Heizkostenausfälle verhindern: Erforderliche Betriebsänderungen in Einrohrheizungsanlagen

Tipps für den praktischen Umgang mit Einrohrheizungen.

Da eine Korrektur der nicht erfassten Wärmeabgabe von Rohrleitungen nach der VDI 2077 Blatt 3.5 für nicht freiliegende Leitungen nicht mehr zulässig ist, drohen bei zu niedrigem Verbrauchswärmeanteil eine Pauschalabrechnung mit Kürzung oder nicht eintreibbar unplausible, hohe Abrechnungen einzelner Nutzer.

Eine Auswirkung des BGH-Urteils* zur Abrechnung von nicht erfasster Raumwärme bei nicht freiliegenden Rohrleitungen ist daher die Notwendigkeit von Betriebsänderungen der betroffenen Heizungsanlagen, um durch einen höheren Anteil der Wärmelieferung über die Heizkörper Ausfälle von Heizkostenzahlungen zu vermeiden.

Heizkostenverteiler werden auf die Heizflächen montiert und erfassen an einem repräsentativen Ort die Temperatur der Heizkörperoberfläche als Kennwert für die Wärmelieferung. Die Wärmeabgabe der Rohre wird nicht erfasst. Hinzu kommt eine zweite Wärmequelle – nur im Vorlauf wird der Heizkörper abgesperrt und das Heizwasser fließt dann am offenen Rücklaufanschluss vorbei (s. Abb. 1).

Durch die thermischen Unterschiede sowie die Turbulenzen in der Rohrleitung ergibt sich eine Strömung innerhalb des Rücklaufanschlusses, die Heizwasser in den Heizkörper transportiert. Aufgezeigt wurde dieser Effekt durch die Zählung elektronischer Heizkostenverteiler bei abgestellten Heizkörpern. Die Thermographie einer Platte zeigt die großflächige Erwärmung durch das durch Rezirkulation in die Heizplatte eingetragene Heizwasser.

Die Messung für ein Gutachten vom Institut für Erhaltung und Modernisierung von Bauwerken e.V. (IEMB), Berlin [2], ergab, dass die bei voll geöffnetem Lanzenventil erreichte Leistung von 316 W bei geschlossenem Ventil noch mit 101 W zu fast einem Drittel vorhanden war. Messungen mit Wärmezählern in Einrohrheizkreisen ermitteln die bei abgestellten Heizkörpern noch abgenommene Leistung, die aufgrund ihrer Höhe nicht von der Ringleitung in der Wohnung allein geliefert werden konnte. Gemessen wurden Werte, die über 50 Prozent höher als die Normleistung der vorhandenen Rohrleitungen waren – dieser Anteil wurde von den durch Rezirkulation erwärmten Heizkörpern geliefert [5]. Bei den westdeutschen Einrohranlagen liegen die Rohrleitungen in den Wohnungen zu über 98 Prozent im Estrich und damit nicht freiliegend.

Auswirkungen von ungemessener Wärmelieferung bei Anwendung von Heizkostenverteilern

Durch den hohen Anteil der nicht erfassten Wärmelieferung wird eine Kostenverzerrung verursacht – durch den erhöhten Einheitenpreis zahlt ein Vielverbraucher einen Teil der Heizkosten der Niedrigverbraucher.

Im Fall dieser ausgewerteten Anlage beträgt der Einheitenanteil (E) des Nutzers 18: 50 E Heizkörper und 930 E Rohrwärme. Bei Nutzer 28 hingegen ergibt sich folgendes Bild: 4.500 E Heizkörper und 1.500 E Rohrwärme (s. Abb. 2).

Es ergibt sich ein Kostenunterschied nach der Anzeige der Heizkostenverteiler am Heizkörper von 1:90. Dieser Kostenunterschied ist so unplausibel, dass die Abrechnung nicht klagefähig ist. Der Kostenunterschied nach der VDI-Korrektur mit dem gesamten Wärmeanteil von 980 E zu 6.000 E beträgt aber nur 1:6 und entspricht dem realen Verhältnis der Wärmeverbräuche der beiden Nutzer. Bei einem Überwiegen der unbeeinflussbar gelieferten ungemessenen Wärme kann zudem zivilrechtlich eine Pauschalabrechnung gefordert werden [3].

