Heizung optimieren mit Lüftern

Projekt:
Optimieren der Heizungsleistung mit Hilfe von Lüftern am Heizkörper.
Ziel:
Reduzierung der Vorlauftemperatur, Optimierung der Brennwertleistung, mehr Raumtemperatur bei geringerer Heizkörpertemperatur.

Vorgeschichte:
Jede Heizungsanlage in einem Gebäude sollte optimal eingestellt sein. Die meisten werden aber vermutlich weit ab vom Optimalbetrieb arbeiten.

Als wir unser Haus 2003 gekauft haben hatten wir noch keine Ahnung und uns daher auf die Heizungsbauer verlassen. Im zuerst renovierten Obergeschoss lagen die Heizungsleitungen noch Aufputz. Nach Aussage des Heizungsbauers waren die noch einwandfrei.
Also haben wir bei der Totalsanierung die vorhandenen Leitungen einfach tiefergelegt, in den Estrich.
Immerhin bekamen wir den Tipp die Leitungen zu isolieren, vor allem damit kein direkter Kontakt zwischen Leitung und Boden besteht.
Später haben wir dann erfahren daß es sich um ein 1-Rohr-System aus ca. 1974 handelt und nicht wirklich Stand der Technik ist.
Da bin ich heute noch sauer über diese schlechte Beratungsleistung.
Die paar Heizkörper und Leitungen auszutauschen hätten uns sicher nicht umgebracht.
Aber jetzt liegen die alten Rohre unter den Fliesen, man müsste das gesamte Stockwerk umbauen. Keine Chance.

2004 kam das Erdgeschoss dran. Da waren wir schon etwas schlauer und haben alle Heizkörper ausgetauscht.
Hauptsächlich lag das allerdings daran daß die vorherigen Mieter Kettenraucher waren und die Heizkörper unrettbar mit Teer und anderem Schmodder zugesetzt waren.
Da ging nur Austausch.
Überhaupt sind wir froh daß die Wohnung nach Tapetenentfernung und Abschleifen aller Wänder überhaupt wieder bewohnbar war. Türen und Fenster wurden ebenfalls komplett erneuert.
Eines meiner leckersten Erlebnisse überhaupt:
Befeuchten der Deckentapete mit Pumpsprüher um diese zu entfernen. Das gab widerliche Tropfen wie man sie selbst in Alpträumen selten sieht.
Seither habe ich ein etwas gestörtes Verhältnis zu Rauchern.

Es wurde ein moderneres Zweirohrsystem verlegt und die alte Ölheizung durch eine moderne Gas-Brennwertheizung Solvis Max mit Solarer Heizungsunterstützung installiert.
Das Chaos mit dieser Anlage habe ich in einem anderen Beitrag beschrieben und soll hier kein Thema sein.
Die Anlage kann zwar mehrere Heizkreise, aber der Heizungsbauer hat ganz schlau beide Stockwerke an einen Heizkreis angeschlossen, also 1-Rohr und 2-Rohr gemischt! Was für eine Meisterleistung. Damals haben wir das leider nicht bemerkt und heute ist es zu spät.

Der Vorlauf zum 1. Stock geht kurz nach dem Kessel nach oben, der Rücklauf ist nach dem letzten Heizkörper vom EG angeschlossen. Im Prinzip ist das 1-Rohr-System des OG also wie ein Heizkörper an das 2-Rohr-System des EG angeschlossen. Leider hatte ich mich damals auf die Kompetenz der Heizungsfirma verlassen. Heute wäre das nur mit extremem Aufwand umzubauen. Schade.

Hydraulischer Abgleich?

Fehlanzeige!
Die Heizung läuft und macht warm. Fertig!

So wird es vermutlich in den meisten Häusern sein.

Irgendwann war die Renovierung abgeschlossen und ich konnte mich in die Heizung einarbeiten. So habe ich nach und nach viele Dinge gefunden die überhaupt nicht toll waren.

Ein Punkt war der Energieverbrauch. Den wollte ich optimieren.
Die alte Öl-Heizung hatte angeblich einen Jahresverbrauch von 3500L für 160qm
Die neue Gas-Heizung musste durch Dachausbau 220qm beheizen und benötigte dafür 30.000kWh (Haus ungedämmt, Dach gedämmt in 2006, BJ1964)
Vorlauftemperatur vom Heizungsbauer auf 70°C eingestellt.

