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Wärmemengenzähler

Ein Wärmemengenzähler ist eine Messeinrichtung, mit der die innerhalb eines gewissen Zeitraums durch ein Leitungssystem gelieferte Wärmemenge ermittelt werden kann. Dies ist beispielsweise in den folgenden Fällen von Interesse:

• Wenn ein Gebäude Wärme für Heizung und Warmwasser über ein Fernwärme- oder Nahwärmenetz bezieht, müssen die Wärmemengen für die Heizkostenabrechnungen ermittelt werden. Hierfür enthält die Wärmeübergabestation einen Wärmezähler.
• Auch innerhalb eines Gebäudes ist es oft notwendig, die z. B. in verschiedenen Wohnungen verbrauchten Wärmemengen zu ermitteln. Allerdings werden häufig nur die viel billigeren, aber auch ungenaueren Heizkostenverteiler eingesetzt, um die Kosten auf die Verbraucher zu verteilen.
• Wenn die von einer Heizungsanlage abgegebene Nutzwärmemenge gemessen werden kann, kann daraus zusammen mit dem Brennstoffverbrauch der Jahresnutzungsgrad und die Erzeugeraufwandszahl als Maß für die Energieeffizienz der Anlage ermittelt werden. Dies ist insbesondere bei Wärmepumpenheizungen interessant, wo die Energieeffizienz (hier beziffert über die Jahresarbeitszahl) stark von den Einsatzbedingungen abhängt – z. B. davon, ob Erdwärmesonden ausreichend dimensioniert sind.
• Ebenfalls kann es interessant sein, den effektiven Wärmebedarf eines Gebäudes zu ermitteln, unbeeinflusst von Energieverlusten der Heizungsanlage.

Funktionsprinzip von Wärmemengenzählern

Die durch ein Kreislauf-Rohrsystem transportierte momentane Wärmeleistung ergibt sich als das Produkt der folgenden Faktoren:

• Volumenstrom des Heizwassers (transportierte Wassermenge pro Sekunde), der mit einem Volumenstromzähler ermittelt werden kann
• spezifische Wärmekapazität des Wassers (4,19 kJ / (kg K) bzw. 4,19 kJ / (l K), da ein Liter Wasser gerade ein Kilogramm wiegt)
• Differenz zwischen Vorlauftemperatur und Rücklauftemperatur (die beide mit Temperaturfühlern an den Rohren gemessen werden können)

Diese Leistung muss nun über die Zeit integriert werden. Im einfachsten Fall, nämlich bei konstanter Leistung, bedeutet dies die Multiplikation der Leistung mit der Zeit. Die zeitliche Integration kann z. B. von einer Elektronik mit einem Mikroprozessor durchgeführt werden, die dann direkt die Energiemenge in Kilowattstunden anzeigen kann.

Ein Zahlenbeispiel: Wenn 600 Liter pro Stunde umgewälzt werden, die Vorlauftemperatur 60 °C und die Rücklauftemperatur 40 °C ist, ergibt sich eine Leistung von 600 l/h / 3600 s/h · 4,19 kJ / (l K) · 20 K = 14 kJ/s = 14 kW. (Man beachte, dass man zunächst das Volumen pro Sekunde berechnen muss, da ein Watt ein Joule pro Sekunde ist, nicht pro Stunde.) Wenn diese Leistung für 24 Stunden geliefert wird, ergibt sich eine Wärmemenge von 14 kW · 24 h = 336 kWh (Kilowattstunden).

Diverse Arten von Volumenstromzählern kommen für solche Messungen in Frage, z. B. mechanische Flügelradzähler sowie Ultraschallzähler.

Die Genauigkeit von Wärmemengenzählern kann recht hoch sein (mit Messfehlern von nur wenigen Prozent), zumindest wenn der Temperaturunterschied von Vor- und Rücklauf nicht allzu klein ist, weil sonst schon kleine Temperaturmessfehler das Resultat stark beeinflussen.

Bei Kältemaschinen lässt sich die gelieferte Menge von Kälte analog ermitteln.

Bauformen von Wärmezählern

Kompaktwärmezähler sind kleine Geräte, die direkt in eine der Rohrleitungen eingebaut werden und außer dem Volumenstromzähler auch die Elektronik enthalten. Zwei Temperaturfühler, die an Vorlauf- und Rücklaufleitungen anzubringen sind, werden extern angeschlossen. Einer der Temperaturfühler kann allerdings auch schon in das Gerät integriert sein.

Manche Geräte zeigen direkt die bisher registrierte Wärmemenge an, und man muss sie für die Ablesung aufsuchen. Andere Geräte können die ermittelten Daten z. B. per Funk an einen Computer übermitteln. Die Übermittlung kann von diesem Computer jeweils angefordert werden, oder sie geschieht regelmäßig zu bestimmten Zeiten (z. B. an Stichtagen) oder wenn jeweils eine bestimmte Wärmemenge registriert wurde.

Grenzen der Anwendung

Wärmemengenzähler wären im Prinzip ideal für genaue verbrauchsabhängige Heizkostenabrechnungen in Mietshäusern. Sie liefern wesentlich genauere Werte als die üblichen Heizkostenverteiler, und der Aufwand für Ablesung und Auswertung ist deutlich geringer. Jedoch stehen ihrem Einsatz nicht nur die wesentlichen Kosten für die Geräte und deren Einbau (mit Aufsägen von Heizwasserleitungen!) entgegen. Häufig sind nämlich Zentralheizungssysteme nicht so aufgebaut, dass zu jeder Wohnung ein bestimmter Heizstrang gehört, in den man den zugehörigen Wärmemengenzähler einbauen könnte. Stattdessen erstrecken sich die Heizstränge oft vertikal, so dass ein Heizstrang mehrere Wohnungen jeweils teilweise versorgt. Um diese Situation zu vermeiden, müsste das Leitungssystem von Anfang an entsprechend eingerichtet werden, was u. U. auch größere Leitungslängen und damit höhere Kosten und evtl. Leitungsverluste zur Folge hätte.

Siehe auch: Wärme, Heizkosten, Heizkostenverteiler, Heizungsanlage, Fernwärme, Nahwärme