Maßnahmen zur Reduzierung der ungemessenen Wärmelieferung – Heizkurvenabsenkung

Sowohl für die Reduzierung der Wärmeabgabe der Heizkörper als auch für den Eintrag von Wärme durch Rezirkulation in den Heizkörper ist die Absenkung der Vorlauftemperaturkurve entscheidend. Bei einer Heizungsanlage mit einer Mischerregelung ist dies durch eine Änderung der Einstellung wie in Abb. 3 zu erreichen – optimal durch eine frei programmierbare Regelung (z.B. Samson-"Trovis", Kieback&Peter) [4].

Ergänzend ist eine Sommerabschaltung ab 18 °C Außentemperatur sowie eine Nachtabsenkung, die im Sommer nachts eine Abschaltung liefert, erforderlich, damit nicht bei nächtlich kühlen Temperaturen von beispielsweise 16 °C geheizt wird und dadurch die Wohnung nach dem Tag mit 24 °C Raumtemperatur nicht abgekühlt.

Im Fall der Anlage aus Abb. 2 wird durch eine Heizkurvenabsenkung mit Folge einer Halbierung der Anteile der ungemessenen Wärme der Kostenunterschied nach Heizkörperanzeige auf 1:10 reduziert und ist damit näher dem realen Unterschied – bei Halbierung der Rohrwärme hat Nutzer 18 in Summe 980 E (515 E Heizkörper und 465 E Rohrwärme) und Nutzer 28 in Summe 6.000 E (5.250 E Heizkörper und 750 E Rohrwärme). Damit kann dann noch eine Abrechnung ohne die Korrektur mit der VDI 2077 erfolgen.

Eine Sonderform der Regelung für horizontale Einrohrheizungen ist das Regelungssystem indiControl (Patent der GWG Kassel). Es stellt eine Mindesttemperaturdifferenz zwischen Vor- und Rücklaufleitung sicher und variiert den Durchfluss durch den Einrohrkreis lastabhängig anhand der Temperaturdifferenz. Diese Regelung hat hohe Einsparungen in Pilotanlagen erreicht.

Sonderfall: Heizkurvenregelung über Brennersteuerung mit Warmwasserbereitung

Ein vereinfachtes Konzept zur Vorlauftemperaturregelung ist die Regelung ohne Mischer durch die Steuerung der Brennerlaufzeit zur Herstellung der gewünschten Vorlauftemperatur für die Raumheizung (s. Abb. 4).

Die Umschaltung zur Warmwasserbereitung erfolgt über eine Pumpenansteuerung – bei einer Anforderung von Wärme für Warmwasser wird die Raumheizungspumpe abgeschaltet und die Pumpe für die Warmwasserbereitung eingeschaltet. Der Heizkessel fährt die Temperatur für die Warmwasserbereitung auf über 65 °C hoch. Nach Abschluss der Warmwasserbereitung ist aber der Heizkessel samt Wasserinhalt auf 65 °C erwärmt. Nach dem Umschalten auf die Betriebsweise "Raumheizung" wird damit eine nicht benötigte, hohe Heizwassertemperatur in das Einrohrheizsystem gedrückt und erzeugt so eine hohe Rohrwärmeabgabe. Dies erfolgte bei der Aufzeichnung der Warmwasserbereitung nach Abb. 5 aber 18-mal pro Tag – bei einer kleinen Schalthysterese der Warmwassertemperatur durch Zirkulationsverluste auch häufiger.

Um den Betrieb ordnungsgemäß mit ausreichend kleinem Rohrwärmeanteil für die Heizkostenabrechnung herzustellen, ist die Nachrüstung einer Mischerregelung mit einer frei programmierbaren Regelungselektronik erforderlich, die gleichzeitig über ein Relais auch die Pumpe abschalten kann.

