Wie das Strahlungsheizsystem funktioniert: Schemata und Verlegevarianten

Bei der Entscheidung, wie das eigene Haus beheizt werden soll, kann der Eigentümer aus einer Vielzahl von Heiztechnologien wählen. Gemeinsam ist ihnen eine ähnliche Reihe von Konstruktionselementen, zu denen ein Kessel, ein Rohrsystem und Heizkörper gehören, die den Raum direkt erwärmen.

Es gibt Unterschiede in den Rohrverbindungsschemata. Eine dieser Varianten ist das Kollektorheizungssystem, über dessen Eigenschaften und Aufbauregeln in diesem Artikel gesprochen wird. Wir haben die Besonderheiten der Kollektorverteilung detailliert beschrieben und ihre Einrichtungsvarianten vorgestellt. Wir haben die Auswahlkriterien für die Ausrüstung zum Bau der Kreisläufe dargelegt.

Zur besseren Veranschaulichung der präsentierten Informationen wird der Text durch Fotogalerien, nützliche Schemata und Videos ergänzt.

Starke Vorteile der Kollektorverteilung

Die Hauptaufgabe einer Heizungsanlage besteht darin, die Wärmeverluste auszugleichen, die durch die Differenz zwischen Innen- und Außentemperatur sowie durch die unterschiedliche Wärmeleitfähigkeit der Außenwände entstehen. Die Lösung hängt maßgeblich von einer fachgerecht ausgewählten Rohrverteilung ab, die das Heizmedium zu den Heizkörpern transportiert.

In der Praxis können alle Heizgeräte auf folgende Weise miteinander verbunden werden:

• T-Stück-Anschluss;
• sternförmigem (Kollektoren-)Anschluss, bei dem jedem Heizkörper über einen Verteiler ein separates Rohrpaar für Vor- und Rücklauf des Wärmeträgers zugeführt wird.

Der T-Stück- oder Perimeter-Rohrverbindungstyp ist günstiger. Aber da die Geräte miteinander verbunden und über eine Rohrleitung an einen gemeinsamen Steigstrang angeschlossen sind, muss das System vollständig abgeschaltet und vom Wärmeträger befreit werden, um einen einzelnen Heizkörper oder Abschnitt zu reparieren. Oder man muss es mit Bypässen und Absperrarmaturen ausstatten, was die Kosten für die Heizungsorganisation erheblich erhöht.

Bei der traditionellen Perimeterverteilung wird die gesamte Rohrleitung meist offen, seltener verdeckt verlegt. Strahlungsheizungssysteme werden vorwiegend in Wänden oder Böden verlegt, da eine große Anzahl von oberhalb der Konstruktionen verlegten Rohren das Interieur negativ beeinflusst.

Die verdeckte Montage erfolgt bei einem Fußbodenheizungssystem, das entsprechend der technologischen Spezifikation nach dem Strahlenprinzip aufgebaut ist. Die Strahlenrohrleitung zu den Heizgeräten wird ebenfalls verdeckt im Estrich verlegt, weil dies aus technologischen und architektonischen Gründen besser ist.

Die Montage der Rohrleitung nach dem Strahlenprinzip wird wesentlich teurer sein als die Installation des Systems nach der Perimeter-Methode. Dank der Besonderheiten dieser Verteilung wird der erhitzte Wärmeträger jedoch gleichzeitig an alle Punkte geliefert.

Die große Anzahl von Rohren bei der Verwendung der Strahlenmethode für die Rohrleitungsmontage kann das Interieur beeinträchtigen. Daher werden alle Heizungsleitungen im Boden oder in den Wänden verlegt.

Alle Verbindungen bleiben dabei an der Oberfläche, sodass das Risiko eines Lecks unter dem Estrich praktisch nicht besteht. Bei einem T-Stück-System ist dies nicht möglich, da bei Verschleiß der Verbindungen Wände und Boden aufgebrochen werden müssten.

Um den Rohrverbrauch zu reduzieren, werden die nach dem Strahlenprinzip montierten Rohrleitungen nicht entlang des Umfangs, sondern auf dem kürzesten Weg verlegt – vom Kollektor zum Gerät.

