Pufferspeicher anschließen
Die Planung einer effizienten Heizungsanlage erfordert mehr als nur die Auswahl von
Warmeerzeugern und Heizkorpern auch präzise Berechnungen spielen eine entscheidende Rolle.
So die Frage: Wie den Pufferspeicher anschließen?
Ob Volumenstrom, Mischtemperatur, Heizlast oder Rohrdimensionierung: Diese Faktoren
beeinflussen die Leistung und Wirtschaftlichkeit einer Heizung erheblich. In diesem Beitrag
werfen wir einen Blick auf die wichtigsten Berechnungen in der Heiztechnik inklusive praktischer
Formeln.
Fazit
Die Berechnungen im Heizungsbereich sind kein Hexenwerk, aber sie erfordern ein gewisses
Grundverständnis. Ob Volumenstrom, Mischtemperatur oder Heizlast: Mit den richtigen Formeln und
einer sauberen Planung lässt sich eine effiziente und langlebige Heizungsanlage realisieren. Wenn
Sie Unterstutzung bei der Auslegung Ihrer Heiztechnik benotigen, stehen wir Ihnen gerne beratend
zur Seite!
1) Volumenstrom berechnen: Grundlage jeder Heizungsanlage
Der Volumenstrom beschreibt, wie viel Heizungswasser pro Stunde durch ein Rohrsystem fließt. Er
ist entscheidend, um die richtige Rohrdimensionierung und die passenden Pumpen auszuwählen.
Die vereinfachte Formel für Heizungswasser lautet:
V_dot = Q / (1,163 * Delta_T)
Beispiel: Eine Heizleistung von 10 kW und eine Spreizung von 20 K ergibt einen Volumenstrom von
0,43 m3/h.
2) Heizlast und Wärmemenge: Die Basis jeder Auslegung
Die Heizlast beschreibt die benötigte Leistung, um ein Gebäude auf eine bestimmte Temperatur zu
bringen. Sie wird nach DIN EN 12831 berechnet und berücksichtigt u. a. Raumvolumen,
Dämmstandard und Außentemperatur. Auch die Wärmemenge lasst sich berechnen:
Q = V * rho * c_p * Delta_T
Diese Werte sind fur die Auswahl von Kesseln, Wärmepumpen und Pufferspeichern unverzichtbar.
3) Rohrdimensionierung und Druckverlust: Für eine ausgewogene Hydraulik
Zu große Rohrdurchmesser führen zu unnötigen Kosten, zu kleine zu hohem Druckverlust. Die
Faustformel: Fur Heizungsanlagen liegt die empfohlene Fließgeschwindigkeit zwischen 0,3 und 1,5
m/s. Mit der Formel fur den Durchmesser:
d = sqrt(4 * V_dot / (pi * v))
lasst sich der passende Rohrquerschnitt berechnen. Zusatzlich sollte der Druckverlust ermittelt
werden, um Pumpenleistung und Regelventile korrekt auszulegen.
4) Rohrdurchmesser am Pufferspeicher Anschluss
Um eine Durchmischung des Wassers im Puffer zu vermeiden, soll die Strömungsgeschwindigkeit möglichst unter 0,1 m/s betragen.
Richtwerte für maximale Strömungsgeschwindigkeit in Heizungsanlagen
Rohrart | Empfohlene maximale Strömungsgeschwindigkeit |
Stahlrohre | 1,0 – 1,5 m/s |
Kupferrohre | 0,8 – 1,2 m/s |
Kunststoffrohre | 0,3 – 0,5 m/s |
Für Pufferspeicheranschlüsse wird in der Praxis meistens eine Strömungsgeschwindigkeit von etwa 0,10 m/s angestrebt, um Turbulenzen, Erosion und Geräuschentwicklung zu vermeiden.
Warum diese Begrenzung?
- Höhere Strömungsgeschwindigkeiten führen zu größerem Druckverlust und Strömungsgeräuschen.
- In Pufferspeichern ist oft eine Schichtung der Temperaturen gewünscht. Zu hohe Strömungsgeschwindigkeiten können diese Schichtung zerstören.
Empfehlung:
- Für Primäranschlüsse (z. B. von einem Kessel oder einer Wärmepumpe) am Pufferspeicher: max. ca.0, 1 m/s
- Für Sekundäranschlüsse (z. B. Heizkreise): eher 0,3 – 0,7 m/s
Hier ein Beispiel für den nschluß eines 60 kW Kessels an einen Pufferspeicher:
Bei 60 kW Heizleistung und einer Temperaturdifferenz (ΔT) von 20 K (z. B. von 60 °C Rücklaufanhebung auf 80 °C) kann der Volumenstrom berechnet und daraus die nötige Strömungsgeschwindigkeit abgeschätzt werden.