Einsatz von Wärmezählern in Einrohranlagen zur Erfassung der Rohrwärmeabgabe

Die teuerste Lösung ist eine Wärmezählermessung in einer horizontalen Einrohrheizung mit geschlossenen Heizkreisen je Nutzeinheit (s. Abb. 6).

Durch die Wärmezählermessung wird die gesamte Wärmeabgabe in der Wohnung erfasst – also auch vollständig die nicht über die Heizkörper abgegebene Wärmemenge sowie die Heizkörperwärmeabgabe unter der Ansprechgrenze von Heizkostenverteilern.

Während in Zweirohranlagen, durch den variablen Volumenstrom, das messtechnische Problem die Erfassung der kleinen Durchflüsse (häufig unter 6 l/h) ist, ist bei der Einrohrheizung die Erfassung von kleinsten Temperaturdifferenzen die wesentliche Schwierigkeit. Wie in Abb. 1 erkennbar ist, fließt Heizwasser auch ohne Abnahme von Wärme über die Heizkörper durch die Ringleitung. Erfahrungsgemäß ist bei waagrechten Einrohrheizungen der Volumenstrom bei geschlossenen Heizkörperventilen mindestens 50 bis zu 70 Prozent so groß wie der Volumenstrom bei voll geöffneten Ventilen. Dadurch sind die Werte des Volumenstroms immer innerhalb des optimalen Messbereichs der Wärmezähler und der Einsatz von kostengünstigen mechanischen Wärmezählern ist problemlos möglich.

Durch diese hohen Durchflussmengen können bei fehlender Wärmeabnahme durch die Heizkörper kleine Temperaturdifferenzen unter 3 K entstehen, die nicht mehr im Arbeitsbereich der Wohnungswärmezähler liegen. Messkapselzähler mit einer schlechteren Temperaturdifferenzmessung unter 3 K sollten nicht verwendet werden. Wärme-zähler haben in dem Bereich unter 3 K generell keine ausreichend geprüfte Messgenauigkeit mehr und bei der Eichung wird der Bereich nicht geprüft.

Über die jährliche Energiemenge und das dazugehörige Heizwasservolumen lässt sich die mittlere Temperaturdifferenz berechnen (vgl. [1], S. 647). Für innenliegende Wohnungen, die fast nur über die Rohrwärme beheizt werden, ergeben sich auch für die volle Heizperiode oft nur mittlere Temperaturdifferenzen unter 3 K.

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Wichtig für das Messergebnis eines Wärmezählers bei diesen Bedingungen ist auch die Höhe der Mindesttemperaturdifferenz zur Veranlassung einer Wärmemessung. Da der Messbereich nahe 0 K Temperaturdifferenz mit einem höheren Messfehler behaftet ist, wird bei fast allen Wohnungswärmezählern eine Energieberechnung erst ab einer Mindesttemperaturdifferenz freigegeben, die zwischen 0,1 und 0,6 K bei marktgängigen Fabrikaten liegt. Dieser Temperaturdifferenz-Bereich tritt aber in einer Einrohranlage mit einem geringen Rohrwärmeanteil häufig auf.

Bei Eichaustausch mit Wechsel von einem Zählertyp ohne Mindesttemperaturdifferenz zu einem Wärmezähler mit 0,5 K Mindesttemperaturdifferenz hatten im Folgejahr viele dieser Anlagen nur noch einen gemessenen Nutzungsgrad von 55 Prozent statt vorher von 70 Prozent (eine für die Abrechnung plausible Höhe). Montagefehler oder Geräteausfälle wurden als Ursache für diesen Rückgang der erfassten Wärmemenge vermutet. Die Prüfungen ergaben, dass es sich aber um Einrohranlagen mit hohen Pumpenförderdrücken und kleinen Temperaturdifferenzen handelte.

Daraus ließ sich ableiten, dass bis zu 15 Prozent der in die Wohnungen gelieferten Wärme durch diese Mindesttemperaturdifferenz nicht mehr gemessen wurde. Fast 15 Prozent der Wärmelieferung lag also im kritischen Bereich der Temperaturdifferenz-Unterdrückung unter 0,5 K. Daher sollten nur Wärmezähler mit einer möglichst kleinen Mindesttemperaturdifferenz-Unterdrückung von 0,1 bis 0,2 K in Einrohranlagen eingesetzt werden.