Erste Optimierung
Nach viel Recherche im Internet habe ich mir irgendwann zugetraut, die Heizung selbst zu optimieren. Zuerst kam der Hydraulische Abgleich. Das scheint mir recht gut gelungen zu sein, denn mittlerweile konnte ich die Heizkurve auf maximal 55°C Vorlauf einstellen. Mit einer optimierten Heizkurve liegt die Vorlauftemperatur die meiste Zeit unter 50°C.
Der Energiebedarf sank damit auf ca. 25.000kWh.

Im EG mit dem Zweirohrsystem wäre wohl auch deutlich weniger drin, aber das Einrohrsystem im OG verlangt leider nach höheren Temperaturen. Ein Umbau kommt aber aus verschiedenen Gründen nicht in Frage.
Bei 55°C Vorlauf kommt der letzte Raum am Heizungsstrang bei Frost nur noch auf 18°C.
Das ist zwar nicht so schlimm weil es sich nicht um einen Wohnbereich handelt, aber >20°C sollten einfach theoretisch drin sein.
Nur was tun wenn man die Vorlauftemperatur nicht erhöhen will? Die Pumpenleistung erhöhen? Auch nicht so gut, das kostet Strom und irgendwann fängt es an zu rauschen.
Die Wärmeabgabe des Heizkörpers muss erhöht werden, dann klappt es auch mit geringeren Temperaturen.

Lüfterversuche

Den Heizkörper kann man leider nicht vergrößern, höchstens austauschen. Das ist aber zu aufwändig.
Aber man kann die Wärmeabgabe erhöhen indem man dem Heizkörper aktiv Luft zuführt.
Dafür gibt es sogar (sauteure) fertige Heizkörper mit Lüftern.
Aber was ein richtiger Bastler ist, der macht sowas selbst.
Im ersten Schritt habe ich einfach einen Lüfter aus der Bastelkiste genommen: 12cm PC-Lüfter mit 12V. Dazu ein altes Netzteil und den Lüfter einfach oben auf den Heizkörper gelegt.
Ein einzelner Lüfter!
Natürlich dauert es einige Zeit bis sich die Raumtemperatur ändert.
24 Stunden sollte man dem Raum schon Zeit geben vor einer Messung.
Aber das Ergebnis war erstaunlich: Die Raumtemperatur mit Lüfter lag 3°C über der Raumtemperatur ohne Lüfter. Von 18°C ging es auf 21°C. Ohne Lüfter sank die Temperatur innerhalb eines Tages wieder auf 18°C ab. Es lag nachvollziehbar nur an diesem einen Lüfter.

3°C sind schon heftig.
Man könnte ja noch 2 oder 3 Lüfter installieren.
Wichtig ist daß die Dinger langsam drehen, sonst gibt es Wind und wird laut.

Dieser eine Lüfter lief von Januar bis März und der Raum war angenehm warm anstatt wie sonst zu kühl.

Überlegung

Durch die Verwendung von Lüftern an allen Heizkörpern müsste man insgesamt die Vorlauftemperatur senken können. Durch die schnellere Wärmeentnahme sollte auch die Rücklauftemperatur sinken und dadurch die Brennwertfunktion der Heizung verbessert werden, denn je geringer die Rücklauftemperatur, desto besser funktioniert die Brennwerttechnik.

Da die Heizung auch schon wieder über 15 Jahre alt ist, gibt es auch bereits Überlegungen für ein Nachfolgesystem. Gerne würde ich eine Luft-Wärmepumpe einbauen.
Mit einer noch durchzuführenden Fassadendämmung sollte das möglich sein. Die Vorlauftemperatur muss dann aber auf jeden Fall unter 50°C bleiben.
Zu Beginn der Heizperiode 2019/2020 habe ich die Vorlauftemperatur auf 48°C begrenzt. Sollte es irgendwo zu kühl werden, probiere ich einen Ausgleich mit Lüftern an den Heizkörpern. Falls es gut klappt, werde ich die Begrenzung weiter absenken.
Dazu muss es aber erst mal richtig kalt werden. Ideale Zeit für den Bau von Prototypen für meine Heizkörper-Lüfter

Erster Prototyp Heizungslüfter

Den Lüfter einfach auf den Heizkörper zu legen ist natürlich komfortabel.
Allerdings sieht das nicht so toll aus und man zieht auch den ganzen Staub durch den Heizkörper.
Bei höherer Konvektion durch die Lüfter wird mehr Staub angesaugt und aufgewirbelt. Dagegen wollte ich auch etwas machen.