Der Hauptnachteil der Kollektorverteilung ist der hohe Materialaufwand, der in der großen Länge begründet liegt. Für den ordnungsgemäßen Betrieb sind technische Geräte erforderlich, da es sich ausschließlich um Zwangsumlaufsysteme handelt. Der Hauptvorteil besteht darin, dass in jedem Raum eine unterschiedliche Temperatur eingestellt werden kann, wodurch in jedem Zimmer ein angenehmes Raumklima geschaffen wird.

Jeder Heizkörper oder Konvektor wird unabhängig angeschlossen, was auch für Wartungsarbeiten und den Austausch verschlissener Systemkomponenten praktisch ist, ohne die Heizung im gesamten Haus oder in der Wohnung abschalten zu müssen.

Die verdeckte Montage ermöglicht es, das visuelle Erscheinungsbild eines jeden Raumes deutlich zu verbessern, wobei nur die Heizkörper sichtbar bleiben.

Prinzip der Organisation des Kollektorsystems

Eines der zentralen Elemente eines Strahlungssystems ist die Kollektoreinheit. Wenn Sie beabsichtigen, eine Heizung in einem mehrstöckigen Haus zu installieren, muss sich auf jeder Etage ein Kollektor befinden.

Die Verteiler werden bei der Montage in einem Verteilerschrank untergebracht, der eine praktische Anordnung dieses Elements für spätere Wartung oder Einstellung vorsieht.

Das Strahlungsverteilungsschema wird für Ein- und Zweirohrsysteme verwendet. Die erste Variante geht davon aus, dass die Zufuhr und Sammlung des Wärmeträgers durch einen Verteiler erfolgt. Die zweite Variante sieht die Verwendung von zwei Verteilern für Vorlauf und Rücklauf vor.

Ein unbestrittener Vorteil des Strahlungssystems ist die minimale Anzahl von Verbindungen, was sich positiv auf die hydraulische Stabilität des gesamten Heizsystems auswirkt. Das zentrale Arbeitsorgan ist der Kessel.

Um einen hohen Wirkungsgrad und Sicherheit zu gewährleisten, muss der Eigentümer die Leistung des Aggregats, den Wärmeenergieverbrauch der Heizgeräte und die Wärmeverluste des Systems berücksichtigen. Dies ist unabhängig davon erforderlich, mit welchem Brennstoff der Kessel betrieben wird.

Die zunehmende Länge der Rohrleitungen bei der Erstellung einer Strahlungsverteilung birgt eine geringfügige Erhöhung der Wärmeverluste, die ebenfalls für den Leistungsausgleich berücksichtigt werden muss.

Bei der Einrohr-Strahlungsverteilung der Heizkreisläufe erfolgt die Zufuhr des für die Erwärmung der Geräte vorbereiteten Wärmeträgers durch denselben Verteiler, der auch die Rücklaufsammlung und den Rücktransport zum Kessel übernimmt (+).

Auswahl der Umwälzpumpe

Die Strahlungsrohrverteilung wird hauptsächlich in horizontalen Systemen mit unterer Wärmeträgerzufuhr eingesetzt. Sie erfordert eine Umwälzpumpe, die die Bewegung des erhitzten Wassers durch die zahlreichen Zweige stimuliert.

Die gesteuerte Zirkulation des Kühlmittels ermöglicht es, die Temperaturdifferenz zwischen Vor- und Rücklauf des Heizkreises zu verringern. Dadurch lässt sich die Heizeffizienz steigern, das System kompakter und materialsparender gestalten.

Bei der Auswahl und Installation einer Umwälzpumpe sollten Sie einige Besonderheiten beachten, mit deren Hilfe Sie eine hohe Effizienz des gesamten Systems erreichen können.

Dieses Gerät wird nach mehreren wichtigen Parametern ausgewählt, darunter:

• Förderleistung, m³/h;
• Förderhöhe, m.

Um eine geeignete Umwälzpumpe für diese Parameter auszuwählen, müssen der Rohrdurchmesser, die Rohrlänge und die Höhe des Pumpenaggregats relativ zur Aufstellhöhe berücksichtigt werden. Bei der Erstellung des Projekts zur Installation der Heizungsanlage werden diese Parameter im Voraus berechnet.

