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Regelung und Kennzahlen der Vorlauftemperatur in Heizungsanlagen

Was versteht man unter der Vorlauftemperatur? Welche Bedeutung hat sie im Heizkreislauf? Wie unterscheidet sich die Vorlauftemperatur verschiedener Heizungsarten? Wie wird sie geregelt?

Die Vorlauftemperatur ist die Temperatur, mit der ein Wärmeübertragungsmedium, zum Beispiel Heizwasser, in die zentrale wasserführende Heizungsanlage hin zu Heizkörpern oder Fußbodenheizung strömt. Die Vorlauftemperatur misst man in der Regel nach dem Austritt des Heizwassers aus dem Wärmeerzeuger der Heizungsanlage, also dem Heizkessel. Typischerweise treten Wärmeverluste auf dem Weg auf, den das Heizwasser durch die Heizungsanlage zurücklegt, so dass die an Heizkörpern & Co. ankommende Temperatur niedriger ist als die beim Austritt aus dem Wärmeerzeuger gemessene. Analog zur Vorlauftemperatur gibt es eine Rücklauftemperatur, mit der das abgekühlte Heizwasser nach dem Heizkreisdurchlauf wieder beim Kessel ankommt.

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Vorlauf-, Rücklauftemperatur und Temperaturspreizung

Mit dem Begriff Vorlauftemperatur wird innerhalb eines Heizkreises die Temperatur (T) bezeichnet, die das zugehörige Wärme übertragende Medium, das dem Heizkreislauf im sogenannten Vorlauf (VL) zugeführt wird. Demnach drückt man die Vorlauftemperatur mit dem Symbol TVL aus.

In einer Heizungsanlage ist die Vorlauftemperatur die Heizwasser-Temperatur, wenn es vom zugehörigen Wärmeerzeuger, zum Beispiel einem Heizkessel (Gaskessel, Ölkessel oder Holzpelletkessel) oder einer Solarwärme-Anlage (auch Solarthermie-Anlage genannt) erhitzt wurde.

Analog zur Vorlauftemperatur spricht man bei der Temperatur des Heizungswassers, wenn es im Rücklauf (RL) aus dem System hinaus fließt, von der Rücklauftemperatur TRL. Mitunter ist auch die Rede von T1 für die Vorlauf- und T2 für die Rücklauftemperatur.

Tabelle 1: Gängige Systemtemperaturen in verschiedenen Heizsystemen
Heizsystem Vorlauftemperatur / Rücklauftemperatur
Altbau 90 / 70 °C oder 75 / 65 °C
Niedertemperatur 70 / 50 °C oder 70 / 55 °C
Brennwert 60 / 45 °C oder 55 / 45 °C
Fußbodenheizung 45 / 35 °C

Die Vorlauftemperatur ist bei Heizungen höher als die Rücklauftemperatur, denn Wärme geht nach den Gesetzen der Thermodynamik von warm nach kalt über. Das Wärmeübertragungsmittel verliert auf dem Weg zu den Heizkörpern bereits Wärme (typische Wärmeverluste), gibt dort einen Großteil seiner Wärme wie geplant ab und kühlt auf dem Rückweg zum Wärmeerzeuger (Rücklauf) noch weiter ab.

Schematische Darstellung des funktionalen Zusammenhangs von Vorlauftemperatur, Rücklauftemperatur und Temperaturspreizung (Grafik: energie-experten.org)
Schematische Darstellung des funktionalen Zusammenhangs von Vorlauftemperatur, Rücklauftemperatur und Temperaturspreizung (Grafik: energie-experten.org)

Die Differenz von Vorlauftemperatur und Rücklauftemperatur heißt im Fachjargon auch Temperaturspreizung. Mit ihr sowie dem Volumenstrom des Heizungswassers lässt sich die an die Räume abgegebene Wärmemenge berechnen.

Thermometer zur Messung der Vor- und Rücklauftemperatur in einem typischen Mehrfamilienhaus. (Foto: energie-experten.org)
Thermometer zur Messung der Vor- und Rücklauftemperatur in einem typischen Mehrfamilienhaus. (Foto: energie-experten.org)

Faktoren, von denen die Vorlauftemperatur einer Zentralheizung abhängt

Für ein Heizungssystem gilt grundsätzlich: Je mehr Wärme erzeugt wird, desto mehr Wärme kann an die zu beheizenden Räume abgegeben werden. Anders ausgedrückt:

Je höher die Vorlauftemperatur des Wärmeübertragungsmittels ist, desto leistungsstärker wird geheizt. Daraus folgt der Schluss, dass eine bestimmte Vorlauftemperatur - auch Mindestvorlauftemperatur genannt - erforderlich ist, um eine ausreichend hohe Heizleistung zu erzielen.

Je nach vorherrschenden Bedingungen, darunter die Außentemperatur sowie der sonneneinstrahlungsbedingte Wärmeeintrag in den zu beheizenden Raum, muss in einer Zentralheizung eine bestimmte Mindest-Vorlauftemperatur erzeugt werden, um ausreichend Heizleistung an den zu beheizenden Raum bzw. das zu beheizende Gebäude abgeben zu können.

