DE102020105806A1

DE102020105806A1 - Verfahren zur Bestimmung des Verlegeabstands bei Heizkreisen einer Fußbodenheizung für einen hydraulischen Abgleich und Verfahren zur Durchführung des hydraulischen Abgleichs

Info

Publication number: DE102020105806A1
Application number: DE102020105806.3A
Authority: DE
Inventors: Stephan Schmied
Original assignee: Wilo SE
Current assignee: Wilo SE
Priority date: 2020-03-04
Filing date: 2020-03-04
Publication date: 2021-09-09

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung des durchschnittlichen Verlegeabstands (x_i) eines in einem Raum (2.1, 2.2, 2.3) verlegten Rohres (3) eines Fußbodenheizkreises (3.1, 3.2, 3.3) einer Fußbodenheizung zur Durchführung eines hydraulischen Abgleichs der Fußbodenheizung, wobei eine Heizungspumpe (5) ein Heizmittel durch den Heizkreis (3.1, 3.2, 3.3) fördert. Dabei wird eine erste Betriebsgröße (Q1, Q2) der Heizungspumpe (5) eingestellt und zumindest eine zweite Betriebsgröße (H, Δp) der Heizungspumpe (5) ermittelt, und in Abhängigkeit wenigstens der zweiten Betriebsgröße (H, Δp) die Rohrleitungslänge (L_i) des Heizkreises (3.1, 3.2, 3.3), und anhand der Rohrleitungslänge (L_i) und einer vom Heizkreis abgedeckten Bodenfläche (A_i) des Raumes (2.1, 2.2, 2.3) der Verlegeabstand (x_i) bestimmt. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Durchführung eines hydraulischen Abgleichs von Heizkreisen (3.1, 3.2, 3.3) der Fußbodenheizung unter Verwendung der Heizungspumpe und einen softwarebasierten Assistenten zur Ausführung des Verlegeabstandsbestimmungsverfahrens und/ oder zur Unterstützung bei dem Verfahren zur Durchführung eines hydraulischen Abgleichs.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung des durchschnittlichen Verlegeabstands eines in einem Raum verlegten Rohres eines Fußbodenheizkreises einer Fußbodenheizung zur Durchführung eines hydraulischen Abgleichs der Fußbodenheizung, wobei eine Heizungspumpe ein Heizmittel durch den Heizkreis fördert. Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zur Durchführung eines hydraulischen Abgleichs bei einer Fußbodenheizung und einen softwarebasierten Assistenten zur Ausführung des Verlegeabstandsbestimmungsverfahrens und/ oder zur Unterstützung bei dem Verfahren zur Durchführung eines hydraulischen Abgleichs.
Eine Fußbodenheizung besteht aus mehreren im Boden der Räume eines Gebäudes verlegten Heizkreisen, die von einem erwärmten Heizmittel durchströmt werden. Die Erwärmung erfolgt von einer zentralen Wärmequelle, wobei eine Heizungsumwälzpumpe das Heizmittel fördert. Ein Heizkreis besteht aus einem Rohr einer bestimmten Länge, das in Schlaufen gelegt durch den Boden, insbesondere den Estrich verläuft, der durch einen entsprechenden Bodenbelag abgedeckt ist.
Um zu gewährleisten, dass alle Heizkreise der Fußbodenheizung gleichmäßig von einem erwärmten Heizmittel einer Heizung durchströmt werden und in keinem Betriebsfalls eine Unter- oder Überversorgung eines Heizkreises vorliegt, ist ein hydraulischer Abgleich der einzelnen Heizkreise untereinander erforderlich. Hierzu müssen die Volumenströme in den einzelnen Heizkreisen eingestellt werden. Dies wiederum erfordert die Kenntnis verschiedener Parameter der Fußbodenheizung, insbesondere des durchschnittlichen Verlegeabstands des Rohres des Heizkreises im Boden. Als durchschnittlicher Verlegeabstand ist der mittlere Abstand zweier benachbarter Schlaufen des Rohres zu verstehen.
Bei der Neuplanung und Auslegung von Fußbodenheizungen sind die erforderlichen Daten der Heizkreise notwendigerweise vorhanden, zumal die Verlegung des Rohres anhand der Planungsdaten erfolgt. Dies ist jedoch bei Bestandsbauten selten der Fall, was die Umrüstung, Nachrüstung oder Reparatur von Komponenten bei Fußbodenheizungen jenseits der Heizkreise, und den im Nachhinein erforderlichen erneuten hydraulischen Abgleich erschwert, da die Rohre im Boden nicht sichtbar sind.
Es ist bekannt, die Lage der erwärmten Rohre mit einer Infrarot-Kamera (Wärmebildkamera), festzustellen und anhand der Lage den Verlegeabstand der Schlaufen abzumessen und zu mitteln. Dies ist jedoch aufwändig, umständlich und zeitraubend, und des Weiteren ungenau und, je nach Bodenbelag, nicht immer erfolgreich. Zudem sind Wärmebildkameras vergleichsweise teuer.
Ist der durchschnittliche Verlegeabstand ermittelt, muss der Installateur außerdem noch Berechnungen anstellen, um die einzelnen Volumenströme für den hydraulischen Abgleich zu ermitteln. Dies ist ebenfalls mühsam und nicht immer frei von Fehlern. Zudem Bedarf es umfangreicher Erfahrung bei der Berechnung von Fußbodenheizungen.
Es ist deshalb eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein gegenüber dem Stand der Technik verbessertes, einfaches Verfahren zur Bestimmung des durchschnittlichen Verlegeabstands des Rohres eines Heizkreises einer Fußbodenheizung, und des Weiteren auch ein Verfahren zur Durchführung eines hydraulischen Abgleichs der Heizkreise der Fußbodenheizung bereitzustellen. Dies soll insbesondere softwaregestützt mit Hilfe eines Assistenten erfolgen, der dem Installateur Anweisungen gibt und Eingaben von ihm entgegennimmt, um den Verlegeabstand zu bestimmen und den hydraulischen Abgleich durchzuführen. Es ist deshalb ebenfalls eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen softwarebasierten Assistenten zur Durchführung des bzw. der Verfahren zur Verfügung zu stellen.
Diese Aufgaben werden durch die Verfahren mit den Merkmalen der Ansprüche 1 und 16 sowie durch einen softwarebasierten Assistenten nach Anspruch 24 zur zumindest teilweisen Durchführung des jeweiligen Verfahrens gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den jeweiligen Unteransprüchen angegeben und werden nachfolgend genannt.
Erfindungsgemäß ist zur Bestimmung des Verlegeabstands vorgesehen, dass eine erste Betriebsgröße der Heizungspumpe eingestellt und zumindest eine zweite Betriebsgröße der Heizungspumpe ermittelt wird, wobei in Abhängigkeit wenigstens der zweiten Betriebsgröße die Rohrleitungslänge des Heizkreises und anhand der Rohrleitungslänge und einer vom Heizkreis abgedeckten Bodenfläche des Raumes der Verlegeabstand bestimmt wird.
Ein Kernaspekt des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es somit, die Heizungspumpe der Fußbodenheizung als Sensorik zu verwenden, um den Heizkreis hydraulisch zu vermessen. So spiegelt der Betriebspunkt der Heizungspumpe, der durch die erste und die zweite Betriebsgröße beschrieben werden kann, die hydraulischen Verhältnisse in der Fußbodenheizung wieder. Insbesondere kann aus den beiden Betriebsgrößen oder bestenfalls sogar aus nur einer der Größen, beispielsweise anhand des zur Förderung des bestimmten Volumenstroms notwendigen Differenzdrucks, der rohrreibungsbedingte Druckverlust über dem Heizkreis bestimmt werden. Um diesen Druckverlust im Heizkreis zu bestimmen ist somit kein Umbau des hydraulischen Systems erforderlich, insbesondere keine Demontage der Zu- und Abläufe der Heizkreise. Vielmehr erfolgt die Druckverlustbestimmung mit Komponenten, die ohnehin Teil der Heizungsanlage sind, jedoch hierzu gemäß der Erfindung speziell eingerichtet sind.
Beispielsweise kann die erste Betriebsgröße der Volumenstrom der Heizungspumpe und die zweite Betriebsgröße der Differenzdruck oder die Förderhöhe der Heizungspumpe sein. Gemäß dieser Ausführungsvariante wird von der Heizungspumpe ein Volumenstrom eingestellt und anschließend ihre Förderhöhe bzw. ihr Differenzdruck bestimmt. Alternativ kann die erste Betriebsgröße der Differenzdruck oder die Förderhöhe der Heizungspumpe und die zweite Betriebsgröße der Volumenstrom der Heizungspumpe. In diesem Fall wird von der Heizungspumpe ein Differenzdruck bzw. eine Förderhöhe eingestellt und anschließend der von ihr geförderte Volumenstrom ermittelt.
Ein weiterer Kernaspekt des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es, bekannte oder empirisch ermittelte rohrleitungsspezifische Daten von Heizkreisen als Wissensdatenbank zu nutzen. Dies hat den Vorteil, dass der Installateur weder Kenndaten von Rohrleitungen von Fußbodenheizungen beschaffen, noch Berechnungen anstellen muss, um den Verlegeabstand oder andere Größen der Fußbodenheizung zu bestimmen. Hier unterstützen die erfindungsgemäßen Verfahren und der erfindungsgemäße Assistent.
Für die Durchführung des Verfahrens bzw. der Verfahren ist lediglich die Kenntnis der Fußbodenfläche der Räume erforderlich (z.B. in m²). Gegebenenfalls ist auch die Kenntnis des Rohrleitungsdurchmessers und/ oder des Materials des Rohres erforderlich, sofern das erfindungsgemäße Verfahren universell eingesetzt werden soll, d.h. dessen Anwendung nicht auf Fußbodenheizungen mit Heizkreisen eines einzigen bestimmten Rohrtyps (Durchmesser/ Material) beschränkt sein soll. So kann das Verfahren idealerweise für sämtliche Rohrtypen eingesetzt werden, die typischerweise bei Fußbodenheizungen verbaut werden oder wurden. Die Information über die Raumgröße sowie gegebenenfalls Angaben zum Rohrtyp, können vom Installateur vorgebeben werden, wobei der softwarebasierte Assistent diese Information(en) abfragt, auf eine Nutzereingabe wartet und die eingegebene(n) Information(en) anschließend auswertet.
Erfindungsgemäß ist deshalb für die Bestimmung des Verlegeabstands auch ein softwarebasierter Assistent zur Durchführung des Verfahrens, vorgesehen, der eingerichtet ist,

- die Heizungspumpe derart anzusteuern, dass sie einen Wert einer ersten Betriebsgröße von sich einstellt, beispielsweise einen konstanten Volumenstrom durch den Heizkreis fördert,
- einen Wert zumindest einer zweiten Betriebsgröße der Heizungspumpe von der Heizungspumpe zu erhalten, der beispielsweise den Differenzdruck oder die Förderhöhe der Heizungspumpe angibt,
- eine vom Heizkreis abgedeckte Bodenfläche des Raumes, gegebenenfalls auch den Rohrleitungsdurchmesser und/ oder das Rohrmaterial, abzufragen und auf eine entsprechende Nutzereingabe zu warten, und
- in Abhängigkeit des Werts der ersten Betriebsgröße und der zweiten Betriebsgröße der Heizungspumpe die Rohrleitungslänge des Heizkreises, und anhand der Rohrleitungslänge sowie der vom Heizkreis abgedeckten Bodenfläche des Raumes den Verlegeabstand zu bestimmen.