Regeln für die Installation der Umwälzpumpe

Wenn Sie die folgenden Empfehlungen befolgen, können Sie einen hohen Wirkungsgrad und eine hohe Sicherheit der Heizung erreichen:

• Umwälzpumpen mit nassem Läufer werden so installiert, dass die Welle horizontal ausgerichtet ist;
• Das Gerät mit Thermostat sollte nicht in der Nähe von heißen Oberflächen (Heizkörper oder Kessel) platziert werden, damit die Messwerte nicht verfälscht werden;
• In der Regel wird sie auf der Rücklaufseite der Rohrleitung installiert, wegen der niedrigeren Temperaturen. Moderne Modelle können auch in der Vorlaufleitung montiert werden, da sie hohe Temperaturen aushalten;
• Der Heizkreislauf sollte mit einer Entlüftungsvorrichtung ausgestattet sein. Ist dies nicht der Fall, muss die Pumpe einen Entlüfter haben;
• Die Pumpe sollte so nah wie möglich am Ausdehnungsgefäß angebracht werden;
• Vor der Installation der Pumpe wird empfohlen, das System zu spülen, um feste Partikel zu entfernen;
• Füllen Sie das System vor dem Start der Pumpe mit Wasser;

Um übermäßige Geräuschentwicklung zu vermeiden, wählen Sie die Pumpe entsprechend der Leistung der Heizungsanlage aus.

Kann man auf eine Pumpe verzichten?

Natürlich kann man sparen und keine Pumpe, Entlüfter zum Ablassen der Luft, Sensoren usw. kaufen. Aber ein Strahlungssystem mit natürlicher Zirkulation erfordert die Einhaltung mehrerer nicht sehr bequemer Bedingungen.

Experten empfehlen diese Option nur in sehr seltenen Fällen. Erstens ist die Installation von Rohren mit großem Durchmesser erforderlich. Zweitens muss der Ausdehnungsbehälter am höchsten Punkt des Gebäudes installiert werden.

Um Kosten für Komponenten zu sparen, kann man auch auf eine Pumpe verzichten, aber das ist nur bei Einhaltung einer Reihe von Bedingungen und nur für kleine Gebäude möglich.

Diese Option eignet sich für ein Wochenendhaus oder ein anderes Objekt mit bescheidener Fläche und sorgt für ausreichend Wärme. Die Wahl zwischen natürlicher und erzwungener Zirkulation sollte bereits in der Planungsphase getroffen werden.

Auswahl des Verteilers

Dieses Gerät wird auch als Verteilerkamm bezeichnet. Es dient der Zuführung des Heizmediums zu jeder Heizeinrichtung (Fußbodenheizung, Heizkörper, Konvektor usw.). Über den Kollektor erfolgt auch der Rücklauf des Rücklaufs, der dann in den Kessel gelangt oder zur Temperaturregelung erneut in den Kreislauf eingemischt wird.

Der Verteiler kann 2 bis 12 Kreisläufe unterstützen. Einige Hersteller bieten noch mehr Zweige an, um komplexe Projekte zu realisieren.

Der Verteilerkollektor ist der zentrale Verkehrsknotenpunkt, der dazu dient, die benötigte Menge Wärmeträger für jeden Raum oder jedes Heizgerät zu verteilen.

Die Verteilerkämme sind häufig mit zusätzlichen Absperr- und Regeleinrichtungen sowie Thermostatreglern ausgestattet. Sie ermöglichen die optimale Einstellung des Wärmeträgerdurchflusses für jeden Heizkreislauf. Das Vorhandensein von Entlüftern gewährleistet einen effizienteren und sichereren Betrieb des Systems.

Anschlussschema der Kollektorverteilung

Bei der Wahl des Heizungsschemas entscheidet man sich in den meisten Fällen für eine geschossweise Sternverteilung der Rohrleitungen. Alle Rohre sind in der Estrichschicht unsichtbar verlegt. Der Verteiler – das zentrale Verteilungsorgan – wird in einer Nische der Wandverkleidung, oft in einem speziellen Schrank, im Zentrum des Hauses/der Wohnung installiert.