Ergebnis:
mein erster Prototyp für einen Lüfter für UNTER die Heizung.
Damit wird die Luft nicht von oben durch die Heizung gesaugt sondern von unten eingeblasen. Leider ist nicht viel Platz unter der Heizung. Das Gehäuse mit 12cm-Lüfter steht etwas über. Im Büro stört das nicht. Für den Wohnbereich ist das aber nicht geeignet.
Daß der Lüfter nicht komplett unter dem Heizkörper steht ist nicht schlimm. Wichtig ist eine Bewegung der Luft und dadurch ein besserer Wärmeübergang vom Heizkörper zur Raumluft.

Um keinen Staub aufzuwirbeln habe ich einfach das Gehäuse etwas großzügiger gestaltet und rundherum offen gelassen. Damit kann ich eine billige Filtermatte zusammengelegt unter den Lüfter klemmen (der Lüfter hat ein Gitter unten dran damit die Filtermatte nicht verhakt!).
Ergebnis: Der Staub bleibt im Filter hängen und der Lüfter bläst weitgehend staubfreie Luft durch den Heizkörper.
Als Optimierung könnte man natürlich richtige Filter nehmen, die würden dann je nach Filterklasse noch mehr die Luft reinigen. Allerdings sind PC-Lüfter nicht besonders stark, ein besserer Filter könnte evtl. für den PC-Lüfter zu dicht sein.

Für den Anfang reicht die Billiglösung. Kosten bisher 0,- Euro – alles war bereits im Hobbyraum vorhanden: 12cm PC-Lüfter + Netzteil, ein bisschen Holz + Schrauben und ein Stück Filtermatte.

Für den Wohnbereich taugt das Teil rein optisch natürlich nicht, aber es geht erst mal nur um den Funktionstest. Weitere Verbesserungen sind auch bereits in Planung.
Damit habe ich aber erst mal einen Heizungslüfter + Staubfilter für einen Büroraum.
Und da ich mit Papier und Folien arbeite gibt es hier eine Menge Staub.
Am offenen Filter kann man gut erkennen wann dieser gewechselt werden muss.

Der Lüfter benötigt weniger als 2W und läuft 24h. Zur Zeit ist allerdings noch kein Heizbetrieb.

Weitere Prototypen sind in Vorbereitung, es sind ja noch mehr Räume 🙂

Projekt: Freitags basteln für die Umwelt!

2. Prototyp – geschlossene Kiste

Lüfter liegen in meiner Werkstatt noch jede Menge herum, Netzteile und sonstiges Zubehör auch.
Da kann man eine Menge verschiedener Heizungs-Booster basteln.
Es sollen ja auch einige Heizkörper mit Lüftern ausgerüstet werden.
Theoretisch würde es reichen, die Lüfter offen am Heizkörper zu befestigen.
Im Büro gibt es durch die Maschinen aber auch viel Staub (Papierabrieb, etc.), daher will ich hier mit Filtern arbeiten. Ein Lüfter für die Heizung und gleichzeitig als Staubfilter, das klingt ja schon ganz nett.
Natürlich bringt so ein kleiner PC-Lüfter kaum etwas gegen Staub im Raum, dafür sind die Teile viel zu schwach. Aber jeder Fussel zählt. Und alles was nicht durch die Heizung geblasen wird verteilt sich auch nicht im Raum.

Die einfachste Version ist daher einfach ein geschlossenes Gehäuse:
Vorne genug Platz für den Lüfter, hinten ist die Box gerade so hoch daß sie unter den Heizkörper passt, dadurch wird die Luft von unten nach oben durch den Heizkörper gepustet.