Insbesondere ist der softwarebasierte Assistent eingerichtet, auch die weiteren Aspekte des Verfahrens zur Bestimmung des Verlegeabstand und zur Durchführung eines hydraulischen Abgleichs der Fußbodenheizung gemäß der Erfindung auszuführen, zumindest soweit es durch den Assistenten ausgeführt werden kann.
Die Heizungspumpe kann eine Steuer- und/ oder Regelungselektronik aufweisen, die ihren Elektromotor ansteuert und eine variable Drehzahl einstellt, insbesondere derart, dass eine Betriebsgröße der Heizungspumpe, beispielsweise der Volumenstrom geregelt wird. Geeigneterweise kann die Heizungspumpe von der Steuer- und/ oder Regelungselektronik so betrieben werden, dass sie einen insbesondere vorgebbaren konstanten Volumenstrom fördert (Konstantvolumenstromregelung) oder eine insbesondere vorgebbare Förderhöhe einstellt (Konstantdruckregelung).
In einer Ausführungsvariante kann die erste Betriebsgröße der Heizungspumpe als Sollwert vorgegeben werden, vorzugsweise von dem Assistenten. Wie nachfolgend noch näher beschrieben wird, kann die Heizungspumpe alternativ selbst einen bestimmten Wert der ersten Betriebsgröße oder sogar irgendeinen Wert der ersten Betriebsgröße einstellen. Die Heizungspumpe erhält in diesem Fall lediglich einen Steuerbefehl zur Einstellung des Volumenstroms. Des Weiteren ist es in diesem Fall erforderlich und vorgesehen, dass die Heizungspumpe zusätzlich zur zweiten Betriebsgröße auch den Wert der ersten Betriebsgröße an den Assistenten übermittelt, um ihn über die von der Heizungspumpe vorgenommenen Einstellung zu informieren.
Die Einstellung eines Sollwerts kann im einfachsten Fall direkt mit Hilfe eines Sensors erfolgen, der den Istwert der ersten Betriebsgröße misst. Beispielsweise kann die Leistung oder die Drehzahl solange verändert insbesondere bzw. soweit erhöht werden, bis der Istwert dem einzustellenden Sollwert der ersten Betriebsgröße entspricht.
Alternativ zur Messung der ersten Betriebsgröße kann die Einstellung der ersten Betriebsgröße indirekt anhand einer anderen Größe erfolgen. Ist die erste Betriebsgröße der Volumenstrom, kann die Einstellung beispielsweise anhand der Förderhöhe oder der Leistung erfolgen. Zu diesem Zweck kann in der Steuer- und/ oder Regelungselektronik das Pumpenkennfeld H(Q,n) und/ oder Leistungskennfeld P(Q,n) hinterlegt sein. Das Pumpenkennfeld besteht aus einzelnen Pumpenkurven, die jeweils für eine bestimmte Drehzahl den mathematischen Zusammenhang zwischen dem Volumenstrom Q und der Förderhöhe H beschreiben. Das Leistungskennfeld besteht aus einzelnen Leistungskurven, die jeweils für eine bestimmte Drehzahl den mathematischen Zusammenhang zwischen dem Volumenstrom Q und der elektrischen Leistungsaufnahme P der Heizungspumpe beschreiben. Die Drehzahl kann so eingestellt werden, dass entweder die Förderhöhe H oder die elektrische Leistungsaufnahme P einen aus dem Pumpen- oder Leistungskennfeld stammenden Erwartungswert erreicht, der bei dem einzustellenden Volumenstrom gemäß dem Pumpen- oder Leistungskennfeld vorliegen sollte. Das Erreichen des Erwartungswerts kann anhand eines Soll-Ist-Vergleichs geprüft werden, wobei der aktuelle Differenzdruck bzw. die aktuelle Leistung mittels Sensor gemessen wird. Der Differenzdruck wird dabei in die Förderhöhe umgerechnet, da zwischen diesen Größen ein linearer Zusammenhang besteht (Δp=ρ·g·H).
Die Ermittlung des bei der eingestellten ersten Betriebsgröße vorliegenden Werts der zweiten Betriebsgröße der Heizungspumpe, der bzw. die dem Assistenten übermittelt wird, kann ebenfalls direkt durch Messung der zweiten Betriebsgröße mittels eines entsprechenden Sensors, oder indirekt durch Messung einer anderen Größe der Heizungspumpe und/ oder rechnerische Ermittlung erfolgen, beispielsweise anhand des in der Steuer- und/ oder Regelungselektronik der Heizungspumpe hinterlegten Leistungs- und Pumpenkennfeldes oder eines mathematischen Modells der Heizungspumpe.
Wird beispielsweise die Drehzahl anhand des Leistungskennfeldes so eingestellt, dass die aktuelle (gemessene) elektrische Leistungsaufnahme der Heizungspumpe derjenigen Leistungsaufnahme entspricht, die gemäß dem Leistungskennfeld bei dem zu fördernden Volumenstrom als erste Betriebsgröße vorliegt, kann die zweite Betriebsgröße in Gestalt der Förderhöhe anschließend aus der eingestellten Drehzahl und dem Volumenstrom anhand des Pumpenkennfeldes berechnet werden. Wird alternativ die Drehzahl anhand des Pumpenkennfeldes so eingestellt, dass die aktuelle (gemessene) Förderhöhe der Heizungspumpe derjenigen Förderhöhe entspricht, die gemäß dem Pumpenkennfeld bei dem zu fördernden Volumenstrom vorliegt, ist die Förderhöhe bzw. der Differenzdruck ohnehin bereits bekannt und muss nicht gesondert ermittelt werden.
In einer Ausführungsvariante kann der Assistent ein funktionaler Bestandteil der Steuer- und/ oder Regelungselektronik der Heizungspumpe sein. Das bedeutet, dass der Assistent räumlich am Ort der Heizungspumpe angeordnet ist. Ein anderer Bestandteil der Steuer- und Regelelektronik kann zuständig sein, die erste Betriebsgröße einzustellen, die zweite Betriebsgröße der Heizungspumpe zu ermitteln und diese dem Assistenten zur Verfügung zu stellen. Die Erfindung betrifft deshalb auch eine Heizungspumpe mit einer Steuer- und/ oder Regelungselektronik umfassend den Assistenten gemäß der Erfindung.
Der Assistent kann alternativ ein funktionaler Bestandteil einer übergeordneten Steuereinheit der Fußbodenheizung sein, beispielsweise einer Heizkessel- oder Boilersteuerung. In diesem Fall ist der Assistent räumlich vom Ort der Heizungspumpe entfernt, jedoch weiterhin stationär. Eine solche Ausführungsvariante bietet sich insbesondere dann an, wenn die Heizungspumpe nur eine funktionsarme Pumpenelektronik, wie etwa nur eine Motorelektronik mit einem Frequenzumrichter besitzt. Die Pumpenelektronik kann den Wert der zweiten Betriebsgröße der Heizungspumpe ermitteln und ihn an den Assistenten in der übergeordneten Steuereinheit übermitteln.
Mehr Flexibilität wird erreicht, wenn der Assistent auf einem tragbaren Endgerät läuft, wie beispielsweise einem Smartphone oder einem Tablet. Er bildet dann eine Softwareapplikation, kurz App genannt, oder kann Bestandteil einer solchen sein. Der Assistent ist somit ebenfalls räumlich vom Ort der Heizungspumpe entfernt, zusätzlich aber auch mobil. Die Erfindung betrifft deshalb auch ein tragbares Endgerät, insbesondere ein Smartphone oder Tablet, mit dem Assistenten gemäß der Erfindung.
Die Erfindung betrifft schließlich auch ein Set aus einer Heizungspumpe mit einer Steuer- und/ oder Regelungselektronik und einem tragbaren Endgerät, wobei zur Durchführung des Verfahrens eine Kommunikation zur Übertragung von Steuerbefehlen und/oder Betriebsgrößenwerten zwischen der Steuer- und/ oder Regelungselektronik der Heizungspumpe und dem Endgerät stattfindet, das Endgerät bzw. der Assistent die Heizungspumpe mittels Steuerbefehlen direkt oder indirekt ansteuert, insbesondere damit die Heizungspumpe die erste Betriebsgröße einstellt, und die Heizungspumpe Werte der zweiten Betriebsgröße ermittelt und zur Auswertung direkt oder indirekt an das Endgerät übermittelt.
Um die Heizungspumpe anzusteuern, d.h. einen Steuerbefehl an diese zu übertragen, und/ oder den Wert der zweiten Betriebsgröße zu erhalten, kann eine direkte Kommunikationsverbindung zwischen dem tragbaren Endgerät und der Heizungspumpe, genauer gesagt zu deren Steuer- und Regelungselektronik bestehen. Diese kann ganz oder abschnittsweise kabelbasiert, bevorzugt jedoch als Funk- oder Infrarotverbindung ausgestaltet sein, beispielsweise auf Basis von Bluetooth, WLAN, NFC, ZigBee oder dergleichen.
In einer alternativen Ausführungsvariante kann vorgesehen sein, dass der Steuerbefehl und/ oder der Wert der zweiten Betriebsgröße nicht direkt an die bzw. von der Heizungspumpe gesendet wird, sondern über eine Zwischenstelle. Dies kann beispielsweise eine übergeordnete Steuereinheit sein, wie eine Heizkessel- oder Boilersteuerung. In entsprechender Weise stehen dann die Heizungspumpe und das tragbare Endgerät jeweils in Kommunikationsverbindung mit der Zwischenstelle. Diese Kommunikationsverbindungen können jeweils ebenfalls ganz oder abschnittsweise kabelbasiert, bevorzugt mittels Funk oder Infrarot erfolgen, beispielsweise auf Basis von Bluetooth, WLAN, NFC, ZigBee oder dergleichen. Beispielsweise kann die Kommunikation zwischen dem Endgerät und der übergeordneten Steuereinheit per Bluetooth erfolgen, während die Steuereinheit mit der Heizungspumpe respektive ihrer Pumpenelektronik kabelgebunden kommuniziert.
Der Assistent ist bevorzugt grafisch. Er kann eine grafische Benutzeroberfläche (GUI, Graphical User Interface) aufweisen, die von ihm auf einem Display der Steuer- und/ oder Regelungselektronik der Heizungspumpe, der übergeordnete Steuereinheit oder des tragbaren Endgeräts visualisiert wird, um einem Nutzer, bzw. dem Installateur Angaben und Hinweise für die Durchführung des Verfahrens anzuzeigen und von ihm Informationen abzufragen. Über die grafische Benutzeroberfläche kann/ können auch die Nutzereingabe(n) erfolgen, beispielsweise die Angabe der Bodenfläche, eines Rohrleitungsdurchmessers und/ oder eines Rohrmaterials. Eine Nutzereingabe kann eine Auswahl aus einer vorgegebenen Liste oder eine individuelle, insbesondere numerische Eingabe sein.
Es sei angemerkt, dass eine Abfrage mit folgender Nutzereingabe an einer beliebigen Stelle des Verfahrensablaufs bis zu dem Punkt erfolgen kann an dem die entsprechende Information oder der Wert, der mit der Nutzereingabe vorgegeben wird, noch nicht im Verfahren benötigt wird. Nutzereingaben können einzeln oder en bloc, d.h. direkt nacheinander erfolgen, um die Eingabe zu vereinfachen. Vorzugsweise erfolgen Abfragen und Nutzereingaben möglichst früh, insbesondere so früh wie möglich, z.B. zu Beginn des Verfahrens.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird der durchschnittliche Verlegeabstand aus der Rohrleitungslänge des Heizkreises und der vom Heizkreis abgedeckten Bodenfläche des Raumes berechnet. Dies kann beispielsweise gemäß der Gleichung x_i = A_i / L_i erfolgen, wobei x_i der gesuchte Verlegeabstand, A_i die durch die Nutzereingabe bekannte Bodenfläche und L_i die Leitungslänge des Heizkreises ist. Betragen beispielsweise die Bodenfläche A_i = 3mx3m = 9m² und die Länge des Heizkreises im Raum L_i = 36m, liegt der durchschnittliche Abstand zweier nebeneinanderliegender Schlaufen des Heizkreises bei x_i = 25cm. Der Assistent ist entsprechend eingerichtet, den durchschnittlichen Verlegeabstand aus der Rohrleitungslänge des Heizkreises und der Bodenfläche des Raumes anhand der Nutzereingabe insbesondere gemäß der genannten Gleichung zu berechnen.
Gemäß der Erfindung wird vorgeschlagen, die Rohrleitungslänge L_i aus dem absoluten Druckverlust über dem Heizkreis und dem relativen Druckverlust pro Längeneinheit des Rohres zu berechnen, der bei dem geförderten Volumenstrom vorliegt. Insbesondere kann die Rohrleitungslänge L_i gemäß der Gleichung L_i = Δp_R/ R berechnet werden, wobei L_i die Rohrleitungslänge, Δp_R der absolute Druckverlust und R der relative Druckverlust des Rohres pro Längeneinheit ist. Ist also der absolute Druckverlust Δp_R über dem Heizkreis bekannt, kann die Rohrleitungslänge L_i ermittelt werden, indem der absolute Druckverlust Δp_R durch den relativen Druckverlust R pro Längeneinheit dividiert wird. Betragen beispielsweise der ermittelte absolute Druckverlust Δp_R = 10.000 Pa und der relative Druckverlust pro Längeneinheit R = 500Pa/m bei einem geförderten Volumenstrom von Q = 1501/h, liegt die Länge des Heizkreises bei L_i = 10.000Pa/500Pa/m = 20m.
Der absolute Druckverlust kann aus dem Differenzdruck bzw. der Förderhöhe der Heizungspumpe bestimmt werden. Da der Differenzdruck der Heizungspumpe der Summe aller hydraulischen Druckverluste entspricht, ergibt sich der absolute Druckverlust über dem Heizkreis, indem die zentralen Druckverluste der Heizungsanlage vom Differenzdruck der Heizungspumpe abgezogen werden. Dies veranschaulicht die Gleichung Δp = Δp_R + Δps, wobei Δp der Differenzdruck der Pumpe, Δp_R der absolute Druckverlust über dem Heizkreis und Δps die zentralen Druckverluste der Heizungsanlage repräsentieren, die durch die Rohrleitungen und Ventile zwischen der Wärmequelle (Boiler, Heiztherme) und dem Heizkreis, insbesondere auch die Wärmequelle selbst verursacht werden. Die zentralen Druckverluste können vereinfacht mit einem Pauschalwert berücksichtigt werden. Somit kann der absolute Druckverlust bestimmt werden, indem vom Differenzdruck der Heizungspumpe ein Pauschalwert abgezogen wird.
Um den absoluten Druckverlust möglichst genau zu bestimmen, können Mischer in der Fußbodenheizung berücksichtigt werden. Es ist vorteilhaft abzufragen, ob dies der Fall ist, sinnvollerweise durch den Assistenten, der dann auf eine entsprechende Nutzereingabe wartet. Vorzugsweise wird ein höherer Pauschalwert (Offset) verwendet, wenn die Nutzereingabe angibt, dass Mischer vorhanden sind. Sofern nur die Förderhöhe bekannt ist, d.h. der ermittelte bzw. der dem Assistenten übermittelte Betriebsparameter der Heizungspumpe deren Förderhöhe ist, kann diese zunächst in einen Differenzdruck umgerechnet und anschließend der absolute Druckverlust bestimmt werden.
Gemäß einer Ausführungsvariante kann für die zentralen Druckverluste ein konstanter, durchschnittlicher Wert angenommen werden. Dies ist besonders einfach zu implementieren. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung kann der pauschale Wert vom geförderten Volumenstrom abhängig sein, insbesondere derart, dass der Pauschalwert umso höher ist, je höher der Volumenstrom ist.
Gemäß einer Ausführungsvariante ist es denkbar, dass in dem Assistenten mehrere herstellerspezifische konstante oder volumenstromabhängige Pauschalwerte hinterlegt sind, aus denen in Abhängigkeit einer vom Assistenten abgefragten Nutzereingabe ein Pauschalwert ausgewählt wird, beispielsweise durch Auswahl des Herstellers der Fußbodenheizung oder der Heizquelle oder durch Auswahl der verwendeten Heizquelle (Typ). Dies hat den Vorteil, dass der Pauschalwert dann an die tatsächlichen Gegebenheiten der Fußbodenheizung angepasst ist.
Gemäß einer Ausführungsvariante wird der relative Druckverlust pro Längeneinheit des Rohres anhand einer Tabelle oder einer Funktion ermittelt, die einem von der Heizungspumpe geförderten Volumenstrom unmittelbar oder mittelbar den relativen Druckverlust zuordnet. Im Falle eines universell einsetzbaren Assistenten erfolgt dies idealerweise in Abhängigkeit des Rohrleitungsdurchmessers und/ oder des Rohrmaterials, da diese Eigenschaften den Druckverlust pro Längeneinheit mitdefinieren. Der relative Druckverlust eines Rohres pro Längeneinheit ist an sich bekannt bzw. kann aus den spezifischen Daten zum Rohr des Rohrherstellers entnommen werden. Der relative Druckverlust pro Längeneinheit kann dann werksseitig für einzelne Volumenströme in einer Tabelle oder beschrieben durch eine Funktion in Abhängigkeit des Volumenstroms in dem Assistenten hinterlegt sein.
Für den erfindungsgemäßen Grundgedanken genügt es, wenn die Tabelle nur für einen einzigen Volumenstromwert einen relativen Druckverlust enthält, der für einen bestimmten Rohrtyp (Durchmesser, Material) gültig ist, für den das Verfahren ausschließlich und speziell vorgesehen sein kann. Ein Rohrleitungsdurchmesser und/ oder Rohrmaterial muss dann nicht angegeben werden. Die Heizungspumpe stellt diesen einen Volumenstrom gemäß der Tabelle ein. Dies kann durch einen entsprechenden Steuerbefehl von dem Assistenten oder der übergeordneten Steuereinheit erfolgen. Der Steuerbefehl kann den einzustellenden Volumenstrom als Sollwert enthalten oder, sofern der Heizungspumpe der einzustellende Volumenstrom bekannt ist, lediglich den Befehl zur Einstellung dieses bekannten Volumenstroms umfassen.