In den allermeisten Fällen der Realisierung einer Sternverteilung ist eine Umwälzpumpe erforderlich, manchmal auch mehrere, die an jedem Ring oder Zweig installiert sind. Die Notwendigkeit dazu wurde oben beschrieben. Die Sternverteilung der Heizungsanlage wird meist auf Basis der Ein- und Zweirohrinstallation ausgeführt, wobei die Abzweigverbindung praktisch vollständig verdrängt wird.

Dies ist ein vereinfachtes Schema der Sternverteilung, bei dem jeder Heizkörper an den Anschluss des Verteilers für den Vor- und Rücklauf des Wärmeträgers angeschlossen wird.

Auf jeder Etage werden in der Nähe des Steigstrangs der Zweirohranlage der Vorlauf- und Rücklaufverteiler montiert. Unter dem Boden verlaufen die Rohre von beiden Verteilern in der Wand oder unter dem Boden und werden an jeden Heizkörper innerhalb der Etage angeschlossen.

Jeder der Kreisläufe sollte ungefähr die gleiche Länge haben. Ist dies nicht erreichbar, muss jeder Ring mit einer eigenen Umwälzpumpe und einer Automatik zur Temperaturregelung ausgestattet werden.

Dabei ist die Temperaturänderung in jedem Kreislauf völlig unabhängig und beeinflusst sich nicht gegenseitig. Da sich die Rohrleitung unter dem Estrich befindet, muss jeder Heizkörper mit einem Entlüftungsventil ausgestattet werden. Der Entlüfter kann auch am Verteiler angebracht werden.

Was ist vor der Montage zu tun?

Vor Beginn der Arbeiten besteht die Aufgabe des Eigentümers darin, alle Komponenten und Standorte der Geräte richtig auszuwählen, und zwar:

• die Standorte der Heizkörper bestimmen;
• den Heizkörpertyp auswählen, basierend auf Druckwerten und Art des Wärmeträgers, sowie die Anzahl der Glieder oder die Fläche der Paneele bestimmen (Wärmeverluste berechnen und die erforderliche Heizleistung für eine qualitative Beheizung jedes Raums ermitteln);
• die Position der Heizkörper schematisch darstellen und die Rohrleitungswege, ohne die übrigen Elemente der Heizungsanlage zu vergessen (Kessel, Verteiler, Pumpe usw.);
• eine schriftliche Liste aller Elemente erstellen und die Einkäufe tätigen. Um Berechnungsfehler zu vermeiden, kann man einen Fachmann hinzuziehen.

Also, um mit dem nächsten Schritt fortzufahren, müssen die Installationsregeln des Sternverteilungssystems beachtet werden.

Regeln für die Installation der Kollektorverteilung

Wenn Sie die Verlegung der Rohre unter dem Boden gewählt haben, befolgen Sie einige Regeln, die helfen, Wärmeverluste und Einfrieren des Wärmeträgers zu vermeiden. Zwischen dem Rohboden und dem Fertigboden sollte ausreichend Platz sein (dazu später in der Beschreibung).

Bei der Installation von Rohren im Boden ist es wichtig, mehrere Anforderungen zu beachten, eine davon ist das Vorhandensein ausreichenden Raums zwischen dem Fertigboden und dem Rohboden.

Als Rohboden kann eine Betonfundamentplatte dienen. Darauf wird zunächst eine Dämmschicht verlegt, dann der Rohrleitungsstrang. Wenn die Rohre ohne Wärmedämmunterlage verlegt werden, kann das Wasser in diesen Bereichen gefrieren und viel Wärme verlieren.

Was die Rohre betrifft, ist es besser, sich für Polyethylen- oder Mehrschichtverbundrohre zu entscheiden, die eine hohe Flexibilität aufweisen. Rohre aus Polypropylen lassen sich schlecht biegen und sind daher für die Sternverteilung nicht geeignet.

In den meisten Fällen wird ein Rohr mit einem Durchmesser von 16–20 mm verwendet (bei einer Heizkörperleistung über 1,5 kW dann 20 mm), auf das eine Wärmedämmwellung aufgeschoben wird, um Wärmeverluste zu reduzieren und die Wärmeausdehnung auszugleichen.

