier niedriger ist. Der Installationsort des Geräts unterteilt das System in zwei Bereiche: den Druckbereich und den Saugbereich. Die im Vorlauf direkt nach dem Ausdehnungsgefäß installierte Pumpe fördert das Wasser aus dem Speicher und pumpt es in das System.

Die Umwälzpumpe in der Heizungsanlage teilt den Kreislauf in zwei Teile: den Druckbereich, in den das Heizmedium eintritt, und den Unterdruckbereich, aus dem es abgesaugt wird.

Wird die Pumpe jedoch im Rücklauf vor dem Ausdehnungsgefäß installiert, pumpt sie Wasser in das Gefäß und saugt es aus dem System ab. Das Verständnis dieses Punktes hilft, die Besonderheiten des hydraulischen Drucks an verschiedenen Stellen des Systems zu berücksichtigen. Wenn die Pumpe arbeitet, bleibt der dynamische Druck im System bei konstanter Menge des Heizmediums konstant.

Es ist wichtig, nicht nur den optimalen Ort für die Montage der Pumpenausrüstung zu wählen, sondern sie auch korrekt zu installieren. Wir empfehlen Ihnen, sich mit den Nuancen der Installation einer Umwälzpumpe vertraut zu machen.

Das Ausdehnungsgefäß erzeugt den sogenannten statischen Druck. Bezogen auf diesen Wert wird im Druckbereich der Heizungsanlage ein erhöhter hydraulischer Druck erzeugt, im Unterdruckbereich – ein niedrigerer.

Der Unterdruck kann so stark sein, dass er das Niveau des atmosphärischen Drucks erreicht oder sogar darunter liegt, was Bedingungen für das Eindringen von Luft aus der Umgebung in das System schafft.

Im Bereich des Druckanstiegs kann Luft hingegen aus dem System gedrückt werden, manchmal kommt es zum Sieden des Heizmediums. All dies kann zu einer fehlerhaften Funktion der Heizungstechnik führen. Um solche Probleme zu vermeiden, sollte im Saugbereich ein Überdruck sichergestellt werden.

Hierfür kann eine der folgenden Lösungen verwendet werden:

• Den Ausdehnungsbehälter auf eine Höhe von mindestens 80 cm über dem Niveau der Heizungsrohre anheben;
• Den Speicher an der höchsten Stelle des Systems platzieren;
• Den Stutzen des Speichers von der Vorlaufleitung trennen und nach der Pumpe auf den Rücklauf umleiten;
• Die Pumpe nicht im Rücklauf, sondern im Vorlauf installieren.

Es ist nicht immer möglich, den Ausdehnungsbehälter ausreichend hoch zu platzieren. Normalerweise wird er auf dem Dachboden aufgestellt, wenn dort ausreichend Platz vorhanden ist. Dabei ist es wichtig, die Montageregeln für den Speicher zu beachten, um einen störungsfreien Betrieb zu gewährleisten.

Detaillierte Empfehlungen zur Installation und zum Anschluss des Ausdehnungsbehälters haben wir in einem weiteren unserer Artikel gegeben.

Wenn der Dachboden nicht beheizt wird, muss der Speicher unbedingt isoliert werden. Es ist ziemlich schwierig, den Behälter auf den höchsten Punkt einer erzwungenen Umlaufsystem zu versetzen, wenn dieses zuvor als natürliches System ausgelegt wurde.

Ein Teil der Rohrleitung muss umgebaut werden, damit das Rohrgefälle in Richtung des Kessels verläuft. In natürlichen Systemen wird das Gefälle normalerweise zum Kessel hin ausgeführt.

Ein in einem Raum installierter Ausdehnungsbehälter benötigt keinen zusätzlichen Schutz. Wenn er jedoch auf einem unbeheizten Dachboden aufgestellt wird, sollte man für die Wärmedämmung dieses Geräts sorgen.

Den Stutzen des Behälters vom Vorlauf auf den Rücklauf umzustellen, ist normalerweise nicht schwierig. Ebenso einfach ist die letzte Variante zu realisieren: Die Umwälzpumpe in die Vorlaufleitung hinter dem Ausdehnungsbehälter einbauen.

In einer solchen Situation empfiehlt es sich, ein möglichst zuverlässiges Pumpenmodell zu wählen, das den Kontakt mit heißem Wärmeträger über einen längeren Zeitraum hinweg aushält.

Fazit und nützliche Videos zum Thema

Interessante Informationen zu Systemen mit erzwungener Zirkulation finden Sie in diesem Video:

Detailliertere Informationen zu den Berechnungen, die bei der Auswahl einer Umwälzpumpe erforderlich sind, finden Sie hier:

In diesem Video werden Aufbau und Montage der Umwälzpumpe ausführlich beschrieben:

Erzwungene Heizsysteme sind nicht so kompliziert, wie es auf den ersten Blick erscheinen mag. Um eine solche Aufgabe zu realisieren, müssen jedoch die Berechnungen korrekt durchgeführt und ein ordentliches Projekt erstellt werden. Unter Einhaltung dieser Bedingungen kann man sein Haus mit einer zuverlässigen und effizienten Heizung versorgen.

Sie suchen nach dem optimalen Schema für die Einrichtung einer Heizungsanlage mit erzwungener Zirkulation in Ihrem Haus? Haben Sie vielleicht Fragen, die wir in diesem Artikel nicht behandelt haben? Stellen Sie sie unserem Experten im Kommentarbereich.

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