Da die Bestimmung des absoluten Druckverlusts umso genauer ist, je höher der Volumenstrom ist, sollte der einzustellende Volumenstrom möglichst hoch sein. Enthält die Tabelle den relativen Druckverlust pro Längeneinheit bei einem einzigen Volumenstrom, besteht die Gefahr, dass dieser Volumenstrom systembedingt nicht gefördert werden kann. Damit das erfindungsgemäße Verfahren auch in diesem Fall anwendbar bleibt, ist es vorteilhaft, wenn in der Tabelle für wenigstens zwei Volumenstromwerte jeweils ein relativer Druckverlust pro Längeneinheit des Rohres hinterlegt ist, wobei der eine Volumenstromwert höher als der andere Volumenstromwert ist. Dies hat allgemein den Vorteil, dass das Verfahren bei Heizkreisen beliebiger Länge eingesetzt werden kann. Es kann dann vorgesehen sein, dass die Heizungspumpe zunächst versucht, einen ersten Volumenstromwert gemäß der Tabelle einzuregeln, und, wenn dieser nicht erreicht werden kann, die Heizungspumpe versucht, den zweiten Volumenstromwert gemäß der Tabelle einzuregeln, der niedriger als der erste Volumenstromwert ist. Diese Verfahrensweise kann auf drei, vier oder mehr bestimmte Volumenströme erweitert werden, die absteigend nacheinander von der Heizungspumpe versucht werden einzustellen, damit der Differenzdruck bei möglichst hohem Volumenstrom ermittelt wird, und damit möglichst genau ist. Aus diesem Grund ist es vorteilhaft, wenn die Tabelle zwei, drei oder einer Vielzahl von der Heizungspumpe förderbaren Volumenstromwerten jeweils einen relativen Druckverlust pro Längeneinheit des Rohres zuordnet.
Gemäß einer Ausführungsvariante kann der Assistent den zweiten Volumenstrom als Sollwert vorgeben, wenn der erste Volumenstromwert nicht eingeregelt werden kann.
Dies hat den Vorteil, dass die Steuerauthorität der Heizungspumpe beim Assistenten verbleibt. Gleichwohl ist es erforderlich, dass die Heizungspumpe eine Information an den Assistenten übermittelt, die angibt, dass der erste Volumenstromwert nicht eingeregelt werden kann. Dies kann dann auslösen, dass der Assistent den zweiten Volumenstrom als Sollwert vorgibt.
Gemäß einer alternativen Ausführungsvariante kann die Heizungspumpe oder die übergeordnete Steuereinheit selbst auf den zweiten Volumenstromwert übergehen, wenn der erste Volumenstromwert nicht eingeregelt werden kann. In diesem Fall muss die Heizungspumpe jedoch alle diskreten Volumenstromwerte in der Tabelle kennen und es ist erforderlich, den Assistenten zu informieren, welcher Volumenstrom eingestellt ist. Zu diesem Zweck kann eine entsprechende Information an den Assistenten übertragen werden, die ihm ermöglicht, festzustellen, welcher Volumenstrom gefördert wird, so dass er in der Lage ist, den korrekten relativen Druckverlust aus der Tabelle zu verwenden. Beispielsweise kann diese Information der Ist-Volumenstrom sein.
Während die Tabelle den relativen Druckverlust des Rohres pro Längeneinheit diskreten Volumenströmen zuordnet, hat eine Funktion anstelle einer Tabelle den Vorteil, dass der relative Druckverlust des Rohres pro Längeneinheit für beliebige Volumenstromwerte angegeben werden kann. Diese Funktion ermöglicht es, dass die Heizungspumpe selbständig einen beliebigen konstanten Volumenstrom, insbesondere den maximal möglichen Volumenstrom einstellen kann. In diesem Fall ist es jedoch ebenfalls erforderlich, den Assistenten über den Wert des geförderten Volumenstroms zu informieren. Geeigneterweise übermittelt die Heizungspumpe dann den Wert des aktuell geförderten Volumenstroms an den Assistenten. Dieser ermittelt dann aus dem Volumenstroms anhand der Funktion den relativen Druckverlust des Rohres pro Längeneinheit. Die Funktion kann beispielsweise durch R = Q² · c vorgegeben sein, in der R der relative Druckverlust des Rohres pro Längeneinheit, Q der Volumenstrom und c eine Konstante ist.
Gemäß einer weiteren Ausführungsvariante, die eine Tabelle mit diskreten Volumenstromwerten verwendet, kann vorgesehen sein, dass die Heizungspumpe selbständig einen beliebigen konstanten Volumenstrom einstellt und diesen dem Assistenten mitteilt, wobei der Assistent zu diesem mitgeteilten Volumenstromwert prüft, welcher hierzu nächst niedrigere Volumenstromwert und welcher nächst höhere Volumenstromwert in der Tabelle vorhanden ist. Anschließend wird zwischen den relativen Druckverlusten, die diesen beiden Volumenstromwerten in der Tabelle zugeordnet sind, interpoliert, um den relativen Druckverlust zu erhalten, der dem eingestellten Volumenstrom entspricht. Durch diese Interpolation ist lediglich eine mittelbare Zuordnung durch die Tabelle gegeben.
Wie zuvor erläutert, kann die erste Betriebsgröße der Volumenstrom sein, so dass der relative Druckverlust wie zuvor beschrieben anhand der Tabelle oder Funktion ermittelt werden kann. Es ist alternativ möglich, dass die erste Betriebsgröße der Differenzdruck oder die Förderhöhe ist. Auch in diesem Fall kann der Heizungspumpe ein Sollwert für den Differenzdruck oder die Förderhöhe vom Assistenten vorgegeben werden oder die Heizungspumpe einen bestimmten oder beliebigen Differenzdruck oder Förderhöhe selbst wählen und einstellen. Um den absoluten Druckverlust über dem Heizkreis zu ermitteln, wird im Falle der Selbsteinstellung der Heizungspumpe der Wert der ersten Betriebsgröße, d.h. der Differenzdruck oder die Förderhöhe von der Heizungspumpe ermittelt an den Assistenten übermittelt. Zusätzlich wird der Wert der zweiten Betriebsgröße, d.h. der Volumenstrom, von der Heizungspumpe ermittelt an den Assistenten übermittelt, so dass hieraus gemäß der Tabelle oder Funktion der relative Druckverlust ermittelt werden kann.
Wie bereits erwähnt, ist der Grundgedanke der Erfindung bereits dann anwendbar, wenn die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens bei einer Fußbodenheizung eines einzigen Rohrleitungstyps vorgesehen ist. In diesem Fall erübrigen sich Angaben des Nutzers/ Installateurs zur Rohrleitung, da ihre Eigenschaften per se bekannt sind.
Um die Anwendbarkeit des Verfahrens zu vergrößern, insbesondere auf Rohrleitungen unterschiedlicher Durchmesser zu erweitern, kann vorgesehen sein, dass der Rohrleitungsdurchmesser vom Assistenten abgefragt und durch eine Nutzereingabe vorgegeben wird. Die Tabelle umfasst dann eine Zuordnung des relativen Druckverlusts pro Längeneinheit zu dem Volumenstrom oder den Volumenströmen für unterschiedliche Rohrleitungsdurchmesser. In Abhängigkeit der Nutzereingabe zum Rohrleitungsdurchmesser wird dann eine entsprechende Auswahl aus der Tabelle getroffen, d.h. diejenige Tabellenzeile oder -spalte gewählt, die den angegebenen Rohrleitungsdurchmesser betrifft.
Beispielsweise enthält die Tabelle für zwei, drei oder mehr, insbesondere für alle bei Fußbodenheizungen üblicherweise verwendeten Rohrleitungsdurchmesser entsprechende Angaben zum relativen Druckverlust pro Längeneinheit bei einem oder mehreren Volumenströmen.
Im Falle der Verwendung einer Funktion, kann im Assistenten für jeden Rohrleitungsdurchmesser eine eigene Funktion hinterlegt sein, die durch Angabe des Rohrleitungsdurchmessers durch den Nutzer entsprechend ausgewählt wird. Alternativ kann die Konstante c in der Funktion R = Q² · c in Abhängigkeit der Angabe des Rohrleitungsdurchmessers angepasst werden.
Die Angabe des Rohrleitungsdurchmessers kann durch eine Auswahl aus einer Anzahl vorgegebener Rohrleitungsdurchmesser erfolgen. Es ist somit keine numerische Eingabe erforderlich. In Abhängigkeit dieser Auswahl wird dann die Funktion, deren Konstante oder die entsprechende Tabellenzeile oder -spalte ausgewählt und verwendet, um dem geförderten Volumenstrom den korrekten relativen Druckverlust pro Längeneinheit zuzuordnen bzw. zu berechnen.
Obgleich der Innendurchmesser des Rohres maßgeblich für den relativen Druckverlust ist, bezieht sich der Rohrleitungsdurchmesser vorzugsweise auf den Außendurchmesser des Rohres, da dieser sehr einfach am Heizkreisverteiler gemessen werden kann. Da die Wanddicke der bei Fußbodenheizungen verwendeten Rohre allgemein bekannt ist, z.B. bei Kunststoff- oder Aluverbundrohren 2mm, ist aus der Eingabe des Rohrleitungsaußendurchmessers unmittelbar auch der Innendurchmesser bekannt. Allerdings bedarf es keiner Umrechnung des Außen- in den Innendurchmesser, weil die Tabelle oder Funktion eine direkte Zuordnung des relativen Druckverlusts des Rohres pro Längeneinheit zu dem geförderten Volumenstrom für einen bestimmten Rohrleitungsaußendurchmesser vornehmen kann. Der Innendurchmesser ist bei dieser werksseitig ermittelten Zuordnung bereits berücksichtigt.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann bestimmungsgemäß auf die Anwendung bei einer einzigen Materialart von Fußbodenheizungsrohren beschränkt sein, beispielsweise auf Heizkreise mit Kunststoff- oder Aluverbundrohren. Dies hat den Vorteil, dass der Rohraußendurchmesser das verwendete Rohr eindeutig identifiziert, so dass auch sein relativer Druckverlust pro Längeneinheit mit dem Rohrdurchmesser feststeht. So gibt es Kunststoff- oder Aluverbundrohre beispielsweise mit den Außendurchmessern 14mm, 16mm oder 17mm bei einer Wandstärke von 2mm. Dieser Außendurchmesser kann vom Installateur am Vorlaufverteiler der Fußbodenheizung eingesehen und abgemessen werden. Neben Kunststoff- und Aluverbundrohren sind jedoch ferner Kupferrohre bei Fußbodenheizungen im Einsatz, die üblicherweise Durchmesser von 12mm und 14mm bei Wandstärken von 0,7mm und 0,8mm haben. Während ein Rohrdurchmesser von 12mm eindeutig auf ein Kupferrohr oder ein Durchmesser von 16mm oder 17mm eindeutig auf ein Kunststoff- oder Aluverbundrohren schließen lässt, ist die Angabe eines Rohrdurchmessers von 14mm zweideutig, da sowohl ein Kunststoff/Aluverbundrohr als auch ein Kupferrohr vorliegen kann.
Um in diesem Fall differenzieren zu können und das Verfahren universell für beliebige Fußbodenheizungen einsetzen zu können, ist es von Vorteil, wenn zusätzlich zum Rohrleitungsdurchmesser das Rohrmaterial berücksichtigt wird. In diesem Fall kann zusätzlich oder gleichzeitig zum Rohrdurchmesser eine Abfrage nach dem Rohrmaterial durch den Assistenten und eine entsprechende Nutzereingabe des Materials des Rohres erfolgen, so dass eindeutig ist, auf welchen Rohrtyp sich der Rohrdurchmesser bezieht.
Die Tabelle umfasst dann eine Zuordnung des relativen Druckverlusts pro Längeneinheit zu dem Volumenstrom oder den Volumenströmen für unterschiedliche Rohrmaterialen, insbesondere für unterschiedliche Rohrtypen, d.h. Kombinationen aus Rohrleitungsdurchmesser und Rohrmaterial. In Abhängigkeit der Nutzereingabe zum Rohrmaterial bzw. Rohrtyp wird dann eine entsprechende Auswahl aus der Tabelle getroffen, d.h. die entsprechende Tabellenzeile oder -spalte gewählt. Im Falle der Verwendung einer Funktion, ist im Assistenten für jeden Rohrtyp eine eigene Funktion hinterlegt, die durch Angabe des Rohrmaterials in Verbindung mit der Angabe des Rohrleitungsdurchmessers durch den Nutzer entsprechend ausgewählt wird. Alternativ kann die Konstante c in der Funktion R = Q² · c in Abhängigkeit der Angabe des Rohrleitungsdurchmessers angepasst werden.
Die Angabe des Rohrmaterials kann durch eine Auswahl aus einer Gruppe vorgegebener Materialien erfolgen. In Abhängigkeit dieser Nutzereingabe wird dann die Funktion, deren Konstante oder die entsprechende Tabellenzeile oder -spalte ausgewählt und verwendet, um dem geförderten Volumenstrom den korrekten relativen Druckverlust pro Längeneinheit zuzuordnen.
Sofern die Fußbodenheizung mehrere Heizkreise aufweist, was in der Regel der Fall ist, wird das erfindungsgemäße Verfahren für jeden Heizkreis nacheinander durchgeführt. Gemäß einer Ausführungsvariante kann der Assistent nach der Berechnung des Verlegeabstands abfragen, ob ein weiterer Heizkreis vorliegt bzw. ob der Verlegeabstand bei einem weiteren Heizkreis ermittelt werden soll. Erwartet dann auf eine entsprechende Nutzereingabe „Ja/ Nein“. Alternativ kann zu Beginn des Verfahrens eine Abfrage durch den Assistenten erfolgen, wie viele Heizkreise vorhanden sind bzw. bei wie vielen Heizkreisen der Verlegeabstand vermessen werden soll. In diesem Fall wird das Verfahren automatisch sooft nacheinander ausgeführt, bis der Verlegeabstand für alle Heizkreise bestimmt worden ist.
Es ist selbstverständlich, dass im Falle von zwei oder mehr vorhandenen Heizkreisen der Fußbodenheizung, der Verlegeabstand nur dann korrekt bestimmt wird, wenn die Heizungspumpe nur einen einzigen Heizkreis bedient, d.h. nur in denjenigen Heizkreis fördert, dessen Verlegabstand gerade bestimmt werden soll, und wenn ein Ventil dieses Heizkreises voll geöffnet ist. Es ist deshalb zu Beginn des Verfahrens erforderlich, alle Regelventile der Fußbodenheizung am Heizkreisverteiler bis auf dasjenige zu schließen, das dem Heizkreis zugeordnet ist, dessen Verlegeabstand aktuell bestimmt werden soll. Ferner ist erforderlich, dass dieses eine Regelventil voll geöffnet, d.h. eine etwaige Voreinstellung entfernt wird. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass der Assistent wenigstens einen Hinweis ausgibt, der auffordert, alle Ventile von Heizkreisen bis auf dasjenige zu schließen, das dem Heizkreis zugeordnet ist, dessen Verlegeabstand aktuell bestimmt werden soll. Es kann auch vorgesehen sein zunächst aufzufordern, alle Ventile von Heizkreisen zu schließen und anschließend aufzufordern, das Ventil desjenigen Heizkreises vollständig zu öffnen, dessen Verlegeabstand aktuell bestimmt werden soll. Wird das Verfahren wiederholt, kann vorgesehen sein, dass der Assistent auffordert, das offene Ventil zu schließen und das Ventil des nächsten Heizkreises vollständig zu öffnen, dessen Verlegeabstand als nächstes bestimmt werden soll. Dies kann vor oder nach der Abfrage erfolgen, ob ein weiterer Heizkreis vorliegt bzw. ob der Verlegeabstand bei einem weiteren Heizkreis ermittelt werden soll. Der Assistent kann auf eine Quittierung dieser Aufforderung warten und das Verfahren nach erfolgter Quittierung fortsetzen.
Nachdem die Heizungspumpe den Wert der zweiten Betriebsgröße, gegebenenfalls auch den Wert der von ihr eingestellten ersten Betriebsgröße an den Assistenten übermittelt hat, kann die Förderung grundsätzlich beendet werden. Dies kann sie selbsttätig vornehmen oder aufgrund eines entsprechenden Steuerbefehls des Assistenten oder der übergeordneten Steuereinheit. Die Beendigung der Förderung kann unmittelbar erfolgen, nachdem die Heizungspumpe den Wert der zweiten Betriebsgröße übermittelt hat, oder erst nachdem der Verlegeabstand ermittelt worden ist.
Sofern der Verlegeabstand eines nächsten Heizkreises ermittelt wird, kann die Heizungspumpe wieder aktiviert werden. Alternativ kann vorgesehen sein, dass Heizungspumpe kontinuierlich pumpt. Da sich ihr Betriebspunkt ändert, wenn das Ventil des Heizkreises geschlossen und das nächste Ventil geöffnet wird, mit anderen Worten wenn der Volumenstrom auf null sinkt und anschließend wieder ansteigt, kann die Heizungspumpe selbst feststellen, wann der nächste Heizkreis geöffnet ist. Sie kann deshalb die erste Betriebsgröße anschließend automatisch einstellen und den Wert der zweiten Betriebsgröße ermitteln und an den Assistenten übermitteln, ohne dass sie einen entsprechenden Steuerbefehl erhalten muss. Sind alle Heizkreise vermessen, kann die Heizungspumpe durch einen entsprechenden Steuerbefehl des Assistenten abgestellt werden.
Um die Genauigkeit des Verfahrens zu verbessern, kann eine Kalibrierung der Heizungspumpe, genauer gesagt des Leistungskennfeldes vorgesehen werden, weil das Leistungskennfeld streut, was im Wesentlichen auf die Lager zurückzuführen ist. Beispielsweise kann eine Kalibrierung erfolgen, indem die Heizungspumpe mit einer Drehzahl betrieben wird, während alle Ventile geschlossen sind. Dies bewirkt, dass kein Volumenstrom fließen kann. Idealerweise fordert der Assistent auf, alle Ventile der Heizkreise zu schließen. Anschließend wird die aktuelle elektrische Leistungsaufnahme bestimmt, insbesondere gemessen, so dass die Leistung bei Volumenstrom null vorliegt. Anschließend wird ermittelt, welche Leistung nach dem Leistungskennfeld bei der eingestellten Drehzahl und dem Volumenstrom null vorliegen sollte, und die Differenz dieser Leistung und der aktuellen Leistungsaufnahme bestimmt. Diese Differenz kann dann verwendet werden, um das Leistungskennfeld anzupassen, beispielsweise indem die Differenz als Offset verwendet wird, um das Leistungskennfeld anzuheben oder abzusenken. Gegebenenfalls kann diese Kalibrierung bei weiteren Drehzahlen durchgeführt werden, so dass die das Leistungskennfeld bildenden Leistungskurven einzeln oder gruppenweise um jeweils einen drehzahlspezifischen Offset korrigiert werden können, der der Differenz der bei der eingestellten Drehzahl vorliegenden, aktuellen Leistungsaufnahme und der nach dem Leistungskennfeld vorliegenden Leistung entspricht.
Wie bereits genannt, betrifft die Erfindung auch ein Verfahren zur Durchführung eines hydraulischen Abgleichs von Heizkreisen einer Fußbodenheizung, das das erfindungsgemäße Verfahren zur Bestimmung des durchschnittlichen Verlegeabstands der Heizkreise verwenden kann. Die Heizkreise sind in Fußböden von Räumen eines Gebäudes verbaut, wobei eine Heizungspumpe ein Heizmittel durch die Heizkreise fördert und jeder Heizkreis ein Regelventil und ein Voreinstellventil aufweist. Das Verfahren zur Durchführung des hydraulischen Abgleichs umfasst die Schritte