Berechnung des Volumenstroms (Wasser)
Die Formel lautet:
V˙=Qcp⋅ΔT⋅ρ\dot{V} = \frac{Q}{c_p \cdot \Delta T \cdot \rho}V˙=cp⋅ΔT⋅ρQ
Oder vereinfacht bei Wasser:
V˙=QΔT⋅1,16\dot{V} = \frac{Q}{\Delta T \cdot 1{,}16}V˙=ΔT⋅1,16Q
Mit:
- Q=60 kWQ = 60 \,\text{kW}Q=60kW
- ΔT=20 K\Delta T = 20\,\text{K}ΔT=20K
- 1,161{,}161,16 ist ein Näherungswert für cp⋅ρc_p \cdot \rhocp⋅ρ bei Wasser (in kWh/m³·K)
Ergebnis:
V˙=6020⋅1,16≈2,59 m3/h\dot{V} = \frac{60}{20 \cdot 1{,}16} \approx 2{,}59 \,\text{m}^3/\text{h}V˙=20⋅1,1660≈2,59m3/h
Strömungsgeschwindigkeit berechnen
Jetzt hängt die Strömungsgeschwindigkeit v vom Rohrdurchmesser ab. Die Formel lautet:
v=V˙A=V˙π⋅(d/2)2v = \frac{\dot{V}}{A} = \frac{\dot{V}}{\pi \cdot (d/2)^2}v=AV˙=π⋅(d/2)2V˙
Oder einfacher:
v=4⋅V˙π⋅d2v = \frac{4 \cdot \dot{V}}{\pi \cdot d^2}v=π⋅d24⋅V˙
Wir müssen V˙\dot{V}V˙ in m³/s umrechnen:
V˙=2,593600≈0,00072 m3/s\dot{V} = \frac{2{,}59}{3600} \approx 0{,}00072\, \text{m}^3/\text{s}V˙=36002,59≈0,00072m3/s
Beispiel: Rohr mit 1″ (DN25 ≈ 27 mm Innendurchmesser)
A=π⋅(0,027/2)2≈5,73⋅10−4 m2A = \pi \cdot (0{,}027/2)^2 \approx 5{,}73 \cdot 10^{-4}\, \text{m}^2A=π⋅(0,027/2)2≈5,73⋅10−4m2 v=0,000725,73⋅10−4≈1,26 m/sv = \frac{0{,}00072}{5{,}73 \cdot 10^{-4}} \approx 1{,}26 \,\text{m/s}v=5,73⋅10−40,00072≈1,26m/s
🔺 Das ist etwas zu hoch – optimal wäre unter 1,0 m/s.
Empfehlung
Um unter 1 m/s zu bleiben, sollte der Rohrinnendurchmesser bei diesem Volumenstrom mindestens ca. 30 mm oder größer sein, also:
- DN32 (ca. 32–35 mm innen) → ca. 0,91 m/s
- DN40 (ca. 40 mm innen) → ca. 0,57 m/s
Fazit:
- Bei 60 kW und ΔT = 20 K werden ca. 2,6 m³/h Volumenstrom empfohlen.
- Rohrleitung bzw. Anschluss am Pufferspeicher sollte DN32 oder größer sein
- Damit wird eine Strömungsgeschwindigkeit unter 1 m/s erreicht, was ideal ist für Langlebigkeit, Schichtung und Geräuscharmut
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4) Mischtemperatur berechnen: Warmwasser mischen leicht gemacht
Wenn in einer Heizungsanlage Wasser unterschiedlicher Temperaturen gemischt wird, z. B. durch
Mischer oder beim Befullen eines Pufferspeichers, ist die Mischtemperatur interessant. Sie wird mit
folgender Formel berechnet:
T_m = (V1 * T1 + V2 * T2) / (V1 + V2)
Dies hilft beispielsweise beim Einregulieren von Heizkreisen oder bei der Berechnung von
Warmwasserbereitern.
Mischungskreuz
Beschreibung
Zur Berechnung des Mischverhältnisses zweier Temperaturen zu einer Mischtemperatur bietet sich das sogenante “Mischkreuz” an.
Die Tabelle ist selbsterklärend.
Interessanter Aspekt: Wenn die 40GRD von einer Wärmepumpe kommen und der Heizkreis 55 GRD benötigt, werden lediglich rund 1/3 heisses Wasser beigemischt. 2/3 trägt die Wärmepumpe zur Versorgung des Heizkreises bei!
Das funktioniert nur mit dem hier vorgestellten 2-Zonen Modell!