Da die zu erfassenden Temperaturdifferenzen klein sind, ist eine höhere Anforderung an den Einbau der Temperaturfühler zu stellen. In diesem Größenbereich bis zu q!SUB(p)SUB! 6 ist die Anwendung von direkttauchenden Fühlern gemäß der DIN EN 1434-6 [6] und nach der K9 [7] für neue Einbauten vorgeschrieben.

Bei der Anwendung von Tauchhülsen in alten Wärmezähleranlagen sollte beim Eichaustausch von Kompaktgeräten mit im Volumenmessteil integriertem direkttauchendem Temperaturfühler auch die Vorlauftauchhülse gegen einen Direkteinbau gewechselt werden. Bei den üblichen Kompaktgeräten mit einer im Volumenmessteil integrierten Rücklauftauchhülse würde sonst mit einer metallisch blanken Tauchhülse im Rücklauf gegenüber einer mit fünf Jahren Ablagerung versehenen Tauchhülse im Vorlauf gemessen werden – diesen Messfehler sollte man vermeiden.

Wärmezähler mit asymmetrischem Fühlereinbau (im Vorlauf eine Tauchhülse, im Rücklauf direkt tauchend im Volumenmessteil integriert) sollten in solchen Anlagen möglichst nicht eingesetzt werden, da im Bereich gegen 0 K Temperaturdifferenz der Fehler zunimmt und somit für Sparer eine Mindermessung erfolgt, für Vielverbraucher mit großer Auskühlung aber die volle bezogene Wärmemenge gemessen wird [9]. Beim Einbau des Wärmezählers sollte auch eine Drosselarmatur nach dem Wärmezähler zur Einstellung der Heizwassermenge eingebaut werden. Über die Durchflussanzeige des Wärmezählers ist die Wassermenge einfach einstellbar und ergibt einen kostengünstigen hydraulischen Abgleich der Wohnungen.

Wenn sich aus der Auswertung über die jährliche Energiemenge und das dazugehörige Heizwasservolumen für viele Nutzeinheiten eine mittlere Temperaturdifferenz (vgl. [1], S. 647) ergibt, die unter 3 K liegt, sollten diese Anlagen möglichst auf einen Betrieb mit geringerer Pumpenförderhöhe zur Erreichung eines kleineren Volumenstroms eingestellt werden.

Im ersten Schritt ist es sinnvoll, den Pumpendruck um 20 Prozent zu verringern bzw. die Pumpe bei einer Stufenschaltung eine Stufe tiefer einzustellen. Dadurch erhöht sich die Auskühlung und eine Messung ist wieder im Bereich höherer Genauigkeit bzw. über der Mindesttemperaturdifferenz des Zählers. Die Gesamtrücklauftemperatur ist ein Parameter, mit dem der Erfolg einer Reduzierung der Pumpenförderhöhe geprüft werden kann. Zusätzlich sollte in einigen Nutzeinheiten geprüft werden, ob sich die mittlere Temperaturdifferenz, wie erforderlich, vergrößert hat.

Beheizungsmängel als Folge einer Reduzierung der Pumpenförderhöhe treten nur bei Anlagen mit hydraulischen Mängeln auf, da nach den ersten Jahren der Bautrockenheizung mindestens 30 Prozent Reserve in dem nach DIN berechneten Wärmebedarf [1] vorhanden und somit der berechnete Volumenstrom nicht mehr in voller Höhe erforderlich ist. Durch die Reduzierung des Volumenstroms wird eine Stromeinsparung für die Umwälzpumpe erreicht, denn 30 Prozent weniger Volumenstrom halbiert den Stromverbrauch der Umwälzpumpe.