- Erfassen von Gebäude- und Raumdaten, wobei wenigstens das Baujahr oder Alter des Gebäudes sowie die Fußbodenfläche jedes Raumes erfasst wird und in deren Abhängigkeit zu jedem der Heizkreise eine von diesen zu erbringende Heizleistung bestimmt wird,
- Bestimmung des durchschnittlichen Verlegeabstands bei jedem Heizkreis unter Verwendung der Heizungspumpe (5),
- Bestimmung einer mittleren Heizmittelübertemperatur für jeden Heizkreis, und
- hydraulisches Abgleichen der einzelnen Heizkreise, indem ein Soll-Volumenstrom (Q_i) für jeden Heizkreis (3.1, 3.2, 3.3) bestimmt wird und die Voreinstellventile so eingestellt werden, dass der Volumenstrom durch den entsprechenden Heizkreis dem bestimmten Soll-Volumenstrom entspricht.

Das Verfahren kann somit in vier Abschnitte unterteilt werden, wobei ein erster Abschnitt eine Datenerfassung und Datenermittlung aus den erfassten Daten betrifft, ein zweiter Abschnitt die Verlegeabstandsbestimmung, ein dritter Abschnitt die Bestimmung einer mittleren Heizmittelübertemperatur für jeden Heizkreis und ein vierter Abschnitt das eigentliche Abgleichen der Heizkreise untereinander betrifft. Die Abschnitte bauen aufeinander auf, wobei im zweiten, dritten und vierten Abschnitt jeweils Erkenntnisse bzw. ermittelte Daten eines vorherigen Abschnitts verwendet werden.
Die Verlegeabstandsbestimmung kann nach einem im Stand der Technik bekannten Verfahren erfolgen, beispielsweise rein rechnerisch. Ferner kann der durchschnittliche Verlegeabstand mit Hilfe einer Infrarotkamera bestimmt werden, die die Lage aufgeheizter benachbarter Rohrabschnitte im Boden sichtbar macht. Bevorzugt erfolgt die Verlegeabstandsbestimmung allerdings mit dem zuvor beschriebenen Verfahren gemäß der Erfindung.
Als Regelventil sind insbesondere solche Ventile zu verstehen, die den Durchfluss des Heizmediums in Abhängig einer einzustellenden Temperatur regeln, insbesondere einer Raumtemperatur, die durch den oder die entsprechenden Heizkreis(e) erreicht werden soll. Beispielsweise kann die Regelung in üblicher Weise von einem Raumthermostat erfolgen, so dass ein Regelventil auch als Thermostatventil bezeichnet werden kann. Die Regelventile können z.B. elektrothermische Stellantriebe sein, die von dem Raumthermostat angesteuert werden. Ein Regelventil kann im Vorlauf oder Rücklauf des jeweiligen Heizkreises angeordnet sein.
Als Voreinstellventil sind insbesondere solche Ventile zu verstehen, die den Durchfluss auf einen bestimmten Maximalwert begrenzen, wenn das Regelventil vollständig geöffnet ist. Dies ermöglicht, die Heizkreise untereinander hydraulisch abzugleichen. Ein Voreinstellventil kann ein statisches Drosselventil sein, an dem der Maximalwert manuell eingestellt werden muss. Alternativ kann ein Voreinstellventil ein automatisches Stellventil zur Durchflussregulierung sein, dem der Maximalwert vorgegeben werden kann und das seinen Öffnungsgrad in Abhängigkeit des Maximalwerts reguliert. Diese Stellventile haben den Vorteil, dass sie auch dann eingestellt werden können, wenn die Heizungspumpe nicht fördert. Ein Voreinstellventil kann im Vorlauf des jeweiligen Heizkreises angeordnet sein, wenn das Regelventil im Rücklauf angeordnet ist. Alternativ kann ein Voreinstellventil im Rücklauf des jeweiligen Heizkreises angeordnet sein, wenn das Regelventil im Vorlauf angeordnet ist.
Vorteilhafterweise kann das Verfahren zur Durchführung eines hydraulischen Abgleichs in dem softwarebasierten Assistenten implementiert sein. So kann dieser Assistent eingerichtet sein, dieses Verfahren durchzuführen bzw. einen Installateur bei dessen Durchführung zu unterstützen, indem Informationen abgefragt, Aufforderungen gegeben, Nutzereingaben abgewartet, Berechnungen und Auswertungen durchgeführt, Steuerbefehle an die Heizungspumpe gegeben und Rückmeldungen von dieser abgewartet und ausgewertet werden, wie dies im Folgenden beschrieben wird.
Vorzugsweise erfolgt das Erfassen des Gebäudealters oder Gebäudebaujahrs durch eine Abfrage des Assistenten, der anschließend auf eine entsprechende Nutzereingabe wartet. Dies erfolgt bevorzugt zu Beginn des Verfahren, weil diese Information für alle Räume gleich ist. Die Eingabe kann numerisch erfolgen oder durch Auswahl aus einer Liste, wobei die Liste einzelne Jahreszahlen oder Alter oder Jahreszeiträume oder Altersgruppen enthalten kann. Aus dem Baujahr des Gebäudes kann ein Rückschluss auf die bei dem Gebäude vorliegende Bausubstanz und Dämmung getroffen werden, so dass es möglich ist, jedem Baujahr eine Heizlast zuzuordnen. Beispielsweise kann dies in Anlehnung an die Norm DIN EN 15378 aus September 2017 erfolgen.
In einer Ausführungsvariante kann vorgesehen sein, dass zusätzlich zum Baujahr oder Alter des Gebäudes eine oder mehrere weitere Abfragen erfolgen, beispielsweise ob Modernisierungsmaßnahmen bezüglich der Dämmung bei dem Gebäude erfolgt sind, wie groß die Fensterflächen und/ oder wie groß die Außenwandflächen des Gebäudes sind. In Abhängigkeit dieser Angaben kann die Heizlast, die anhand des Baujahrs oder Alters des Gebäudes ermittelt worden ist, angepasst werden.
Vorzugsweise erfolgt das Erfassen der Fußbodenfläche durch eine Abfrage des Assistenten, der anschließend auf eine entsprechende Nutzereingabe wartet. Diese kann numerisch sein, um die Bodenfläche exakt eingeben zu können.
Gemäß einer Ausführungsvariante kann die zu erbringende Heizleistung anhand einer Tabelle ermittelt werden, die verschiedenen Baujahren oder dem Alter des Gebäudes und verschiedenen Fußbodenflächen eine spezifische Heizlast eines entsprechenden Raumes zuordnet. Die Tabelle ist vorzugsweise in dem Assistenten hinterlegt. Die ermittelte Heizlast des Raumes entspricht der von der Fußbodenheizung in diesem Raum zu erbringenden Heizleistung. Sofern der Raum nur einen Heizkreis aufweist, kann die ermittelte Heizlast gleich der zu erbringenden Heizleistung des jeweiligen Heizkreises gesetzt werden. Weist der Raum zwei oder mehr Heizkreise auf, so braucht jeder dieser Heizkreise nur anteilig die entsprechende Heizlast aufzubringen. Vorzugsweise kann bei mehr als einem Heizkreis pro Raum eine gleichmäßige Aufteilung der Heizlast auf diese Heizkreise erfolgen. Sind in einem Raum beispielsweise drei Heizkreise vorhanden, kann die Heizlast des Raumes zu je einem Drittel jedem dieser Heizkreise zugeordnet werden.
Aus dem vorgenannten Grund ist es sinnvoll, wenn der Assistent die Anzahl der Heizkreise pro Raum abfragt und auf eine entsprechende Nutzereingabe wartet. Die Eingabe kann numerisch erfolgen oder durch Auswahl aus einer Liste. Somit kann in Abhängigkeit der Angabe der Anzahl der Heizkreise in dem entsprechenden Raum die von einem Heizkreis zu erbringende Heizleistung durch vorzugsweise gleichmäßige Aufteilung der aus der Tabelle ermittelten Heizlast festgelegt werden, beispielsweise indem die ermittelte Heizlast des Raumes durch die Anzahl der Heizkreise in diesem Raum geteilt wird.
Des Weiteren kann in Abhängigkeit der Angabe der Anzahl der Heizkreise in dem entsprechenden Raum die von einem Heizkreis dieses Raumes abgedeckte Heizkreisfläche durch vorzugsweise gleichmäßige Verteilung der Raumfläche auf die Heizkreise im Raum festgelegt werden, beispielsweise indem die Fußbodenfläche durch die Anzahl der Heizkreise des Raumes geteilt wird. Sind in einem Raum von beispielhaft 30m² Fußbodenfläche beispielsweise drei Heizkreise vorhanden, wird jedem Heizkreis eine Heizkreisfläche von einem Drittel der Fußbodenfläche, d.h. 10m² zugeordnet.
Obgleich die Heizkreisfläche erst später im Verfahren benötigt wird, kann sie bereits in einem vorherigen Schritt ermittelt werden, um die Erfassung bzw. Eingabe der für die Durchführung des Verfahrens benötigen Daten und Informationen zu bündeln.
Aus diesem Grund kann die Datenerfassung zu Beginn des Verfahrens auch eine Abfrage des Bodenbelags des jeweiligen Raumes umfassen Der Assistent kann eine entsprechende Nutzereingabe abwarten. Die Eingabe kann durch Auswahl aus einer Liste möglicher Bodenbeläge erfolgen, wie z.B. Teppich, Parkett, Linoleum oder Fliesen.
Gemäß einer Ausführungsvariante kann die mittlere Heizmittelübertempertur eines Heizkreises aus einem funktionalen Zusammenhang zwischen der bestimmten Heizleistung und dem bestimmten Verlegeabstand ermittelt werden, wobei der funktionale Zusammenhang abhängig vom Bodenbelag über dem Heizkreis ist. Dieser funktionale Zusammenhang ist bevorzugt im Assistenten hinterlegt. Für jeden Bodenbelag kann ein funktionaler Zusammenhang hinterlegt sein, der in Abhängigkeit des im Rahmen der Nutzereingabe angegebenen Bodenbelags ausgewählt wird. Anhand des funktionalen Zusammenhangs kann dann aus dem ermittelten Verlegeabstand und der ermittelten Heizleistung des Heizkreises dessen mittlere Heizmittelübertempertur bestimmt werden.
In einer Ausführungsvariante kann die Vorlauftemperatur der Fußbodenheizung vorgegeben sein oder situationsbedingt gegebenenfalls nicht verändert werden. Falls dies jedoch nicht der Fall ist, kann die Vorlauftemperatur vorzugsweise auf einen Wert festgelegt werden, der um einen Temperaturwert höher ist, als die höchste Heizmittelübertemperatur der bestimmten Heizmittelübertemperaturen. Beispielsweise beträgt der Temperaturwert 2 bis 3 Kelvin.
Vorzugsweise hält die Heizungspumpe während des hydraulischen Abgleichens der einzelnen Heizkreise die Förderhöhe konstant.
Der beim hydraulischen Abgleichen der einzelnen Heizkreise erforderliche Soll-Volumenstrom kann in Abhängigkeit der Vorlauftemperatur, der mittleren Heizmittelübertemperatur und der Heizleistung des jeweiligen Heizkreises festgelegt werden. Dies erfolgt geeigneterweise durch den Assistenten. Die Festlegung kann beispielsweise gemäß der Gleichung Q_i = (φh_i / (r·cp·2·(T_VL - Tm_i)) erfolgen, in der Q_i der Soll-Volumenstrom in dem Heizkreis i, φh _i die Heizleistung des i-ten Heizkreises, T_VL die Vorlauftemperatur am Wärmeerzeuger, Tm_i die mittlere Heizmittelübertemperatur des i-ten Heizkreises, r die spezifische Dichte des Heizmittels und cp die spezifische Wärmekapazität des Heizmittels ist. Der Ausdruck 2·(T_VL - Tm_i) in der Gleichung beschreibt die Temperaturspreizung ΔT_i zwischen dem Vorlauf und dem Rücklauf des i-ten Heizkreises, so dass die Gleichung in zwei Teilgleichungen unterteilt werden kann: ΔT_i = 2· (T_VL - Tm_i) und Q_i = (φh_i / (r·cp·ΔT_i). Somit kann zuerst in Abhängigkeit der Vorlauftemperatur und der mittleren Heizmittelübertemperatur die Temperaturdifferenz zwischen dem Vorlauf und dem Rücklauf des i-Heizkreises und anschließend in Abhängigkeit dieser Temperaturdifferenz und der Heizleistung des jeweiligen Heizkreises der Soll-Volumenstrom festgelegt werden.
Um die Voreinstellventile während des Betriebs der Heizungspumpe nacheinander so einzustellen, dass der Volumenstrom durch den entsprechenden Heizkreis dem berechneten Soll-Volumenstrom entspricht, kann die Heizungspumpe während des hydraulischen Abgleichens den Volumenstrom kontinuierlich oder zyklisch, beispielsweise nach Aufforderung durch den Assistenten ermittelt und bereitstellen. Die Ermittlung kann rechnerisch anhand des Pumpenkennfeldes oder messtechnisch mittels Sensor erfolgen. Vorteilhafterweise erfolgt das Bereitstellen durch Übermittlung des Volumenstroms an den Assistenten. Er kann dann vergleichen, ob dieser Volumenstrom dem Soll-Volumenstrom entspricht. In Abhängigkeit dieses Vergleichs kann vom Assistenten eine Anweisung an den Nutzer zur Änderung der Einstellung des Voreinstellventils ausgegeben werden. So kann der Assistent beispielweise auffordern, das Voreinstellventil weiter zu schließen, wenn der ermittelte Volumenstrom höher als der Soll-Volumenstrom ist, oder weiter zu öffnen, wenn der ermittelte Volumenstrom geringer als der Soll-Volumenstrom ist.
Ist die Einstellung des Voreinstellventil derart, dass der ermittelte Volumenstrom im Wesentlichen dem Soll-Volumenstrom entspricht, oder im Rahmen einer Toleranz nur geringfügig davon abweicht, z.B. ±5%, so ist das Einstellen des betrachteten Heizkreises im Rahmen des hydraulischen Abgleichs beendet und der nächste Heizkreis kann eingestellt werden, sofern der betrachtete Heizkreis nicht der letzte Heizkreis war.
Im Anschluss an das hydraulische Abgleichen kann vorgesehen werden, die Heizungspumpe optimal einzustellen, indem eine optimale Förderhöhe ermittelt wird. Hierzu kann die Summe aller Soll-Volumenströme der Heizkreise gebildet werden, wobei die Heizungspumpe nach dem hydraulischen Abgleichen so eingestellt wird, dass ein der Summe entsprechender Gesamtvolumenstrom gefördert wird. Um dies zu erreichen kann die Heizungspumpe ihre Förderhöhe oder ihren Differenzdruck durch zunehmende Erhöhung der Drehzahl derart einstellen, dass ein der Summe entsprechender Gesamtvolumenstrom gefördert wird. Diese Einstellung kann anhand des Pumpenkennfeldes erfolgen. Die Berechnung der Summe kann bevorzugt im Assistenten erfolgen, welcher sie anschließend als Sollwert an die Heizungspumpe übermittelt. Zudem kann der Assistent auffordern, alle Regelventile zu öffnen, um die Einstellung der Heizungspumpe zu ermöglichen. Er kann zudem eine entsprechende Quittierung abwarten und nach deren Erhalt die Heizungspumpe anweisen, die Förderhöhe wie genannt einzustellen, indem ihr der Sollwert für den Gesamtvolumenstrom übermittelt wird. Diese Vorgehensweise dient zudem der Überprüfung der korrekten Einstellung der Heizkreise.
Ist die Förderhöhe eingestellt, kann die Heizungspumpe eine Rückmeldung an den Assistenten geben, welcher infolgedessen eine entspreche Mitteilung an den Nutzer abgibt, dass die Einstellungen, bzw. der hydraulische Abgleich erfolgreich war und das Verfahren beendet ist. Alternativ kann das Verfahren wiederholt werden.
Soweit vorstehend nicht ausdrücklich darauf hingewiesen ist, ist bevorzugt der Assistent eingerichtet, die erfindungsgemäßen Schritte des Verfahrens zur Bestimmung des Verlegeabstands und/ oder des Verfahrens zur Durchführung des hydraulischen Abgleichs auszuführen, jedenfalls soweit sie außerhalb der Heizungspumpe liegen und nicht durch den Installateur selbst ausgeführt werden müssen.
Die Erfindung betrifft im Übrigen einen Datenträger, auf dem der vorbeschriebene Assistent gespeichert ist. Vorzugsweise sind auch die im Rahmen der Erfindung genannten Tabellen, Gleichungen und / oder funktionalen Zusammenhänge auf dem Datenträger gespeichert.
Die Erfindung betrifft ferner eine Heizungspumpe mit einer Steuer- und/ oder Regelungselektronik, die den vorbeschriebenen Assistenten umfasst, um ihn auf der Steuer- und/ oder Regelungselektronik auszuführen.
Die Erfindung betrifft auch ein tragbares Endgerät wie beispielsweise ein Smartphone oder Tablet, umfassend den vorbeschriebenen Assistenten, um ihn auf dem Endgerät auszuführen.
Schließlich betrifft die Erfindung auch ein Set bestehend aus einer Heizungspumpe mit einer Steuer- und/ oder Regelungselektronik und dem zuvor genannten tragbaren Endgerät, wobei zur Durchführung eines der erfindungsgemäßen Verfahren eine Kommunikation zur Übertragung von Steuerbefehlen und/oder Betriebsgrößenwerten zwischen der Steuer- und/ oder Regelungselektronik und dem Endgerät stattfindet. So steuert das Endgerät die Heizungspumpe mittels Steuerbefehlen direkt oder indirekt an, und die Heizungspumpe ermittelt Werte zumindest der zweiten Betriebsgröße und übermittelt sie zur Auswertung direkt oder indirekt an das Endgerät, auf dem der Assistent ausgeführt wird.
Es sei angemerkt, dass die Abfrage von Informationen durch den Assistenten an einer beliebigen Stelle des Verfahrens bzw. des jeweiligen Teilverfahrens erfolgen kann, bevor die Information im Rahmen des Verfahrens verwendet wird.
Vorzugsweise erfolgen sämtlichen Abfragen und Nutzereingabe so früh wie möglich und idealerweise gemeinsam, um den Zeitraum und die Anzahl der Einzel-Interaktionen zwischen Nutzer und Assistenten zu minimieren. Abfragen, Aufforderungen oder Hinweise des Assistenten können grafisch auf einem Display des Endgeräts oder der Heizungspumpe und/ oder akustisch erfolgen. Ferner können die Nutzereingaben und/ oder Quittierungen über eine grafische Benutzeroberfläche des Assistenten, die auf dem Display angezeigt wird, und/ oder mittels Sprachbefehl erfolgen.
Das Verfahren wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Es sei darauf hingewiesen, dass im Rahmen der vorliegenden Beschreibung die Begriffe „aufweisen“, „umfassen“ oder „beinhalten“ keinesfalls das Vorhandensein weiterer Merkmale ausschließen. Ferner schließt die Verwendung des unbestimmten Artikels bei einem Gegenstand nicht dessen Plural aus.
Die Bezugszeichen behalten von einer zur anderen Figur ihre Bedeutung. Identische Bezugszeichen bezeichnen identische oder zumindest wirkungsgleiche Elemente. Es zeigen:

1: eine schematische Darstellung einer Fußbodenheizung mit 3 Heizkreisen in zwei Räumen
2: ein Ablaufdiagramm der Hauptroutine eines beispielhaften Verfahrens zur Durchführung eines hydraulischen Abgleichs der Fußbodenheizung
3: ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Bestimmung der von den einzelnen Heizkreisen zu erbringenden Heizleistung als Subroutine der Hauptroutine.
3: ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Bestimmung des Verlegeabstands der einzelnen Heizkreise als Subroutine der Hauptroutine.
4: ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Bestimmung einer geeigneten Vorlauftemperatur als Subroutine der Hauptroutine
5: ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Durchführung des hydraulischen Abgleichs der Fußbodenheizung als Subroutine der Hauptroutine
7: ein Diagramm zur Bestimmung der Heizmittelübertemperatur