Nochmal der Hinweis:
das wird kein Heizlüfter der warme Luft in den Raum blasen soll. Die Lüfter dienen der Verstärkung der natürlichen Konvektion im Heizkörper.
Ziel: Senkung der Vorlauftemperatur, bessere Ausnutzung der Heizungswärme.

Als Filter habe ich einfach ein Stück Filtermatte für eine Dunstabzugshaube genommen.
Das sollte gegen Fussel und Grobstaub ein bisschen helfen. Man wird sehen wie der Filter nach ein paar Monaten Dauerbetrieb aussieht.
Es kommt ein ausreichender Luftstrom aus der Box und sogar oben am Heizkörper kann man mit der Hand die Luftbewegung spüren.

Zwischenfazit im Herbst 2019

Da ich keine Ahnung habe wie weit ich die Vorlauftemperatur absenken kann ohne zu frieren habe ich jetzt ganz einfach auf 40°C Vorlauf begrenzt. Kann man ja schnell wieder hochstellen.
Das ist allemal besser als sich langsam ranzutasten.
Dazu habe ich die Steilheit herabgesetzt und es läuft:
Bei Aussentemperaturen von morgens 5°C bis Mittags um die 10°C läuft die Heizung aktuell mit etwas mehr als 30°C Vorlauf.
Vorher lag die Begrenzung bei 55°C, vor der Anpassung zeigte die Heizung bereits 45°C Vorlauftemperatur.
Und es reicht! Es wird angenehm warm.
Da ich vormittags alleine im Büro bin (1.OG) und der Wohnbereich im EG leer ist gibt es dort eine Absenkung auf 17°C. Ab 11 Uhr wird wieder auf 22°C geheizt. Trotz geringerer Vorlauftemperatur ist es um 12 Uhr im Wohn-/Essbereich 22°C warm, die Lüfter führen zu deutlich schnellerer Aufheizzeit, dabei sind erst 3 Stück verbaut!
Im Büro sind ebenfalls erst an 3 Heizkörpern je ein 12cm-Lüfter verbaut.
Für die schmäleren Heizkörper will ich mit einfachen 8cm-Lüftern experimentieren, dafür einfach mehrere nebeneinander. Montiert an L-Schienen die ich mittels Magnet von unten an den Heizkörper befestige. Statt Filtermatten verwende ich dann einfache Aufsteckfilter, das sollte gegen aufgewirbelten Grobstaub helfen.
Insgesamt habe ich sogar das Gefühl daß die Raumtemperatur behaglicher ist. Vielleicht verteilt sich durch die Verwirbelung die Wärme besser im Raum?

Bis jetzt bin ich jedenfalls noch sehr überzeugt daß die Heizkörper-Lüfter gut funktionieren.
Die max. 2W Stromverbrauch pro Lüfter sind dabei vernachlässigbar.

Im Internet gibt es übrigens bereits viele ähnliche Projekte. Dort wird oft mit Thermoschalten gearbeitet damit die Lüfter nur ab bestimmten Temperaturen arbeiten. Das habe ich mir gespart. Die Lüfter laufen einfach im Dauerbetrieb. Um die Lautstärke zu senken verwende ich einfache alte Lüfterregler aus dem PC-Bereich (Drehpotis). Man könnte auch Netzteile mit weniger Spannung verwenden, aber die 12V-Netzteile liegen gratis im Keller.
Für weitere Heizkörper probiere ich dann mal Netzteile mit 7V oder regelbare Geräte.

Neue Versionen der Heizungs-Lüfter 11.2019

nach vielen Überlegungen und Tests gefällt mir die einfachste Version aktuell am besten.

Die Lüfter unter die Heizung zu schrauben erwies sich als schwierig.
Jeder Heizkörper hatte einen anderen Abstand zum Boden. Mit Filter und Lüfter blieb nicht mehr viel Abstand übrig, daher habe ich diese Kisten mit Luft-Umlenkung gebastelt (siehe Fotos).
Basteln macht zwar Spass, aber wieso umständlich wenn es auch einfach geht.