Die Mindest-Vorlauftemperatur wird von mehreren Faktoren beeinflusst, darunter

  • die Wärmedämmung des Gebäudes,
  • das Wärmeabgabesystem der Heizungsanlage und
  • die Art des Heizungssystems.

Die Nutzeranforderungen gelten in diesem Zusammenhang als zu erreichender Soll-Wert, der entsprechend durch die Anhebung oder Senkung der Vorlauftemperatur erreicht werden muss.

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Wärmedämmung

So hat ein optimal gedämmtes Gebäude (im Vergleich zu einem suboptimal gedämmten Gebäude) einen niedrig(er)en Bedarf an Heizwärme und kommt mit einer geringeren Heizleistung aus, die wiederum aus einer niedrig(er)en Vorlauftemperatur resultiert. Im Gegensatz dazu benötigen Altbauten mit einer schlechteren Wärmedämmung häufig höhere Vorlauftemperaturen.

Wärmeabgabesystem

Der Einfluss des Wärmeabgabesystems bestimmt sich vor Allem durch seine Größe bzw. Fläche. Grundsätzlich gilt für die Vorlauftemperatur die Faustregel, dass die benötigten Mindest-Vorlauftemperaturen umso tiefer sein können, je größer die Heizflächen ausfallen.

So benötigen Heizkörper wie Radiatoren und Konvektoren die höchsten Betriebstemperaturen, weil einerseits ihre Wärmeübertragungsflächen aufgrund ihrer Bauweise nicht sehr groß sind und weil sie andererseits erst dann genügend Wärme abstrahlen (Wärmeübertragungsprinzip) bzw. Luftkonvektion erzeugen, wenn die Vorlauftemperaturen ausreichend hoch sind.

Anders ist es bei einer sogenannten Flächenheizung wie einer Fußbodenheizung, Deckenheizung oder Wandheizung: Diese lassen sich in der Regel mit deutlich niedrigeren Temperaturen betreiben.

Gas- und Ölkessel

Gas- und Ölheizungskessel stellen je nach Typ verschiedene Anforderungen an die Vor- und Rücklauftemperaturen. So erfordern u.a. Standardkessel eine minimale, nicht zu unterschreitende Rücklauftemperatur, um eine Kondensation im Kessel zu vermeiden.

Im Gegensatz dazu vermindert eine niedrige mittlere Heizwassertemperatur die Kesselverluste von Niedertemperaturkesseln und steigert den Brennwerteffekt für zwangsdurchströmte Brennwertthermen. Für (bodenstehende) Brennwertkessel sollten niedrigere Vorlauftemperaturen erreicht werden, um über geringe Rücklauftemperaturen die Brennwertnutzung zu erhöhen.

Fernwärme

Bei Fernwärmesystemen werden die einzuhaltenden Vor- und Rücklauftemperaturen häufig vom Netzbetreiber vorgegeben. So muss die Vorlauftemperatur unterhalb der des Fernwärmenetzes inkl. eines Abschlages für den ggf. zwischengeschalteten Wärmeübertrager liegen. Auch die Rücklauftemperatur wird vielfach als maximale, nicht zu überschreitende Rücklauftemperatur vom Netzbetreiber vorgeschrieben.

Wärmepumpen

In Systemen mit Wärmepumpen sollten die Vorlauftemperaturen bzw. auch die mittleren Heizwassertemperaturen niedrig sein, um gute Arbeitszahlen zu gewährleisten. Dies ist jedoch nicht zwingend nötig, jedoch führen höhere Vorlauftemperaturen zu einer Minderung der Effizienz und entsprechend höheren Strom- und letztlich Heizkosten. Dennoch können Wärmepumpen auch mit höheren Vorlauftemperaturen wirtschaftlich betrieben werden.

Solarthermie

Für Solarthermie-Heizungen bzw. teilsolare Heizungsunterstützung sind geringe Vor- und Rücklauftemperaturen sehr wichtig. Es gilt: Der Solarertrag (Energieausbeute) der Solarthermie-Kollektoren ist wegen der niedrigeren Betriebstemperaturen der Kollektoren dann umso höher. Zudem steigt damit auch die nutzbare Kapazität des zum Solarkreis gehörenden Wärmespeichers.

Experten-Wissen: Auch die im Mehrfamilienhaus typischen installierten Heizkostenerfassungsgeräte können Anforderungen an die Mindestvorlauftemperatur stellen. So sollte bei Einsatz von konventionellen Verdunstern die mittlere Heizkörpertemperatur bei der Auslegung über 55 bis 60 °C liegen. Für neuere elektronische Ein- und Zweifühlergeräte ist ein Einsatz ab ca. 30 bis 35 °C mittlerer Heizkörpertemperatur bei Auslegungsbedingungen möglich.