Der Rohrleitungsstrang muss am Untergrund befestigt werden, damit er während des Gießens der abschließenden Estrichschicht nicht aufschwimmt. Die Befestigung kann mit Montageband, Kunststoffschellen oder anderen verfügbaren Methoden erfolgen.

Das Rohr unter dem Estrich muss unbedingt isoliert werden, um die Wärmeverluste auf ein Minimum zu reduzieren, und im Erdgeschoss muss unbedingt eine Dämmschicht verlegt werden.

Dann legen wir um den Rohrleitungsstrang eine Dämmschicht von 50 mm aus Penoplex oder Styropor. Die Isolierung befestigen wir ebenfalls mit Dübel-Nägeln am Bodenuntergrund. Der letzte Schritt ist das Gießen einer 5–7 cm dicken Mörtelschicht, die als Basis für den Fertigboden dient. Auf diese Oberfläche kann dann jeder beliebige Bodenbelag verlegt werden.

Wenn die Rohrverlegung im zweiten Stock oder höher erfolgt, ist die Installation einer Wärmedämmschicht optional. Beachten Sie eine wichtige Regel: In den unter dem Boden verlaufenden Rohrabschnitten dürfen sich keine Verbindungen befinden.

Bei Vorhandensein einer Umwälzpumpe mit ausreichender Leistung und Förderhöhe wird der Kollektor manchmal eine Etage unterhalb der Heizkörperebene angeordnet.

Wenn der Verteiler im unteren Niveau (Keller) angeordnet wird, sind einige Regeln für die korrekte Rohrführung vom Verteiler zu den Heizkörpern im nächsten Stockwerk zu beachten.

Vom Verteiler steigen die Rohre vertikal zur Decke auf. Dann wird eine Biegung gemacht und die Rohrleitung entlang der Decke zu jedem Heizkörper mit einer weiteren 90-Grad-Biegung geführt. An der Decke müssen die Rohre befestigt werden. Auf diese Weise wird das senkrechte Rohr durch die Decke mit jedem Heizkörper verbunden.

Kollektorverteilung und Fußbodenheizung

Die Sternverteilung kann auch für die Einrichtung einer Fußbodenheizung verwendet werden. Bei einem sorgfältig erstellten Projekt unter Berücksichtigung aller Faktoren kann auf Heizkörper verzichtet werden, indem die Fußbodenheizung zur Hauptwärmequelle gemacht wird.

Die Wärmeströme werden gleichmäßig im gesamten Raum verteilt, ohne im Gegensatz zu Heizkörpern einen Konvektionseffekt zu erzeugen. Dadurch wird eine Staubzirkulation in der Luft vermieden.

Bevor Sie mit der Umsetzung der Idee zur Installation einer Wasser-Fußbodenheizung beginnen, sind folgende Besonderheiten zu beachten:

• Auf den Beton- oder Holzuntergrund wird eine reflektierende Folie mit einer Wärmedämmschicht gelegt;
• Darauf werden die Rohre in einer schlaufenförmigen Anordnung verlegt;
• Vor dem Betonieren wird das System hydraulisch unter Druck für die Dauer von 24 Stunden geprüft;
• Als Abschlussschicht dient ein Estrich oder ein Bodenbelag.

Der Verteiler jedes Kreislaufs muss mit Durchflussmessern und Thermostatventilen ausgestattet sein, die eine genaue Kontrolle des Wärmeträgerdurchflusses und die Regelung seiner Temperatur ermöglichen.

Bei der Rohrverlegung können Thermostatköpfe und Stellantriebe verwendet werden. Diese Geräte ermöglichen die Automatisierung der Fußbodenheizung. Das System reagiert auf Änderungen der Raumtemperatur und stellt für jeden Raum einen komfortablen Modus ein.

Die Sternverteilung für die Fußbodenheizung erfordert die Ausstattung des Verteilers mit mehreren Komponenten, die es ermöglichen, die Fußbodenheizung zu steuern, zu automatisieren und zu regeln, um maximalen Komfort und Energieeffizienz zu erreichen.