Die Lösung:
Die Lüfter einfach auf die Heizkörper legen.
Nachteil: die von unten durch die Heizkörper strömende Luft enthält Staub, dieser kann sich in den Heizkörpern ablagern. Macht aber nichts, da wir die Heizkörper sowieso 1x im Jahr reinigen (macht fast niemand, ist aber SEHR empfehlenswert!)

Idee: Oben Lüfter, unten Filter: L-Schienen mit Magnet an die Heizkörper befestigt und eine passend zugeschnittene Filtermatte dazwischen gespannt.
Problem: Die Luft geht den einfachsten Weg. Man müsste den Rest des Heizkörpers absolut dicht bekommen, sonst strömt die Luft an den Filtern vorbei.

Daher habe ich mich dazu entschlossen die Filter direkt an die Lüfter zu montieren und das Ganze als Paket oben auf die Heizkörper zu legen. Damit kann es zwar dazu kommen daß sich im Heizkörper Staub ablagert, aber ich denke der meiste Staub wird mit der Luft durch die Heizung gezogen und bleibt oben im Filter hängen.

Baubeschreibung Heizungs-Booster

Die Lüfter sind in weniger als 15 Minuten einsatzbereit:
Heizkörperbreite und Länge abmessen. Man muss nicht den gesamten Heizkörper mit Lüftern bestücken.
Ich habe im Büro einen 60cm-Heizkörper (siehe Bild), den habe ich komplett abgedeckt und mit 3 Lüftern bestückt. Im Wohnzimmer ist ein Heizkörper mit knapp 3m, da habe ich vorerst nur 4 Lüfter auf 1m montiert.
Die L-Schienen mit 25x25mm gibt es im Baumarkt in Alu oder Kunststoff. Alu ist natürlich hochwertiger, dafür ist der Kunststoff einfacher zu bearbeiten und das Weiß fällt weniger auf.

Wer es aufwändiger möchte kann natürlich noch eine 2. L-Schiene umgedreht montieren und oben drüber eine Sichtblende über die Lüfter anbringen, dann sieht man die Lüfter nicht. Bei mir im Büro sieht man das aber nicht und im Wohnzimmer ist die Heizung hinter dem Sofa.

Die Lüfter habe ich mit jeweils einer Schraube an 2 gegenüberliegenden Ecken an der L-Schiene befestigt, damit lassen sich die Schienen gegeneinander noch verschieben.
Wichtig: unter den Lüftern sind Schutzgitter montiert, sonst kann es sein daß die Lüfterflügel an der Filtermatte hängenbleiben.

So montiert kann man die L-Schienen gegeneinander verschieben. Einfach auf die Heizkörper legen verschieben und fertig.
Man kann noch Magnete integrieren, aber bei mir hält das auch so sehr gut.

Für den Stromanschluss habe ich ein altes 12V-Netzteil verwendet. Die verwendeten Lüfter ziehen maximal 0,2A, ein 12V/1A-Netzteil reicht also problemlos für 3 Lüfter (für eigene Lüfter natürlich überprüfen und anpassen!)
Passende Adapter gibt es im Internet oder man zwickt die Kabel einfach ab und verbindet sie direkt.
Alternativ kann man auch mit 7V oder weniger experimentieren. Die Lüfter laufen dann langsamer und sind leiser. Ich habe aber Lüfter verbaut die bereits bei 12V sehr leise sind.
Die Filtermatte habe ich in 1cm Stärke in 1qm für 10,- Euro im Web bestellt und auf die benötigte Größe zurechtgeschnitten.

Funktioniert einwandfrei.

Materialpreis:
2x L-Schiene 1m 25x25mm a 2,- Euro (davon 60cm)
3x Ultra-Silent Lüfter 80x80x25 a 3,5 Euro
Filtermatte 0,6 Euro (1qm, davon 60cm x10cm)
6 Stück 4mm Schrauben 4×15 + Muttern aus der Grabbelkiste
Netzteil aus der Grabbelkiste
3pin Adapter für die Lüfter 2,- Euro (alternativ anlöten)
Netzteil aus der Grabbelkiste
3x Lüftergitter a 0,5 Euro

Gesamt für den Heizkörper: weniger als 20, -Euro.