Regelung der Vorlauftemperatur der Heizung

Außen- und Innentemperaturregeleung

Bei der Außentemperaturregelung wird die Heizleistung an die Umgebungstemperatur angepasst. Je wärmer es außen ist, desto weniger heizt die Heizung und desto niedriger ist die Vorlauftemperatur. Die Außentemperaturregelung ist heute bei neuen Anlagen Stand der Technik. In einem sehr effizienten Haus wie z. B. einem Passivhaus hat die Außentemperatur einen deutlich geringeren Einfluss auf die Innentemperatur. Deswegen ist diese Regelung hier nicht nötig.

Bei der Innentemperaturregelung hängt die Vorlauftemperatur davon ab, wie warm es in den Räumen ist. Dafür wird ein Temperatursensor in einem Raum z. B. dem Wohnzimmer angebracht. Diese Regelung bringt in herkömmlichen Gebäuden allerdings Schwierigkeiten mit sich, da der Rückschluss von einem Raum auf andere sehr ungenau sein kann. Daher werden bei einer Innentemperaturregelung häufig nicht alle Räume richtig erwärmt. Diese Regelung ist deshalb nur in sehr effizienten Gebäuden sinnvoll, da hier die Temperaturunterschiede zwischen den Räumen sehr gering ausfallen.

Die innentemperaturgeführte Vorlauftemperaturregelung wird daher auch häufig als Ergänzung zur Außentemperaturregelung eingesetzt. Wird der Führungsraum wie z. B. das Wohnzimmer zu warm, wird eine neue Führungsgröße aus Außentemperatur und Raumtemperatur errechnet und Vorlauftemperatur entsprechend angepasst.

Da auch die Außentemperaturregelung anhand der Ist-Temperatur keinerlei mögliche Wetterentwicklungen berücksichtigt und damit Effizienzverluste durch eine zu hohe oder zu niedrige Vorlauftemperatur auftreten können, beziehen moderne Heizungsregelungen auch die Wettervorhersagen in ihre Regelung mit ein. Die im z. B. Stundenintervall berechneten Daten werden einerseits individuell pro Raum über die elektronische, internetbasierte Einzelraumregelung auf die Raumtemperatursollwerte und andererseits über die zentrale Vorlauftemperaturregelung mittels eines Hardwaremoduls auf die bestehende Heizungsinstallation angewendet.

Einstellen der Heizkurve (Heizkennlinie)

Bei der außentemperatur- bzw. witterungsgeführten Heizungsregelung wird die Vorlauftemperatur per Mischventil oder bei modulierenden Wärmeerzeugern über die z. B. Brennerregelung geregelt. Diese Regelung erfolgt dabei je nach der eingestellten Heizkurve bzw. Heizkennlinie. Denn die Heizkurve gibt vor, welche Vorlauftemperatur bei einer bestimmten Außentemperatur einzustellen ist.

Eine Heizkurve (auch Heizkennlinie genannt) visualisiert den Zusammenhang der Außentemperatur und der daraufhin einzustellenden Vorlauftemperatur. (Grafik: energie-experten.org)
Eine Heizkurve (auch Heizkennlinie genannt) visualisiert den Zusammenhang der Außentemperatur und der daraufhin einzustellenden Vorlauftemperatur. (Grafik: energie-experten.org)

Die Einstellung der Heizkurve ist daher für eine optimale Regelung der Vorlauftemperatur essentiell und muss immer anhand der Art der Heizflächen, der Bauart, Dämmung und Luftdichte des Gebäudes und weiteren Fremdwärmequellen wie Sonneneinstrahlung, Kaminöfen etc. erfolgen. Die Einstellung der Heizkurve sollte vom Installateur vorgenommen werden und kann dann vom Benutzer unter Anleitung des Fachbetriebes in der ersten Heizperiode bei Außentemperaturen unter + 5 °C weiter angepasst werden.

Die Heizkurve ist je nach Hersteller und/ oder Regler unterschiedlich definiert. Die einfachste Heizkurve ist eine lineare Funktion, eine Gerade. In aller Regel ist eine Heizkurve jedoch gekrümmt, um die Wärmeabgabe der Heizkörper bzw. Fußbodenheizung realistischer abzubilden. Die Einstellung der Heizkurve erfolgt dann durch das Verändern der Neigung (Steigung), einer Parallelverschiebung (Niveau) oder der Justierung des Fußpunktes (Kurvenbeginn).

Die Neigung der Heizkurve definiert, um wieviel sich die Vorlauftemperatur je nach Außentemperatur ändern soll. Heizkurven von Fußbodenheizungen weisen eine Steilheit von z. B. 0,5 (flache Kurve) und Heizkörpern z. B. 1 auf (steile Kurve). Je schlechter das Haus gedämmt ist, desto steiler muss in der Regel die Heizkurve sein.

Mit dem Niveau wird die ganze Heizkurve senkrecht nach oben bzw. unten verschoben. Damit können z.B. ungenaue Anzeigen von Temperatursensoren ausgeglichen werden oder generell die Heizkurve korrigiert werden, wenn es bei allen Außentemperaturen immer etwa gleich viel zu warm bzw. zu wenig warm wird.

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"Heizung-Vorlauftemperatur: Regelung & Kennzahlen" wurde am 14.01.2018 das letzte Mal aktualisiert.