Bei der Montage ist es äußerst wichtig, die Rohre richtig zu fixieren, bevor alles mit Estrich vergossen wird. Dazu können Dämmplatten mit Nuten, Bewehrungsmatten oder Klammern verwendet werden.

Vor der Verlegung der Rohrleitung muss die Route, die das Heizmedium zur Fußbodenheizung zurücklegt, klar festgelegt werden (Kreuzungen der Rohre vermeiden). Das Rohr sollte am besten erst nach vollständiger Verlegung und Anschluss an den Vor- und Rücklaufverteiler abgeschnitten werden.

Es ist wichtig, dass die Rohrleitung beim Einfüllen unter Druck steht. Bis die Betonmischung vollständig ausgehärtet ist und drei Wochen vergangen sind, darf das Heizmedium nicht mit Betriebstemperatur zugeführt werden. Erst danach beginnt man mit 25 °C und schließt nach 4 Tagen mit der Auslegungstemperatur ab.

Optionen für Holzhäuser

Um die Rohrleitung in einem Holzuntergrund zu verlegen, müssen Löcher in die Holzbalken der Decke gebohrt werden. Dabei sollten die Löcher etwas größer als der Rohrdurchmesser sein, damit der Balken und die gesamte Konstruktion keinen Druck auf die Rohrleitung ausüben.

Bei der Montage der Sternverteilung in Holzdecken ist es wichtig, dass die Bodenkonstruktion keinen Druck auf die Rohre ausübt und diese sicher fixiert sind.

In unserem Beispiel ist der Rohboden aus Holz, auf dem das Rohrsystem verlegt ist. Auch hier dürfen sich in der Dicke des Bodens keine Verbindungen befinden, da diese ausschließlich oberhalb des Fußbodenniveaus angeordnet sein müssen.

Analyse der Pro- und Contra-Argumente

Beginnen wir mit den Nachteilen. Neben dem Materialaufwand, der sich auf die Projektkosten auswirkt, ist die Notwendigkeit der Installation eines Verteilerschranks zu nennen, für den zusätzlicher Platz benötigt wird.

Hier enden die Nachteile der Sternverteilung und die Reihe der Vorteile beginnt:

• einfache Planung und Montage, im System werden Rohre mit einem Durchmesser verwendet;
• bei verdeckter Installation in Wänden und Böden gibt es keine Verbindungen;
• hohe Installationsgeschwindigkeit dank minimaler Anzahl von Verbindungen;
• Erweiterung der Funktionalität durch Installation von Absperrarmaturen, Sensoren, Entlüftern und Thermostatköpfen zur Automatisierung des Heizsystems;
• Temperaturregelung in jedem einzelnen Raum mittels mechanischer Elemente oder Automatik;
• Möglichkeit, jeden Heizkörper abzusperren, ohne den Heizprozess zu stoppen;
• gleichmäßige Erwärmung aller Räume.

Die externe Bedienfeld ermöglicht die Programmierung des Heizbetriebs, einschließlich der automatischen Anpassung an die Wetterbedingungen im Freien. Dank der installierten Sensoren können alle Bewohner beliebige für sie komfortable Parameter einstellen, während sie sich in einem bestimmten Raum befinden.

Das Sternheizsystem ist in der Umsetzung materialintensiv, übertrifft jedoch alle anderen Varianten in der Flexibilität der Einstellungen und der Sicherstellung der Effizienz der gesamten Heizung.

Somit ermöglicht die Sternverteilung eine hohe Steuerbarkeit des Heizsystems und einen optimalen Verbrauch des Heizmediums.

Fazit und nützliche Videos zum Thema

Das Video hilft Ihnen, die Besonderheiten der Montage anschaulich zu verstehen und zu begreifen, wie das Heizsystem mit Strahlungsverteilung funktioniert:

Ein energieeffizientes Heizsystem ist eine ausgewogene Kombination aller seiner Komponenten. Die Rohrverteilung dient als eine Art Kreislaufsystem für die Heizung. Die Strahlungsmethode der Rohrverlegung ermöglicht es, genau so viel Wärmeträger zu liefern, wie jedes Arbeitsgerät für seinen optimalen Betrieb benötigt.

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