Außer Fehlern bei der Temperaturmessung bleibt noch der Einbau des Volumenmessteils zu überprüfen. Wenn Nullmessungen vorliegen, sollte in diesen Einheiten geprüft werden, ob das Volumenmessteil bei Verwendung eines Standardzählers nicht versehentlich ohne Tausch der Temperaturfühler in Vor- und Rücklaufleitung in den Vorlauf eingebaut wurde. Generell sollte geprüft werden, ob der Einbau des Volumenmessteils korrekt in Fließrichtung des Systems erfolgt ist. Ein Einbau gegen die Fließrichtung verursacht bei mechanischen Volumensensoren schwer als solche erkennbare Mindermessungen.

Zusammenfassung

Der Wegfall der Korrektur der Erfassungsergebnisse über die VDI 2077 für Heizungsanlagen mit Rohrleitungen im Estrich erfordert, dass der Heizungsbetrieb bei Anlagen mit geringer Wärmelieferung über die Heizkörper sofort verändert wird.

Eine Absenkung der Heizungsvorlauftemperaturkurve ist die günstigste Lösung. Bei normalen Anlagengrößen ist dies in der Regel ohne vorherigen hydraulischen Abgleich möglich (Anm.: der Autor hatte den Fall, dass ein neuer hydraulischer Abgleich erforderlich war, nur bei Heizungsanlagen von über 100 WE in einem Regelkreis). Ein hydraulischer Abgleich ohne Heizkurvenabsenkung bewirkt nichts.

Bei Anlagen mit Heizkurvenregelung über die Brennersteuerung mit Warmwasserbereitung ist der Einbau eines Mischers (oder eines Regelventils mit Einspritzschaltung) erforderlich.

Ohne diesen Umbau ist ein Betrieb mit ausreichend kleiner Rohrwärmeabgabe nicht möglich.

Die finanziell aufwendigste Lösung des Einbaus von Wärmezählern liefert gleichzeitig eine einfache Möglichkeit des hydraulischen Abgleichs – der Wärmezähler zeigt den momentanen Durchfluss an und somit kann über die Einstellung einer Drossel nach dem Wärmezähler die Heizwassermenge je Wohnung ohne aufwendige Berechnung eingestellt werden. Damit ist eine größere Heizkurvenabsenkung möglich, die bis zu 25 Prozent Energieeinsparung bewirken kann.

Literatur

[1] Kreuzberg/Wien: Handbuch der Heizkostenabrechnung, 9. Auflage 2018.

[2] IEMB-Bericht 2-94/2001, vom 22.02.2002.

[3] RA Dietmar Wall, Berlin: Anmerkungen zu BGH VIII ZR 5/16 freiliegende Leitungen, Wohnungswirtschaft und Mietrecht (WuM) 6/2017.

[4] Wien: Praxisaspekte zur Heizkostenverordnung, Teil 2, Abrechnung von nicht erfasstem Wärmeverbrauch bei Einrohrheizungen, HeizungsJournal 10/2013.

[5] Wien/Haupt: Benchmarking des Anlagenbetriebs mit Abrechnungswerten, Teil 1 und 2, EuroHeat & Power, 10/2003, S. 54 bis 61, und EuroHeat & Power, 7-8/2004, S. 50 bis 57.

[6] DIN EN 1434, Teil 6: Wärmezähler – Einbau, Inbetriebnahme, Überwachung und Wartung, Februar 2016.

[7] Technische Richtlinie K 9 der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt Berlin: "Inbetriebnahme von Wärme- und Kältezählern".

[8] Technische Richtlinie K 8 der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt Berlin: "Auswahl und Einbau von Temperaturfühlern für Messgeräte thermischer Energie (Wärme- und Kältezähler)".

[9] Prof. Franz Adunka: Handbuch der Wärmeverbrauchsmessung, 4. Auflage 2011.

*Bundesgerichtshof (BGH) vom 15. März 2017 – VIII ZR 5/16: Im Urteil wurde formell auf den Gesetzestext mit dem eindeutigen Wortlaut "freiliegende Rohrleitungen" abgehoben und eine Regelungslücke verworfen und eine Anwendung der Rohrwärmekorrektur gemäß VDI 2077 Blatt 3.5 bei nicht freiliegenden Leitungen (z.B. im Estrich) verneint.