1 veranschaulicht schematisch eine in einem Gebäude 1 installierte Zentralheizung in Gestalt einer Fußbodenheizung mit drei Heizkreisen 3.1, 3.2, 3.3, die in zwei Räumen 2.1, 2.2 verlegt sind. In einem ersten Raum 2.1 ist ein Heizkreis 3.1 und in einem zweiten Raum 2.2 sind zwei Heizkreise 3.2, 3.3 vorhanden. Die Heizkreise 3.1, 3.2, 3.3 haben jeweils einen Zulauf, der über eine Vorlaufleitung 9a mit einem Heizkreisverteiler 6a verbunden ist und jeweils von dort mit einem Heizmittel versorgt wird, und einen Ablauf, der über eine Rücklaufleitung 9b mit einem Rücklaufsammler 6b verbunden ist. Jeder Heizkreis 3.1, 3.2, 3.3 besteht aus einem schleifenartig oder mäanderförmig verlegten Rohr 3 im Boden des Raumes 2.1, 2.2 mit einem durchschnittlichen Verlegeabstand x_1, x_2, x_3 von beispielsweise 15 cm, 20 cm oder 25cm zwischen zwei einander gegenüberliegenden Abschnitten benachbarter Schleifen oder Mäanderschlaufen des Rohres 3. Alternativ kann auch eine schneckenförmige Verlegung des Rohres 3 vorliegen.
Das Heizmittel wird von einem Wärmeerzeuger 7 der Zentralheizung erwärmt, der beispielsweis eine Gastherme (Kessel) oder ein Wärmetauscher sein kann. Erwärmtes Heizmittel wird von einer Heizungspumpe 5 zum Verteiler 6a gefördert, wobei die Heizungspumpe 5 auch im Rücklauf vom Wärmeerzeuger 7 angeordnet sein könnte. Die Heizungspumpe 5 weist eine Steuer- und Regelungselektronik 5a auf, um die Heizungspumpe 5a zu steuern, insbesondere zu regeln, so dass sie einen Differenzdruck Δp erzeugt und einen Volumenstrom Q fördert. Vom Verteiler 6a gehen die Vorlaufleitungen 9a zu den einzelnen Heizkreisen 3.1, 3.2, 3.3 ab. Alle Heizkreise 3.1, 3.2, 3.3 werden somit mit derselben Vorlauftemperatur versorgt. Die Wärmemenge wird über den Durchflussfluss des Heizmediums durch den jeweiligen Heizkreis 3.1, 3.2, 3.3 eingestellt, wobei der Durchfluss durch ein Regelventil 8 eingestellt wird, dessen Öffnungsgrad durch einen elektrothermischen Stellantrieb gesteuert wird. Die Regelventile 8 sind baulich in den Vorlaufverteiler 6a integriert und bilden somit mit diesem eine Einheit, wobei die Stellantriebe außen auf dem Verteiler 6a abnehmbar montiert sind. Am Ende jeder Rücklaufleitung 9b der Heizkreise 3.1, 3.2, 3.3 ist ein Voreinstellventil 11 zur Durchflussvoreinstellung bei vollständig geöffnetem Regelventil 8 vorhanden, um einen hydraulischen Abgleich durchzuführen. Die Voreinstellventil 11 sind baulich in den Rücklaufsammler 6b integriert und bilden somit mit diesem eine Einheit.
Diese Anordnung aus Vorlaufverteiler 6a, Regelventil 6a, Rücklaufsammler 6b und Voreinstellventil 11 gemäß 1 weist keine Mischer auf. In einer anderen Ausführungsvariante können jedoch Mischer in den Heizkreisen vorhanden sein, die bestimmungsgemäß dem jeweiligen Vorlauf kälteres Heizmittel aus dem Rücklauf beimischen, so dass für jeden Heizkreis eine individuelle Vorlauftemperatur eingestellt werden kann. Die Regelventile sind dann 3-Wege-Ventile. Eine solche Variante ermöglicht es, die Heizleistung des jeweiligen Heizkreises 3.1, 3.2, 3.3 besser anzupassen, da dies, anders als bei Heizkörpern, deren Bauhöhe, -tiefe und -länge der gewünschten Heizlast des Raumes angepasst werden kann, bei Heizkreisen nicht bzw. über den Verlegeabstand nur minimal möglich ist, zumal der Verlegeabstand später nicht mehr geändert werden kann.
Ein tragbares Endgerät 10 wie beispielsweise ein Smartphone oder Tablet ist vorgesehen, um eine Einstellung der Fußbodenheizung vorzunehmen, insbesondere einen hydraulischen Abgleich der Fußbodenheizung durchzuführen. Hierzu dient eine Softwareapplikation 10a, kurz App genannt, die auf dem Endgerät 10 installiert ist und einen Assistenten 10a bildet oder enthält, der schrittweise bei der Durchführung des hydraulischen Abgleichs unterstützt. Der Assistent 10a ist eingerichtet, die Heizungspumpe 5a zu steuern und Betriebsparameter der Heizungspumpe 5a zu empfangen und zu verarbeiten. Um dies zu ermöglichen, kommuniziert das Endgerät 10 mit der Steuer- und Regelungseinheit 5a der Heizungspumpe 5 über eine Funkverbindung wie beispielsweise Bluetooth. Der Assistent 10a weist eine grafische Benutzeroberfläche auf, um mit dem Installateur zu interagieren. Der Assistent 10a ist eingerichtet, verfahrensleitende Hinweise oder Informationsabfragen auf dem Display des Endgeräts 10 und/ oder akustisch auszugeben, Nutzereingaben über die grafische Benutzeroberfläche oder per Sprachbefehl abzuwarten und die eingegebenen Informationen zu verarbeiten und auszuwerten.
Ein Verfahren zur Durchführung eines hydraulischen Abgleichs der Heizkreise 3.1, 3.2, 3.3 der Fußbodenheizung untereinander ist in 2 dargestellt. Das Verfahren kann mit dem Starten des Assistenten 10a oder durch Aktivierung innerhalb des Assistenten 10a gestartet werden. Es ist in dieser Ausführungsvariante als eine Hauptroutine mit vier Abschnitten S1, S2, S3, S4 ausgestaltet, die in den 2 bis 6 als Subroutinen zur Hauptroutine näher dargestellt sind. Die einzelnen Verfahrensschritte der Abschnitte S1-S4 können jedoch auch anders zusammengefasst werden. Ferner können einzelne Verfahrensschritte in anderer Reihenfolge ausgeführt werden.
Eine erste Subroutine S1 umfasst die Erfassung von Informationen, insbesondere Daten des Gebäudes und der Räume durch entsprechende Abfragen des Assistenten und die Bestimmung der erforderlichen Heizleistung φh_i der Heizkreise 3.1, 3.2, 3.3 anhand der erfassten Informationen bzw. Daten. In der ersten Subroutine S1 können auch weitere Informationen und/ oder Informationen abgefragt werden, die später im verfahren benötigt werden. Eine zweite Subroutine S2 umfasst die Bestimmung des Verlegeabstands des Rohres bei jedem Heizkreis. Eine dritte Subroutine S3 umfasst die Bestimmung einer geeigneten Vorlauftemperatur T_VL der Fußbodenheizung, und eine vierte Subroutine S4 umfasst das hydraulische Abgleichen bzw. Einregulieren der einzelnen Heizkreise 3.1, 3.2, 3.3 untereinander durch Einstellung der Voreinstellventil 11.
3 zeigt den Ablauf der ersten Subroutine. Sie beginnt in Schritt 13 mit einer Abfrage des Assistenten 10a nach dem Gebäudejahr auf dem Display des Endgeräts 10. Alternativ kann das Alter des Gebäudes 1 abgefragt werden, sofern der Assistent 10a eine Zeitbasis mit Datum besitzt oder zumindest Zugriff auf eine Datumsinformation hat, um das Alter in das Baujahr umzurechnen. Der Assistent 10a wartet anschließend eine entsprechende Nutzereingabe ab.
Anschließend widmet sich das Verfahren der Berechnung der Heizleistung φh_i, die die einzelnen Heizkreise 3.1, 3.2, 3.3 erbringen müssen. Dies erfolgt nacheinander für jeden Raum j, was hier in einer Kontrollschleife realisiert ist, vor deren Beginn in Schritt 14 eine Zählvariable j auf den Wert 1 gesetzt und bei jeder Wiederholung der Schleife inkrementiert wird. Es kann vorgesehen sein, dass zu Beginn des Verfahrens die Anzahl m der vorhandenen Räume 2.1, 2.2 mit Heizkreisen 3.1, 3.2, 3.3 durch den Assistenten 10a abgefragt wird. Bei dem einfachen Beispiel in 1 beträgt diese Anzahl beispielhaft m=2. Dies hat den Vorteil, dass die Schleife am Ende direkt wiederholt werden kann, ohne dass es einer weiteren Nutzereingabe bedarf. Alternativ kann am Ende der Schleife gefragt werden, ob ein weiterer Raum betrachtet werden soll.
Zur Bestimmung der Heizleistung φh_i wird zunächst in Schritt 15 die Fußbodenfläche des j-ten Raumes durch den Assistenten 10a abgefragt, der anschließend eine entsprechende Nutzereingabe abwartet. Anschließend ermittelt der Assistent 10a aus dem Gebäudealter und der Fußbodenfläche AJ die Heizlast φ_i des j-ten Raumes, Schritt 16. Dies erfolgt anhand einer im Assistenten 10a hinterlegten Tabelle A (siehe Anhang), die verschiedenen Baujahren des Gebäudes 1 und verschiedenen Fußbodenflächen AJ eine spezifische (=flächenbezogene) Heizlast cpj zuordnet.
Die Tabelle A enthält in der ersten Spalte die maximale Größe einer Fußbodenfläche AJ (beheizbare Nutzfläche) und in der zweiten Zeile Zeiträume von Baujahren. Jeder Kombination aus einer maximalen Fußbodenfläche und einem Baujahrzeitraum ist eine Heizlast in W pro Quadratmeter zugeordnet. Ein Raum mit 40m² Fußbodenfläche eines Gebäudes 1 aus dem Jahr 2000 besitzt gemäß der Tabelle A beispielsweise eine Heizlast φ_i von 67W/m².
Im anschließenden Schritt 17 fragt der Assistent 10a die Anzahl n_i der Heizkreise 3.1, 3.2, 3.3 in dem Raum j ab und wartet auf eine entsprechende Nutzereingabe.
In Schritt 17 wird zusätzlich die Art des Bodenbelags des Raumes j vom Assistenten 10a abgefragt durch Auswahl aus einer Liste möglicher Bodenbeläge, die auf dem Display des Endgeräts 10 angezeigt wird. Diese Information ist für die Bestimmung der mittleren Heizmittelübertemperatur und Festlegung der Vorlauftemperatur der Fußbodenheizung im dritten Abschnitt S3 des erfindungsgemäßen Verfahrens erforderlich.
In Schritt 18 ordnet der Assistent 10a die Heizlast φ_i dem oder den Heizkreis(en) des Raumes j zu. Hat der Raum j nur einen Heizkreis 3.1, 3.2, 3.3, wie dies im Beispielfall gemäß 1 beim ersten Raum 2.1 der Fall ist, wird die ermittelte Heizlast cpj des Raumes j gleich der zu erbringenden Heizleistung φh_i des Heizkreises 3.1 in diesem Raum j gesetzt. Hat der Raum j zwei oder mehr Heizkreise 3.1, 3.2, 3.3, wie dies im Beispielfall gemäß 1 beim zweiten Raum 2.2 der Fall ist, wird die ermittelte Heizlast φ_i des Raumes j gleichmäßig auf diese Heizkreise 3.2, 3.3 aufgeteilt. Dies erfolgt, indem die ermittelte Heizlast φ_i des Raumes j durch die Anzahl n_i der Heizkreise 3.1, 3.2, 3.3 in diesem Raum j geteilt wird, so dass die Heizleistung φh_i dieser Heizkreise cph_i = (φ_i/n_i ist.
Zusätzlich ordnet der Assistent 10a in Schritt 18 die Fußbodenfläche AJ des Raumes j dem oder den Heizkreis(en) des Raumes j zu, um die von dem Heizkreis abgedeckte bzw. die von den Heizkreisen jeweils abgedeckte Heizkreisfläche Ah_i zu bestimmen. Die Heizkreisfläche Ah_i wird bei der Bestimmung des Verlegeabstands benötigt und könnte deshalb grundsätzlich auch später im Verfahren ermittelt werden. Die Bestimmung der Heizkreisfläche Ah_i erfolgt, indem die eingegebene Fußbodenfläche AJ des Raumes j durch die Anzahl n_i der Heizkreise 3.1, 3.2, 3.3 in diesem Raum j geteilt wird. Hat der Raum j nur einen Heizkreis 3.1, 3.2, 3.3, wie dies im Beispielfall gemäß 1 beim ersten Raum 2.1 der Fall ist, entspricht die Heizkreisfläche Ah_i der Fußbodenfläche AJ. Hat der Raum j zwei oder mehr Heizkreise 3.1, 3.2, 3.3, wie dies im Beispielfall gemäß 1 beim zweiten Raum 2.2 der Fall ist, wird die Fußbodenfläche AJ gleichmäßig auf diese Heizkreise 3.2, 3.3 aufgeteilt. Bei einem Raum mit 40m² Fußbodenfläche und zwei Heizkreisen 3.2, 3.3 würde somit jedem der Heizkreise 3.2, 3.3 eine Heizkreisfläche Ah_i von 20m² zugeordnet werden.
Anschließend wird die Erfassung der Daten und Informationen sowie die Bestimmung der Heizlast φ_i und notwendigen Heizleistung φh_i des oder der Heizkreise(s) 3.1, 3.2, 3.3 für den nächsten Raum j+1 durchgeführt, sofern der aktuelle Raum j nicht dem letztem Raum m entspricht. Dies wird in Schritt 19 geprüft. Verneinendenfalls wird die Zählvariable j in Schritt 20 inkrementiert und die Schleife wiederholt, wobei das Verfahren bei der Abfrage der Fußbodenfläche AJ+1 für den nächsten Raum j+1 in Schritt 15 fortgesetzt wird. Bejahendenfalls ist der erste Abschnitt S1 des Verfahrens beendet und das Verfahren geht über zum zweiten Abschnitt S2.
Es sei angemerkt, dass die Verfahrensschritte 15 bis 18 auch anders zusammengefasst sein können. So kann beispielsweise in einem Block zunächst eine Abfrage sämtlicher Informationen und Daten erfolgen, d.h. eine Abfrage nach der Fußbodenfläche AJ, der Anzahl n der Heizkreise und optional nach dem Bodenbelag, woran sich dann in einem weiteren Block die Auswertung anschließt, indem die Heizlast AJ gemäß Tabelle A, die erforderliche Heizleistung φh_i durch Zuordnung der Heizlast AJ zu den Heizkreisen 3.1, 3.2, 3.3 und optional die Heizkreisfläche Ah_i durch Zuordnung der Fußbodenfläche AJ zu den Heizkreisen 3.1, 3.2, 3.3 bestimmt wird.
3 zeigt ein Ablaufdiagramm des zweiten S2 Abschnitts des Verfahrens, welcher die erfindungsgemäße Bestimmung des Verlegeabstands x_i der Heizkreise 3.1, 3.2, 3.3 betrifft.
Nach dem Start der Subroutine S2 fragt der Assistent 10a in Schritt 31 zunächst nach dem Rohrleitungsdurchmesser d, genauer gesagt dem Außendurchmesser des Rohres 3, um später den relativen Druckverlust R des Rohres 3 pro Längeneinheit zu bestimmen. Der Rohrleitungsaußendurchmesser kann am Heizkreisverteiler 6a bzw. Rücklaufsammler 6b gemessen werden. Der Assistent 10a wartet anschließend eine Nutzereingabe ab.
Die Eingabe erfolgt beispielhaft anhand der Auswahl aus einer Anzahl als Liste vorgegebener Rohrleitungsdurchmesser d, beispielsweise d=12mm, 14mm, 16mm und 17mm, die auf dem Display des Endgeräts 10 angezeigt wird. Sofern der angegebene Rohrleitungsmesser das Rohr 3 nicht eindeutig identifiziert, wie dies beispielsweise im Falle eines Außendurchmessers von 14mm der Fall ist (siehe Tabelle B), fragt der Assistent 10a zusätzlich das Rohrmaterial ab. Der Assistent 10a wartet anschließend erneut eine entsprechende Nutzereingabe ab. Die Eingabe erfolgt hier beispielhaft anhand der Auswahl aus einer Anzahl als Liste vorgegebener Rohrmaterialien, beispielsweise Kunststoffrohr, Alu-Verbundrohr oder Kupferrohr. Auch diese Liste wird auf dem Display des Endgeräts 10 angezeigt. Alternativ zu dieser kaskadierten Abfrage kann der Assistent 10a den Rohrtyp in Gestalt der Kombination von Durchmesser und Material abfragen, so dass nur eine einzige Eingabe erfolgen muss, die in Form einer Auswahl aus einer Anzahl als Liste vorgegebener Rohrtypen erfolgen kann, welche auf dem Display des Endgeräts 10 angezeigt wird.
Zusätzlich fragt der Assistent 10a in Schritt 31 nach dem Wärmeerzeugertyp, und ob Mischer in der Fußbodenheizung vorhanden sind, um später den absoluten Druckverlust Δp_R über dem entsprechenden Heizkreis 3.1, 3.2, 3.3 möglichst genau bestimmen zu können. Der Assistent 10a wartet hier ebenfalls anschließend jeweils eine Nutzereingabe ab. Die erste Eingabe kann durch eine Auswahl aus einer Anzahl als Liste vorgegebener Wärmeerzeugertypen „Typ 1 / Typ 2“ erfolgen. Die zweite Eingabe kann durch eine Auswahl zwischen „ja oder nein“ erfolgen. Auch hier werden die Auswahlmöglichkeiten auf dem Display des Endgeräts 10 angezeigt.
Nach der Nutzereingabe fordert der Assistent 10a in Schritt 32 auf, alle Regelventile 8 am Heizkreisverteiler 6a bzw. aller Heizkreise 3.1, 3.2, 3.3 zu schließen. Dies kann erfolgen, indem der Installateur alle Stellantriebe demontiert und Baukappen auf die Schnittstelle zwischen Stellantrieb und Verteiler 6a setzt. Zusätzlich kann der Assistent 10a darauf hinweisen, dass etwaige Voreinstellungen der Voreinstellventile 11 entfernt werden. Der Assistent 10a wartet auf eine Quittierung, die der Installateur zur Fortsetzung des Verfahrens vornehmen muss, nachdem er sichergestellt hat, dass alle Regelventile 8.1, 8.2, 8.3 geschlossen sind.
Anschließend erfolgt in Schritt 33 eine Kalibrierung der Heizungspumpe 5, allerdings ist diese Kalibrierung optional. Sie dient der Verbesserung der Genauigkeit des Verfahrens. Die Kalibrierung wird gestartet, in dem der Assistent 10a einen entsprechenden Steuerbefehl an die Heizungspumpe 5 respektive die Steuer- und Regelungseinheit 5a übermittelt. Bei der Kalibrierung wird ein allgemeines Leistungskennfeld P(Q,n), das werksseitig in der Steuer- und Regelungseinheit 5a hinterlegt ist, an die spezifische Heizungspumpe 5 angepasst, weil es aufgrund der die Pumpen- oder Motorwelle lagernden Lager streut. Das Leistungskennfeld P(Q,n) beschreibt den mathematischen Zusammenhang zwischen der elektrischen Leistungsaufnahme P, der Drehzahl n und dem Volumenstrom Q der Heizungspumpe 5. Es besteht aus der Gesamtheit aller Leistungskennlinien, die jeweils für eine Drehzahl den mathematischen Zusammenhang zwischen der elektrischen Leistungsaufnahme P und dem Volumenstrom Q der Heizungspumpe 5 beschreiben.