Im Internet gibt es jede Menge ähnliche Projekte. Oft wird dort auch ein Temperatursensor eingesetzt. Darauf habe ich verzichtet: der Sensor kostet Geld, ist zusätzlicher Aufwand und mit den Filtern kann auch kühle Luft gefiltert werden. Mir ist der Sensor den Zusatz-Aufwand nicht wert. Heizsaison = Heizung ein = Lüfter an die Heizung, fertig.


Mittlerweile ist November, die Temperaturen liegen nachts nahe 0°C, teilweise sogar unter 0°C, tagsüber nicht über 10°C.
Vorlauftemperatur im ungedämmten Altbau aus 1969 (25cm Bims-Beton Hohlblock-Steine, Fenster aus 2003):
max. 40°C
Vorlauftemperatur ohne Lüfter vorher 55°C (die vom Heizungsbauer eingestellten 70°C lassen wir jetzt einfach mal unter den Tisch fallen, das wäre zu peinlich für das Handwerk)

Spürbare Vorteile:
Nach Lüften oder nächtlicher Absenkung steigt die Temperatur trotz niedrigerer Vorlauftemperatur deutlich schneller an.
Das Wohnraumklima fühlt sich besser an. Vermutlich ist die Luft besser vermischt, es gibt keine warmen oder kalten Ecken mehr. Die Temperaturverteilung ist homogener.
Warme Luft steigt bekanntlich nach oben. Durch die Lüfter wird die Luft in eine Zirkulation gezwungen, d.h. die warme Luft an der Decke wird nach unten gezogen, der Raum ist gleichmäßig warm.

Natürlich wird nach wie vor dieselbe Energie benötigt um den Raum auf Temperatur zu bringen. Aber bei unserer Brennwertheizung erhöht eine niedrigere Rücklauftemperatur die Effizienz des Brennwerteffekts, damit kann man dann tatsächlich Energie sparen.

Das Hauptziel ist allerdings der Einbau einer Wärmepumpe irgendwann in der Zukunft.
Mit 55°C Vorlauf geht das natürlich nicht. Mit 40°C kommt man schon in einen Bereich der mit Wärmepumpe interessant wird.

Der Einbau lohnt sich auf jeden Fall!

Update 5.12.2019

Der Dezember 2019 startet recht kalt. Die Temperaturen liegen auch tagsüber kaum über 5°C, nachts wird es frostig. Heute früh waren es -5°C.
Die Vorlauftemperatur von 40°C reicht!
Und das trotz einer Mischung aus Einrohr- und Zweirohr-System. Alle Räume werden schön warm. Die eingestellten 22°C im Büro sind dauerhaft möglich und auch testweise 24°C werden erreicht. Der Problemraum (einzelner Raum mit Tür zum Treppenhaus, ohne Anbindung an die Wohnung, letzter Heizkörper am Einrohrsystem, Außenwand Westseite) erreicht 20°C.

Update 17.8.2022: Wärmepumpe

Diesen Winter wird die Heizungsoptimierung mit Lüftern wieder top aktuell, denn wir haben unsere Heizung jetzt durch eine Wärmepumpe ersetzt.
Wärmepumpen benötigen möglichst niedrige Vorlauftemperaturen, um effizient zu arbeiten.
Um im Altbau genug Wärme an den Raum abzugeben, muss man die Heizfläche vergrößern (Heizkörper austauschen), den Durchfluss vergrößern (kann zu Strömungsgeräuschen führen) oder „aktive“ Heizkörper verwenden, z.B. mit Lüftern.
Es wird spannend im Winter 2022/2023 – vielleicht wird ja auch gar nicht mehr geheizt, wenn wir einen Blackout bekommen.
Dann schreibe ich vielleicht einen Blogbeitrag auf meinem solarbetriebenen Notebook, wie man die Wärme von einem Feuer ideal im Haus verteilt, ohne das Feuer im Haus zu verteilen.
Kann dann nur niemand mehr lesen, weil das Internet dann auch nicht mehr funktioniert.

Unsere Wärmepumpe wird natürlich auch dokumentiert – hier gehts lang zu unserer Wärmepumpe!

Neu in 2022:
Halter für Heizungslüfter im 3D-Druck
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