Zur Kalibrierung wird die Heizungspumpe 5a wenigstens mit einer Drehzahl betrieben, die grundsätzlich beliebig sein kann. Aufgrund der geschlossenen Regelventile 8 bleibt der Volumenstrom Q bei null. Anschließend wird die aktuelle Leistungsaufnahme P gemessen und mit der theoretischen Leistungsaufnahme P verglichen, die gemäß dem Leistungskennfeld P(Q,n) bei der eingestellten Drehzahl n bei Volumenstrom Q=0 vorliegen sollte. Das Leistungskennfeld P(Q,n) wird dann um die Differenz zwischen der aktuellen Leistungsaufnahme und der theoretischen Leistungsaufnahme in Gestalt eines Offsets korrigiert. Ist die aktuelle Leistungsaufnahme höher als die theoretische Leistungsaufnahme, wird das Leistungskennfeld P(Q,n) insgesamt um die Differenz angehoben. Ist die aktuelle Leistungsaufnahme niedriger als die theoretische Leistungsaufnahme, wird das Leistungskennfeld P(Q,n) insgesamt um die Differenz abgesenkt. Nachdem diese Anpassung des Leistungskennfeldes erfolgt ist, gibt die Heizungspumpe 5 eine Rückmeldung an den Assistenten10a, so dass dieser das Verfahren auf dem Endgerät 10 fortsetzen kann.
Das Verfahren widmet sich anschließend der Bestimmung des Verlegeabstands x_i, wobei die Heizkreisen 3.1, 3.2, 3.3 nacheinander betrachtet werden, indem eine Kontrollschleife gemäß der Anzahl n der vorhandenen Heizkreise 3.1, 3.2, 3.3 wiederholt wird. Die Anzahl n ist dem Assistenten 10a aus dem ersten Abschnitt S1 aufgrund der Eingabe der Anzahl n_i an Heizkreisen im jeweiligen Raum j bekannt, da sie der Summe aller raumbezogenen Anzahlen nj vorhandener Heizkreise entspricht. Des Weiteren ist auch die Reihenfolge der Heizkreise 3.1, 3.2, 3.3 infolge der Raumreihenfolge festgelegt, die der Nutzer im ersten Abschnitt gewählt hat. Zunächst wird der erste Fußbodenheizkreis 3.1 betrachtet und zu Beginn der Schleife eine Zählvariable i auf 1 gesetzt, Schritt 34. Der erste Fußbodenheizkreis 3.1 ist derjenige oder einer derjenigen Heizkreise des ersten Raumes 2.1.
Der Assistent 10a fordert in Schritt 35 auf, das Regelventil 8 des ersten Heizkreises 3.1 vollständig zu öffnen. Das Öffnen des Ventils 8 erfolgt beispielsweise, indem der Installateur den Stellantrieb für den ersten Heizkreis 3.1 wieder montiert und die Solltemperatur für den ersten Raum 2.1 auf Maximum stellt, damit das Regelventil 8 vollständig öffnet. Zusätzlich kann der Assistent 10a noch einmal darauf hinweisen, dass das Voreinstellventil 11 des Heizkreises 3.1 vollständig geöffnet sein muss, d.h. eine etwaige Voreinstellung entfernt wird. Diese Handlungen sind durch den Installateur zu quittieren, so dass der Assistent 10a eine entsprechende Quittierung erwartet.
Der Assistent 10a sendet im Anschluss einen bestimmten Volumenstromsollwert Q1 an die Heizungspumpe 5, Schritt 36, beispielsweise Q1 =100/h. Im vorliegenden Fall ist der Volumenstromsollwert Q1 so gewählt, dass er einem in einer Tabelle B (siehe Anhang) hinterlegten, einstellbaren Sollvolumenstrom entspricht, die Teil des Assistenten 10a ist. Die Heizungspumpe 5 stellt daraufhin den Volumenstrom Q so einstellt und regelt ihn konstant, dass er dem Sollwert Q1 entspricht. Dies erfolgt anhand des Leistungskennfeldes P(Q,n), indem die Heizungspumpe 5 ihre Drehzahl n derart einstellt, dass bzw. erhöht, bis eine Drehzahl vorliegt, bei der die aktuelle, gemessenen Leistungsaufnahme P im Wesentlichen einer theoretischen Leistungsaufnahme gemäß dem Leistungskennfeld P(Q,n) bei dem Volumenstromsollwert Q1 entspricht.
Anschließend ermittelt die Heizungspumpe 5 in Schritt 36 die Förderhöhe H. Dies erfolgt z.B. anhand eines Pumpenkennfeldes H(Q,n), das werksseitig in der Steuer- und Regelungseinheit 5a hinterlegt ist, indem die zuvor ermittelte Drehzahl und der Wert für den Volumenstromsollwert in das Pumpenkennfeld H(Q,n) eingesetzt werden. Das Pumpenkennfeld H(Q,n) beschreibt den mathematischen Zusammenhang zwischen der Förderhöhe H bzw. dem Differenzdruck Δp, der Drehzahl n und dem Volumenstrom Q der Heizungspumpe 5. Es besteht aus der Gesamtheit aller Pumpenkennlinien H(Q), die jeweils für eine Drehzahl n den mathematischen Zusammenhang zwischen der Förderhöhe H bzw. dem Differenzdruck Δp und dem Volumenstrom Q der Heizungspumpe 5 beschreiben. Alternativ kann der Differenzdruck Δp sensorisch gemessen werden. Die ermittelte Förderhöhe H wird anschließend von der Heizungspumpe 5 an den Assistenten 10a übermittelt.
Es sei angemerkt, dass die Förderhöhe H und der Differenzdruck Δp zwischen Druck- und Saugseite einer Pumpe gleichwertige Größen sind, weil sie linear zusammenhängen und deshalb leicht ineinander umgerechnet werden können. Es gilt: Δp = ρ·g·H., wobei Δp der Differenzdruck, ρ die Dichte des Heizmittels (z.B. Wasser bei 30°C in [kg/m3]), g die Fallbeschleunigung ([9,81 m/s²]) und H die Förderhöhe ist.
Der Assistent 10a berechnet in Schritt 37 aus der Förderhöhe H den Druckverlust Δp_R über dem Heizkreis 3.1. Dies erfolgt anhand der Druckbilanz, da der von der Heizungspumpe 5 aufgebrachte Differenzdruck Δp der Summe aller Druckverluste im System entspricht. Ein Druckverlust liegt dabei nicht nur im Heizkreis 3.1 vor, der aufgrund der Rohrleitungslänge und der inneren Rohrreibung entsteht, sondern auch aufgrund zentraler Verluste, die im Wesentlichen durch den Wärmeerzeuger sowie durch Ventile und etwaige Mischer bedingt sind. Es gilt: Δp = Δp_R + Ap_WE + Δp_M, wobei Δp_R der Druckverlust durch Rohrreibung über dem Heizkreis 3.1, Ap_WE die Druckverluste im Wärmeerzeuger 7 und Δp_M die Druckverluste durch Mischer sind. Der Druckverlust Δp_R über dem Heizkreis 3.1 durch Rohrreibung bestimmt sich somit durch die Gleichung Δp_R = ρ·g·H - Δp_WE - Δp_M.
Der Assistent 10a berechnet den Druckverlust Δp_R über dem Heizkreis 3.1 durch Rohrreibung nunmehr, indem die Förderhöhe H in den Differenzdruck Δp der Heizungspumpe 5 umgerechnet und ein Wert für die zentralen Verluste Δp_WE durch den Wärmeerzeuger 7 von diesem Differenzdruck Δp abgezogen wird. Da bei der Fußbodenheizung nach 1 keine Mischer verbaut sind, ist Δp_M gleich null. Der Wert für die zentralen Verluste Δp_WE ist in diesem Beispiel im Assistenten 10a hinterlegt. Da sie volumenstromabhängig sind, ist dies sogar für mehrere Volumenstromströme in Gestalt einer Tabelle C der Fall. Diese Volumenströme entsprechen den einstellbaren Sollvolumenströmen in der Tabelle B, weshalb die Tabelle C mit der Tabelle B eine Einheit bilden kann. Tabelle C ist durch die erste und die letzten vier Spalten der im Anhang wiedergegebenen Tabelle B gebildet.
Tabelle C gibt für mehrere Volumenströme, die in ihrer ersten Spalte stehen, zentrale Druckverluste in Pascal für zwei verschiedene Wärmeerzeugertypen und für zwei verschiedene Mischer an. So ist in der Tabelle C zwischen zwei verschiedenen Typen (Typ 1, Typ 2) von Wärmeerzeugern 7 und zwischen Mischern (Ventilen) mit eine kV-Wert von 4 und 6,3 differenziert, die jeweils unterschiedliche Druckverluste besitzen.
Die Berechnung des Druckverlusts Δp_R über dem Heizkreis 3.1 durch den Assistenten 10a erfolgt deshalb in Abhängigkeit der Nutzereingabe, die auf Schritt 31 folgte. Je nach Auswahl des Wärmeerzeugertyps und Angabe einer Mischerexistenz in dieser Nutzereingabe, wählt der Assistent 10a den entsprechenden Wert aus der Tabelle C aus.
Wurde z.B. für den Wärmeerzeuger 7 Typ 1 ausgewählt, wird bei Q1 = 100l/h ein zentraler Druckverlust Δp_WE von 756 Pa verwendet und dieser Wert vom Differenzdruck Δp abgezogen, um den absoluten Druckverlust Δp_R über dem Heizkreis 3.1 zu erhalten. Beträgt die Förderhöhe der Heizungspumpe beispielsweise H=1,25m, liegt ein Differenzdruck von ca. 4956 Pa vor (Heizmittel Wasser, bei Temperatur 30°C), so dass der absolute Druckverlust Δp_R über dem Heizkreis 3.1 bei Δp_R 4200 Pa liegt.
Der Assistent 10a berechnet anschließend in Schritt 38 aus dem Druckverlust Δp_R über dem Heizkreis 3.1 dessen Leitungslänge L_1. Hierzu wird zunächst der relative Druckverlust R pro Längeneinheit des Rohres 3 (Rohrreibungsdruckgefälle) ermittelt. Dies erfolgt anhand einer im Assistenten 10a hinterlegten Tabelle B unter Verwendung des Volumenstromsollwerts Q1 und der Angabe des Rohrleitungsdurchmessers in der Nutzereingabe folgend Schritt 31, gegebenenfalls auch des Rohrmaterials. Bei dieser Tabelle B kann es sich um eine von der Tabelle C mit den zentralen Druckverlusten verschiedenen Tabelle handeln, oder um eine mit der Tabelle C verbundenen Tabelle, weil die erste Spalte dieser Tabellen B, C gleich ist.
Die Tabelle B ordnet Volumenstromwerten, die bei der Heizungspumpe 5 als Sollwert eingestellt werden können, abhängig vom Rohrleitungsdurchmesser d und Rohrmaterial, d.h. abhängig vom Rohrtyp, einen relativen Druckverlust R pro Längeneinheit zu. Die in der Tabelle B hinterlegten Werte sind aus den bekannten Kenndaten der Rohre 3 ermittelt, die üblicherweise bei Fußbodenheizungen verwendet werden. Für einen Rohrleitungsdurchmesser d von beispielsweise 16mm, der im Allgemeinen nur bei einem Kunststoff/Aluverbundrohr vorliegt und das Rohr 3 somit eindeutig kennzeichnet, beträgt der relative Druckverlust R pro Längeneinheit beispielsweise 105 Pa/m. Die Leistungslänge L_1 wird dann in Schritt 38 vom Assistenten 10a ermittelt, indem der absolute Druckverlust Δp_R durch den relativen Druckverlust pro Längeneinheit geteilt wird. Mit dem o.g. Beispiel ergibt sich dann eine Länge L_1 =Δp_R/ R des ersten Heizkreises 3.1 von ca. 40m.
In Abhängigkeit der berechneten Leitungslänge L_1 berechnet der Assistent 10a anschließend in Schritt 39 den Verlegeabstand x_1, indem die vom ersten Heizkreis 3.1 umfasste Heizkreisfläche Ah_1 durch die Leitungslänge L_1 des Heizkreises 3.1 geteilt wird. Die Heizkreisfläche Ah_1 wurde bei der Hauptroutine bereits ermittelt. Sie entspricht hier der Fußbodenfläche A_1 des Raumes 2.1, weil der Raum 2.1 nur einen Heizkreis 3.1 aufweist. Mit dem o.g. Beispiel ergibt sich dann bei einer Bodenfläche von 10m² ein Verlegeabstand x_1 = A_1/ L_1 von 25cm.
Der Assistent 10a fordert anschließend auf, das Ventil 8 des ersten Heizkreises 3.1 zu schließen, Schritt 40, und wartet ab, bis diese Handlung vom Installateur quittiert ist.
Sofern es sich bei dem betrachteten Heizkreis 3.1 um den letzten Heizkreis der Fußbodenheizung handelt, ist das Verfahren beendet. Ob dies der Fall ist, wird in Schritt 41 geprüft.
Im Beispiel gemäß 1 liegen drei Heizkreise 3.1, 3.2, 3.3 vor, so dass die Prüfung in Schritt 41 zunächst verneint und der nächste Heizkreis 3.2 betrachtet wird. Die Laufvariable i wird deshalb inkrementiert, Schritt 43, und das Verfahren zur Verlegeabstandsbestimmung sodann wiederholt.
Der Assistent 10a fordert nun in Schritt 35 auf, das Regelventil 8 des zweiten Heizkreises 3.2 vollständig zu öffnen, und wartet auf eine Quittierung. Anschließend wird erneut ein Volumenstromsollwert Q1 an die Heizungspumpe 5 gesendet, vorzugsweise derselbe wie zuvor, von der Heizungspumpe 5 eingestellt, die Förderhöhe H der Heizungspumpe 5 ermittelt und anschließend von der Heizungspumpe an den Assistenten 10a gesendet, Schritt 36.
Der Assistent 10a berechnet dann in Schritt 37 aus der Förderhöhe H und den dem Wärmeerzeugertyp gemäß der Tabelle B zugeordneten zentralen Druckverlusten Δp_WE den Druckverlust Δp_R über dem zweiten Heizkreis 3.2, und berechnet daraus und aus dem relativen Druckverlust des Rohres 3 pro Längeneinheit in Schritt 38 die Leitungslänge L_2. In Schritt 39 wird hieraus und aus der Heizkreisfläche Ah_2, die der zweite Heizkreis 3.2 abdeckt, der Verlegeabstand x_2 berechnet. Besonders ist in diesem Fall, dass diese Heizkreisfläche Ah_2 nicht der Fußbodenfläche A_2 des zweiten Raumes 2.2 entspricht, sondern nur einem Teil dieser Fläche A_2, weil in dem zweiten Raum 2.2 zwei Heizkreise 3.2, 3.3 vorhanden sind. Es wird angenommen, dass bei zwei oder mehr Heizkreisen in einem Raum stets identische Anteile an der Erbringung der Raumheizlast φ haben, so dass die Bodenfläche des Raumes 2.2, gleichmäßig auf die Heizkreise 3.2, 3.3. aufgeteilt werden kann. Somit entspricht die Heizkreisfläche Ah_2 des zweiten Heizkreises 3.2 50% der Fußbodenfläche A_2 des zweiten Raumes 2.2.
In Schritt 40 fordert der Assistent 10a auf, das Regelventil 8 des zweiten Heizkreises 3.2 wieder zu schließen. Anschließend wird geprüft, ob ein weiterer Heizkreis vorliegt, Schritt 41. Da dies der Fall ist, wird das Verfahren erneut wiederholt, um auch den Verlegeabstand x_3 des dritten Heizkreises 3.3 zu bestimmen.
Ist auch der dritte Verlegeabstand x_3 ermittelt, wird die Subroutine S2 beendet. Das Verfahren wird dann gemäß der Hauptroutine in 2 bei der Subroutine S3 fortgesetzt. Deren Verfahrensablauf ist in 5 dargestellt.
Die dritte Subroutine S3 bzw. der dritte Abschnitt des Verfahrens bezweckt die Bestimmung einer geeigneten Vorlauftemperatur T_VL für die Fußbodenheizung bzw. den Wärmeerzeuger 7. Die Vorlauftemperatur T_VL wird anhand der mittleren Heizmittelübertemperaturen Tm_i aller Heizkreise 3.1, 3.2, 3.3 festgelegt, die zunächst ermittelt werden.
Zu Beginn der dritten Subroutine S3 wird eine Zählvariable i gleich 1 gesetzt, Schritt 51, und der erste Heizkreis 3.1 betrachtet. In Schritt 52 berechnet der Assistent 10a die mittlere Heizmittelübertemperatur Tm₁ für den ersten Heizkreis 3.1. Dies erfolgt anhand der zu erbringenden Heizleistung (φh_i, der Heizkreisfläche Ah_i, dem Verlegeabstand x_i und dem Bodenbelag B_i durch Auswertung eines im Assistenten 10a hinterlegten funktionalen Zusammenhangs, der als Diagramm in 7 veranschaulicht ist.
In dem Diagramm ist jedem Verlegeabstand x_i einer Anzahl an Verlegeabständen 10cm, 20cm, 30cm eine fallende Gerade G1, G2, G3 zugeordnet, wobei die Gefälle der Geraden G1, G2, G3 verschieden sind. Jedem Bodenbelag einer Anzahl verschiedener Bodenbeläge, hier Teppichboden, Linoleum und Fliesen, ist eine skalenfreie vertikale Achse A1, A2, A3 zugeordnet, wobei die Achsen A1, A2, A3 äquidistant parallel nebeneinanderstehen. Die Geraden G1, G2, G3 und die Achsen A1, A2, A3 sind derart angeordnet, dass die Geraden G1, G2, G3 die Achsen A1, A2, A3 schneiden und den Achsen A1, A2, A3 somit eine Skalierung aufprägen. Die Skalierung ist bei Fliesen am weitesten, bei Teppichboden am engsten.
Der rechte Teil des Diagramms in 7 zeigt ein Kennlinienfeld, das einen funktionalen Zusammenhang zwischen der Heizleistung (φh_i in W/m² (flächenbezogener Wärmestrom des Heizkreises) und dem Verlegeabstand x_i bei verschiedenen Heizmittelübertemperaturen Tm_i in Kelvin beschreibt, wobei jeweils eine Kennlinie für eine Heizmittelübertemperatur Tm_i von 5K bis 40K in 5K-Schritten dargestellt ist. Die Heizmittelübertemperatur kann an der unteren horizontalen Achse abgelesen werden. Die Kennlinien sind fallende Geraden und zeigen, dass für eine gegebene Heizleistung (φh_i die Heizmittelübertemperatur Tm_i umso höher sein muss, je größer der Verlegeabstand x_i ist. Anders betrachtet, besteht für einen gegebenen Verlegeabstand x_i ein proportionaler Zusammenhang zwischen der Heizleistung (φh_i und der Heizmittelübertemperatur Tm_i, je höher die Heizleistung (φh_i desto höher die Heizmittelübertemperatur Tm_i.
Betragen rein beispielhaft der Verlegeabstand x_i = 10cm und die zu erbringende Heizleistung (φh_i = 57W/m² und ist der Bodenbelag B_i Fliesen, ergibt sich folgende Vorgehensweise:

Dem Verlegeabstand 10cm ist die untere Gerade G1 zugeordnet. Es wird deren Schnittpunkt mit der dem Bodenbelag „Fliesen“ zugeordneten Achse A3 gesucht und von diesem Schnittpunkt anschließend eine horizontale Lotgerade L1 nach rechts gezogen. Gleichzeitig wird von der spezifischen Heizleistung φh_i = 57W/m² eine vertikale Lotgerade L2 gebildet und diejenige Heizmittelübertemperatur Tm_i gesucht, bei der sich die beiden Lotgeraden L1, L2 schneiden. Dies ist bei einer Kennlinie K der Fall, welche zu der Heizmittelübertemperatur Tm_i von 13,5K gehört. Grafisch kann diese Kennlinie K durch Interpolation gebildet und die Heizmittelübertemperatur Tm_i an der unteren Achse abgelesen werden.

Die Bestimmung der Heizmittelübertemperatur Tm_i wird für jeden Heizkreis 3.1, 3.2, 3.3 vom Assistenten 10a durchgeführt, wobei die Laufvariable i in Schritt 54 so oft inkrementiert wird, bis die Heizmittelübertemperatur Tm_i des letzten Heizkreises 3.3 ermittelt worden ist. In diesem Fall ergibt die Abfrage in Schritt 53 ein „ja“.
Anschließend legt der Assistent 10a in Schritt 55 die Vorlauftemperatur T_VL oberhalb der höchsten Heizmittelübertemperatur Tm_i fest. Hierzu wird zunächst festgestellt, welche der ermittelten Heizmittelübertemperaturen Tm_i maximal ist und zu diesem Maximalwert anschließend ein Temperaturwert ΔT addiert, beispielsweise ΔT = 2 K. Somit ist die Vorlauftemperatur T_VL = max(Tm_i) + ΔT. Der Assistent 10a fordert dann zur Einstellung dieser Vorlauftemperatur T_VL an der Fußbodenheizung bzw. an der Wärmequelle 7 auf und erwartet eine Quittierung, um fortzufahren. Der dritte Abschnitt des Verfahrens ist somit beendet.
6 zeigt ein Ablaufdiagramm des vierten Abschnitts S4 des Verfahrens, der die Einregulierung des hydraulischen Abgleichs umfasst.
Der Assistent 10a sendet in Schritt 61 zunächst einen Steuerbefehl an die Heizungspumpe 5, damit die Heizungspumpe eine konstante Förderhöhe einstellt. Der Steuerbefehl kann einen Sollwert für die Förderhöhe enthalten. Alternativ kann die Heizungspumpe selbst eine beliebige Förderhöhe einstellen, beispielsweise 50% der Maximalförderhöhe.
Da der hydraulische Abgleich die Einstellung der Voreinstellventile 11 bei allen n Heizkreisen 3.1, 3.2, 3.3 erfordert, werden die Heizkreise 3.1, 3.2, 3.3 erneut nacheinander betrachtet. Dies erfolgt wieder im Rahmen einer Kontrollschleife, wobei eine Zählvariable zunächst auf 1 gesetzt wird, Schritt 62, um den ersten Heizkreis 3.1 zu betrachten, und für jede Wiederholung der Schleife inkrementiert wird.
Die Ausgangssituation bei Abschnitt S4 entspricht der Endsituation in Abschnitt S2 und ist derart, dass alle Regelventile 8 geschlossen sind, so dass die Heizungspumpe 5 zunächst gegen geschlossene Ventile 8 arbeitet. Der Assistent 10a fordert in Schritt 63 auf, das erste Stellventil 8, d.h. das Regelventil 8 des ersten Heizkreises 3.1 vollständig zu öffnen, damit das Heizmittel fließt. Der Assistent 10a kann eine Quittierung abwarten oder das Verfahren unmittelbar fortsetzen, da die Heizungspumpe 5 das Öffnen des Regelventils 8 aufgrund des dann steigenden Volumenstroms erkennen kann.
Gleichzeitig oder anschließend berechnet der Assistent 10a die Temperaturspreizung AT_i zwischen dem Vorlauf 9a und dem Rücklauf 9b im ersten Heizkreis 3.1 anhand der Vorlauftemperatur T_VL und der Heizmittelübertemperatur Tm_i gemäß der Formel ΔT_i = 2 (T_VL - Tm_i), siehe Schritt 64. Anschließend ermittelt der Assistent 10a einen für einen hydraulischen Abgleich erforderlichen Volumenstrom Q_i im ersten Heizkreis 3.1, siehe Schritt 65, der als Soll-Volumenstrom bzw. Sollwert festgelegt wird. Dies erfolgt anhand der Temperaturspreizung ΔT_i und der Heizleistung (φh_i des ersten Heizkreises 3.1 gemäß der Formel Q_i = (φh_i / (r cp ΔT_i), wobei r die spezifische Dichte des Heizmittels und cp die spezifische Wärmekapazität des Heizmittels ist.
Der festgelegte Soll-Volumenstrom Q_i muss anschließend vom Installateur einreguliert bzw. eingestellt werden. Dies erfolgt anhand des Voreinstellventils 11 des ersten Heizkreises 3.1, während die Heizungspumpe 5 wiederholt den Ist-Volumenstrom Q ermittelt und an den Assistenten 10a überträgt, Schritt 60. Der Assistent 10a vergleicht den Ist-Volumenstrom Q mit dem Sollwert Q_i und fordert in Abhängigkeit dieses Vergleichs auf, das Voreinstellventil 11 ein wenig zu schließen oder weiter zu schließen, oder ein wenig zu öffnen oder weiter zu öffnen, bis der Ist-Volumenstrom Q dem Sollwert entspricht. Dies wird durch die Schritte 67 bis 70 implementiert.
Schritt 67 sieht die Abfrage vor, ob der Ist-Volumenstrom Q dem Sollwert Q_i entspricht. Ist dies nicht der Fall (nein-Zweig), wird in Schritt 68 geprüft, ob der Ist-Volumenstrom Q größer als der Sollwert Q_i ist, was zu Beginn des Verfahrens der Fall ist, da das Voreinstellventil 11 vollständig geöffnet ist. Der Assistent 10a gibt dann einen entsprechenden Hinweis hierauf aus und fordert auf, das Voreinstellventil 11 ein wenig zu schließen, Schritt 69. Anschließend oder währenddessen ermittelt die Heizungspumpe 5 wieder den Ist-Volumenstrom Q und übermittelt ihn an den Assistenten 10a, Schritt 60. Dieser prüft erneut in Schritt 67, ob Istwert Q und Sollwert Q_i übereinstimmen. Ist der Ist-Volumenstrom Q nicht größer, also kleiner als der Sollwert Q_i, weil das Voreinstellventil 11 zu weit geschlossen wurde, gibt der Assistent 10a einen entsprechenden Hinweis hierauf aus und fordert auf, das Voreinstellventil 11 ein wenig zu öffnen, Schritt 70. Anschließend oder währenddessen ermittelt die Heizungspumpe 5 wieder den Ist-Volumenstrom Q und übermittelt ihn an den Assistenten 10a, Schritt 60, welcher in Schritt 67 erneut den Vergleich von Istwert Q und Sollwert Q_i durchführt.
Es kann vorgesehen sein, dass der Assistent 10a die Heizungspumpe 5 jedes Mal in Schritt 66 auffordert, den Volumenstrom Q zu ermitteln und zu übertragen. Alternativ kann die Ermittlung und Übertragung des Ist-Volumenstrom Q durch die Heizungspumpe 5 kontinuierlich bzw. zyklisch erfolgen, bis der Assistent 10a sie durch einen entsprechenden Steuerbefehl an die Heizungspumpe 5 beendet. Dies hat den Vorteil, dass der Assistent 10a stets über den aktuellen Volumenstrom Q informiert ist. Die Ermittlung und Übertragung des Ist-Volumenstrom Q kann einmalig durch einen entsprechenden Steuerbefehl vom Assistenten 10a an die Heizungspumpe 5 vor Schritt 66 bzw. vor der Schleife initiiert werden, beispielsweise mit dem Steuerbefehl in Schritt 61. Somit kann Schritt 66 auch Teil des Schritts 61 sein und zyklisch ausgeführt werden. Auf Schritt 65 und nach Schritt 69 würde dann direkt Schritt 67 folgen.
Mit der Einstellung des Voreinstellventils 11 derart, dass der Volumenstrom Q dem Sollwert Q_i entspricht, ist die Einregulierung des ersten Heizkreises 3.1 beendet. Der Assistent 10a fordert dann auf, das erste Regelventil 8 wieder zu schließen, siehe Schritt 71, und wartet auf eine Quittierung dieser Maßnahme. Anschließend erfolgt nacheinander die Einregulierung des zweiten Heizkreises 3.2 und des dritten Heizkreises 3.3, wobei die Laufvariable i in Schritt 73 jeweils inkrementiert und die Schritte 63 bis 72 wiederholt werden bis der letzte Heizkreis einreguliert worden ist. Die Prüfung in Schritt 72 ergibt dann, dass mit n=3 der letzte Heizkreis 3.3 gemäß dem Beispiel in 1 vorliegt, so dass die Bedingung erfüllt ist und zu Schritt 74 übergegangen wird. Die Einregulierung des hydraulischen Abgleichs bei den Heizkreisen 3.1, 3.2, 3.3 ist damit beendet.
Abschließend wird der Betriebspunkt der Heizungspumpe 5 so eingestellt, dass alle Heizkreise 3.1, 3.2, 3.3 im worst case ausreichend versorgt werden. Dieser Fall ist dadurch gekennzeichnet, dass alle Regelventile 8 vollständig geöffnet sind. Der Assistent 10a fordert deshalb in Schritt 74 auf, alle Regelventile 8 vollständig zu öffnen und wartet auf entsprechende Quittierung.
Anschließend stellt die Heizungspumpe 5 die Förderhöhe H so ein, dass der Volumenstrom Q der Summe aller Soll-Volumenströme Q_i der einzelnen Heizkreise 3.1, 3.2, 3.3 entspricht, die in Schritt 65 jeweils berechnet und für die nun erforderliche Summenbildung abgespeichert worden sind. Dies kann beispielsweise derart erfolgen, dass der Assistent 10a diese Summe aller Soll-Volumenströme Q_i bildet und an die Heizungspumpe 5 als Sollwert Qges übermittelt. Diese kann anschließend ihre Drehzahl so einstellen, dass die elektrische Leistungsaufnahme mit der theoretischen Leistungsaufnahme gemäß dem Leistungskennfeld übereinstimmt. Alternativ kann die Heizungspumpe 5 den Sollwert Qges direkt einstellen, sofern sie über einen Volumenstromsensor verfügt. Weiter alternativ kann die Heizungspumpe 5 ihre Drehzahl so einstellen, dass die tatsächliche Förderhöhe mit der theoretischen Förderhöhe gemäß dem Pumpenkennfeld übereinstimmt, sofern die Förderhöhe bzw. der Differenzdruck gemessen wird.
Die Berechnung der Summe der Volumenströme kann alternativ von der Heizungspumpe 5 durchgeführt werden. Denn die Heizungspumpe erkennt aufgrund der sich ändernden Volumenströme, wann ein Ventil geöffnet bzw. wieder geschlossen wird. Insbesondere erkennt die Heizungspumpe, dass und wann wieder alle Regelventile gemäß Schritt 71 geschlossen sind, so dass der unmittelbar zuvor vorliegende Volumenstrom ein erreichter Soll-Volumenstrom eines Heizkreises i war, den die Heizungspumpe 5 abspeichern kann. Die Heizungspumpe 5 erkennt insbesondere auch, wenn alle Regelventile 8 gemäß Schritt 74 gleichzeitig geöffnet sind bzw. werden, weil der Volumenstrom auf der eingestellten Konstantdruckkurve (Δp-c) maximal wird. Somit kann die Heizungspumpe selbst feststellen, wann Schritt 75 vorliegt, bzw. wann die Förderhöhe H so eingestellt werden muss, dass der Volumenstrom Q der Summe aller Soll-Volumenströme Q_i der einzelnen Heizkreise 3.1, 3.2, 3.3 entspricht.
Ist die Förderhöhe von der Heizungspumpe 5 eingestellt, sendet sie eine entsprechende Rückmeldung hierüber an den Assistenten 10a. Dieser fordert anschließend auf, alle Regelventile 8 wieder in den normalen Regelungsbetrieb zu versetzen. Dies bedeutet, dass die Stellantriebe wieder montiert werden können. Anschließend kann der Assistent 10a noch eine Quittierung abwarten, womit der vierte Abschnitt S4 des Verfahrens und damit das erfindungsgemäße Verfahren insgesamt beendet ist.
Es sei darauf hingewiesen, dass die vorstehende Beschreibung lediglich beispielhaft zum Zwecke der Veranschaulichung gegeben ist und den Schutzbereich der Erfindung keineswegs einschränkt. Merkmale der Erfindung, die als „kann“, „beispielhaft“, „bevorzugt“, „optional“, „ideal“, „vorteilhaft“, „gegebenenfalls“ oder „geeignet“ angegeben sind, sind als rein fakultativ zu betrachten und schränken ebenfalls den Schutzbereich nicht ein, welcher ausschließlich durch die Ansprüche festgelegt ist. Soweit in der vorstehenden Beschreibung Elemente, Komponenten, Verfahrensschritte, Werte oder Informationen genannt sind, die bekannte, naheliegende oder vorhersehbare Äquivalente besitzen, werden diese Äquivalente von der Erfindung mit umfasst. Ebenso schließt die Erfindung jegliche Änderungen, Abwandlungen oder Modifikationen von Ausführungsbeispielen ein, die den Austausch, die Hinzunahme, die Änderung oder das Weglassen von Elementen, Komponenten, Verfahrensschritte, Werten oder Informationen zum Gegenstand haben, solange der erfindungsgemäße Grundgedanke erhalten bleibt, ungeachtet dessen, ob die Änderung, Abwandlung oder Modifikationen zu einer Verbesserung oder Verschlechterung einer Ausführungsform führt.
Obgleich die vorstehende Erfindungsbeschreibung eine Vielzahl körperlicher, unkörperlicher oder verfahrensgegenständlicher Merkmale in Bezug zu einem oder mehreren konkreten Ausführungsbeispiel(en) nennt, so können diese Merkmale auch isoliert von dem konkreten Ausführungsbeispiel verwendet werden, jedenfalls soweit sie nicht das zwingende Vorhandensein weiterer Merkmale erfordern. Umgekehrt können diese in Bezug zu einem oder mehreren konkreten Ausführungsbeispiel(en) genannten Merkmale beliebig miteinander sowie mit weiteren offenbarten oder nicht offenbarten Merkmalen von gezeigten oder nicht gezeigten Ausführungsbeispielen kombiniert werden, jedenfalls soweit sich die Merkmale nicht gegenseitig ausschließen oder zu technischen Unvereinbarkeiten führen.
Anhang:

Tabelle A

Beheizbare Nutzfläche	Heizlast in W/m²
	ab 2009	2002 bis 2008	1995 bis 2001	1984 bis 1994	1978 bis 1983	bis 1977
100	38	45	67	99	115	163
125	38	45	67	98	114	162
150	37	44	66	98	114	161
200	37	44	65	97	113	160
300	36	43	64	95	110	157

Tabelle B

Volumenstrom	Kunststoff oder Alu-Verbundrohr			Kupferrohr
d_a × s [mm × mm]	14×2	16×2	17×2	12×0,7	14×0,8
Q	R [Pa/m]
50 I/h	51	24	18	40	21
100 l/h	249	105	72	189	90
150 l/h	507	213	146	384	182
200 l/h	838	352	241	635	302

Tabelle C

Volumenstrom	Wärmeerzeuger		Mischer
Volumenstrom	Typ 1	Typ 2	kV = 4	kV = 6,3
Q	Δp_WE [Pa]		Δp_M [Pa]
50 I/h	189	63	16	6
100 l/h	756	250	63	25
150 l/h	1701	563	141	57
200 l/h	3025	1000	250	101

Claims

Verfahren zur Bestimmung des durchschnittlichen Verlegeabstands (x_i) eines in einem Raum (2.1, 2.2, 2.3) verlegten Rohres (3) eines Fußbodenheizkreises (3.1, 3.2, 3.3) einer Fußbodenheizung zur Durchführung eines hydraulischen Abgleichs der Fußbodenheizung, wobei eine Heizungspumpe (5) ein Heizmittel durch den Heizkreis (3.1, 3.2, 3.3) fördert, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Betriebsgröße (Q1, Q2) der Heizungspumpe (5) eingestellt und zumindest eine zweite Betriebsgröße (H, Δp) der Heizungspumpe (5) ermittelt wird, wobei in Abhängigkeit wenigstens der zweiten Betriebsgröße (H, Δp) die Rohrleitungslänge (L_i) des Heizkreises (3.1, 3.2, 3.3), und anhand der Rohrleitungslänge (L_i) und einer vom Heizkreis abgedeckten Bodenfläche (A_i) des Raumes (2.1, 2.2, 2.3) der Verlegeabstand (x_i) bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Betriebsgröße der Volumenstrom (Q) der Heizungspumpe (5) und die zweite Betriebsgröße der Differenzdruck (Δp) oder die Förderhöhe (H) der Heizungspumpe (5) ist, oder dass die erste Betriebsgröße der Differenzdruck (Δp) oder die Förderhöhe (H) der Heizungspumpe (5) und die zweite Betriebsgröße der Volumenstrom (Q) der Heizungspumpe (5) ist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Betriebsgröße (Q1, Q2) der Heizungspumpe (5) als Sollwert vorgegeben wird.
Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Verlegeabstand (x_i) aus der Rohrleitungslänge (L_i) des Heizkreises (3.1, 3.2, 3.3) und der vom Heizkreis (3.1, 3.2, 3.3) abgedeckten Bodenfläche (A_i) des Raumes (2.1, 2.2, 2.3) berechnet wird gemäß der Gleichung $x_i = A_i/L_i,$
wobei x_i der gesuchte Verlegeabstand, A_i die Bodenfläche und L_i die Rohrleitungslänge des Heizkreises (3.1, 3.2, 3.3) ist.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrleitungslänge (L_i) aus einem absoluten Druckverlust (Δp_R) über dem Heizkreis (3.1, 3.2, 3.3) bestimmt wird, der aus dem Differenzdruck (Δp) oder der Förderhöhe (H) der Heizungspumpe (5) bestimmt wird, und dem relativen Druckverlust (R) pro Längeneinheit des Rohres (3) berechnet wird, der bei dem von der Heizungspumpe (5) geförderten Volumenstrom (Q1, Q2) vorliegt, insbesondere gemäß der Gleichung $L_i = Δ p_{R} /R,$
wobei L_i die Rohrleitungslänge, Δp_R der absolute Druckverlust und R der relative Druckverlust des Rohres (3) pro Längeneinheit ist.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der absolute Druckverlust (Δp_R) bestimmt wird, indem vom Differenzdruck (Δp) der Heizungspumpe (5) ein Pauschalwert abgezogen wird, insbesondere unter Berücksichtigung von Mischern in der Fußbodenheizung.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass abgefragt wird, ob Mischer in der Fußbodenheizung vorhanden sind, und auf eine entsprechende Nutzereingabe gewartet wird, wobei ein höherer Pauschalwert verwendet wird, wenn die Nutzereingabe angibt, dass Mischer vorhanden sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der relative Druckverlust (R) pro Längeneinheit anhand einer Tabelle (B) oder Funktion ermittelt wird, die dem von der Heizungspumpe (5) geförderten Volumenstrom (Q1, Q2) unmittelbar oder mittelbar den relativen Druckverlust (R) pro Längeneinheit zuordnet, insbesondere in Abhängigkeit des Rohrleitungsdurchmessers (d) und/ oder des Materials des Rohres (3).
Verfahren zumindest nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Tabelle (B) zwei, drei oder einer Vielzahl von der Heizungspumpe (5) förderbaren Volumenstromwerten (Q1, Q2) jeweils einen relativen Druckverlust (R) pro Längeneinheit des Rohres (3) zuordnet.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizungspumpe (5) zunächst versucht, einen ersten Wert (Q2) der ersten Betriebsgröße, insbesondere einen ersten Volumenstromwert (Q2) einzuregeln, und, wenn dieser nicht erreicht werden kann, die Heizungspumpe (5) versucht, einen zweiten Wert (Q1) der ersten Betriebsgröße, insbesondere einen zweiten Volumenstromwert (Q1) einzuregeln, der niedriger als der erste Wert (Q2) ist.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rohrleitungsdurchmesser (d) und/ oder das Material des Rohres abgefragt und auf eine entsprechende Nutzereingabe gewartet wird.
Verfahren nach Ansprüchen 8 und 11, dadurch gekennzeichnet, dass in der Tabelle (B) für zwei oder mehr auswählbare Rohrleitungsdurchmesser jeweils ein relativer Druckverlust (R) pro Längeneinheit hinterlegt ist, der in Abhängigkeit der Nutzereingabe ausgewählt wird, und/ oder dass in der Tabelle für zwei oder mehr auswählbare Kombinationen von Rohrleitungsdurchmesser und Rohrleitungsmaterialjeweils ein relativer Druckverlust (R) pro Längeneinheit hinterlegt ist, der in Abhängigkeit der Nutzereingabe ausgewählt wird.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Betriebsgröße (Q1, Q2) anhand eines in einer Steuer- und/ oder Regelungselektronik (5a) der Heizungspumpe (5) hinterlegten Leistungskennfeldes eingestellt wird, indem die Drehzahl der Heizungspumpe (5) derart eingestellt wird, dass die aktuelle elektrische Leistungsaufnahme der Heizungspumpe (5) derjenigen Leistung entspricht, die gemäß dem Leistungskennfeld der ersten Betriebsgröße zugeordnet ist.
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Betriebsgröße (Δp, H) anhand eines in der Steuer- und/ oder Regelungselektronik (5a) der Heizungspumpe (5) hinterlegten Pumpenkennfeldes aus der Drehzahl und der ersten Betriebsgröße (Q1, Q2) berechnet wird.
Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizungspumpe (5) vor der Verwendung des Leistungskennfeldes kalibriert wird, indem die Leistungsaufnahme bei einem Volumenstrom null gemessen und das hinterlegte Leistungskennfeld um einen Offset korrigiert wird, der der Differenz der Leistung bei Volumenstrom null gemäß dem Leistungskennfeld und der aktuellen Leistungsaufnahme entspricht.
Verfahren zur Durchführung eines hydraulischen Abgleichs von Heizkreisen (3.1, 3.2, 3.3) einer Fußbodenheizung, die in Fußböden von Räumen (2.1, 2,2) eines Gebäudes (1) verbaut sind, wobei eine Heizungspumpe (5) ein Heizmittel durch die Heizkreise (3.1, 3.2, 3.3) fördert und jeder Heizkreis (3.1, 3.2, 3.3) ein Regelventil (8) und ein Voreinstellventil (11) aufweist, gekennzeichnet durch die Schritte - Erfassen von Gebäude- und Raumdaten, wobei wenigstens das Baujahr oder Alter des Gebäudes (1) sowie die Fußbodenfläche (A1, A2) jedes Raumes (2.1, 2,2) erfasst wird und in deren Abhängigkeit zu jedem der Heizkreise (3.1, 3.2, 3.3) eine von diesen zu erbringende Heizleistung (φh_i) bestimmt wird, - Bestimmung des durchschnittlichen Verlegeabstands (x_i) bei jedem Heizkreis (3.1, 3.2, 3.3) unter Verwendung der Heizungspumpe (5), insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 14, - Bestimmung einer mittleren Heizmittelübertemperatur (Tm_i) für jeden Heizkreis (3.1, 3.2, 3.3), und - hydraulisches Abgleichen der einzelnen Heizkreise (3.1, 3.2, 3.3), indem ein Soll-Volumenstrom (Q_i) für jeden Heizkreis (3.1, 3.2, 3.3) bestimmt wird und die Voreinstellventile (11) so eingestellt werden, dass der Volumenstrom (Q) durch den entsprechenden Heizkreis (3.1, 3.2, 3.3) dem bestimmten Soll-Volumenstrom (Q_i) entspricht.
Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die zu erbringende Heizleistung (φh_i) anhand einer Tabelle (A) ermittelt wird, die verschiedenen Baujahren oder dem Alter des Gebäudes (1) und verschiedenen Fußbodenflächen (AJ) eine spezifische Heizlast (φ_i) zuordnet, wobei diese Heizlast (φ_i) gleich der zu erbringenden Heizleistung (φh_i) des jeweiligen Heizkreises (3.1, 3.2, 3.3) gesetzt oder bei mehr als einem Heizkreis (3.1, 3.2, 3.3) pro Raum (2.1, 2.2) gleichmäßig auf diese Heizkreise (3.1, 3.2, 3.3) aufgeteilt wird.
Verfahren nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass die mittlere Heizmittelübertempertur (Tm_i) eines Heizkreises (3.1, 3.2, 3.3) aus einem funktionalen Zusammenhang zwischen der bestimmten Heizleistung (φh_i) und dem bestimmten Verlegeabstand (x_i) ermittelt wird, wobei der funktionale Zusammenhang abhängig vom Bodenbelag über dem Heizkreis (3.1, 3.2, 3.3) ist.
Verfahren nach Anspruch 16, 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vorlauftemperatur (T_VL) der Fußbodenheizung auf einen Wert festgelegt wird, der um einen Temperaturwert (ΔT), insbesondere zwischen 2 Kelvin und 3 Kelvin, höher ist, als die höchste bestimmte Heizmittelübertemperatur (Tm_i).
Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizungspumpe (5) während des hydraulischen Abgleichens der einzelnen Heizkreise (3.1, 3.2, 3.3) die Förderhöhe konstant hält.
Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass der Soll-Volumenstrom (Q_i) in Abhängigkeit der Vorlauftemperatur (T_VL), der mittleren Heizmittelübertemperatur (Tm_i) und der Heizleistung (φh_i) des jeweiligen Heizkreises (3.1, 3.2, 3.3) festgelegt wird, insbesondere gemäß der Gleichung $Δ T_i = 2 (T_{VL} - T_{m_i})$
$Q_i = φ h_i/ (r \cdot cp \cdot Δ T_i),$
wobei ΔT_i die Temperaturspreizung zwischen Vor- und Rücklauf des Heizkreises i, Q_i der Soll-Volumenstrom, φh _i die Heizleistung des Heizkreises i, T_VL die Vorlauftemperatur des Heizkreises i, Tm_i die mittlere Heizmittelübertemperatur des Heizkreises i r die spezifische Dichte des Heizmittels und cp die spezifische Wärmekapazität des Heizmittels ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizungspumpe (5) während des hydraulischen Abgleichens den Volumenstrom (Q) ermittelt und verglichen wird, ob dieser Volumenstrom dem Soll-Volumenstrom (Q_i) entspricht, wobei in Abhängigkeit des Vergleichs eine Anweisung zur Änderung der Einstellung des Drosselventils ausgegeben wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Summe aller Soll-Volumenströme (Q_i) der Heizkreise (3.1, 3.2, 3.3) gebildet wird und die Heizungspumpe (5) nach dem hydraulischen Abgleichen so eingestellt wird, dass ein der Summe entsprechender Gesamtvolumenstrom gefördert wird.
Softwarebasierter Assistent (10a) zur Bestimmung des durchschnittlichen Verlegeabstands (x_i) eines in einem Raum (2.1, 2.2, 2.3) verlegten Rohres (3) eines Fußbodenheizkreises (3.1, 3.2, 3.3) einer Fußbodenheizung zur Durchführung eines hydraulischen Abgleichs der Fußbodenheizung, wobei eine Heizungspumpe (5) ein Heizmittel durch den Heizkreis (3.1, 3.2, 3.3) fördert, dadurch gekennzeichnet, dass er eingerichtet ist, - die Heizungspumpe (5) derart anzusteuern, dass sie einen Wert einer ersten Betriebsgröße (Q1, Q2) von sich einstellt, insbesondere einen konstanten Volumenstrom (Q1, Q2) durch den Heizkreis (3.1, 3.2, 3.3) fördert, - einen Wert zumindest einer zweiten Betriebsgröße (Δp, H) der Heizungspumpe (5) von der Heizungspumpe (5) zu erhalten, der insbesondere den Differenzdruck (Δp) oder die Förderhöhe (H) der Heizungspumpe (5) angibt, - die vom Heizkreis (3.1, 3.2, 3.3) abgedeckte Bodenfläche (A_i) des Raumes (2.1, 2.2, 2.3), gegebenenfalls auch den Rohrleitungsdurchmesser (d) und/ oder das Rohrmaterial, abzufragen und auf eine entsprechende Nutzereingabe zu warten, und - in Abhängigkeit des Werts der ersten Betriebsgröße (Q1, Q2) und der zweiten Betriebsgröße (Δp, H) der Heizungspumpe (5) die Rohrleitungslänge (L_i) des Heizkreises (3.1, 3.2, 3.3), und anhand der Rohrleitungslänge (L_i) sowie der vom Heizkreis abgedeckten Bodenfläche (A_i) des Raumes (2.1, 2.2, 2.3) den Verlegeabstand (x_i) zu bestimmen.
Softwarebasierter Assistent (10a) nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass er zur Ausführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 23 eingerichtet ist.
Datenträger, auf dem der Assistenten (10a) nach Anspruch 24 oder 25 gespeichert ist.
Heizungspumpe (5) mit einer Steuer- und/ oder Regelungselektronik (5a), die den Assistenten (10a) nach Anspruch 24 oder 25 umfasst.
Tragbares Endgerät (10), insbesondere Smartphone oder Tablet, umfassend den Assistenten (10a) nach Anspruch 24 oder 25.
Set aus einer Heizungspumpe (5) mit einer Steuer- und/ oder Regelungselektronik (5a) und einem tragbaren Endgerät (10) nach Anspruch 28, wobei zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 23 eine Kommunikation zur Übertragung von Steuerbefehlen und/oder Betriebsgrößenwerten zwischen der Steuer- und/ oder Regelungselektronik (5a) und dem Endgerät (10) stattfindet, das Endgerät (10) die Heizungspumpe (5) mittels Steuerbefehlen direkt oder indirekt ansteuert und die Heizungspumpe (5) Werte zumindest der zweiten Betriebsgröße ermittelt und zur Auswertung direkt oder indirekt an das Endgerät (10) übermittelt.