Differenztemperatur im Heizkreis: Die Spreizung stellt man nicht ein, sie stellt sich ein

Auf dem Display der Heizungsregelung stehen zwei Zahlen: Vorlauf 52 Grad, Rücklauf 48 Grad. Vier Kelvin Differenz. Ist das gut? Im Forum steht, unter acht Kelvin sei die Anlage falsch eingestellt; der Wärmepumpen-Hersteller nennt fünf Kelvin als Zielwert. Beide Aussagen stimmen — sie gelten nur für verschiedene Anlagen.

Die Differenz zwischen Vor- und Rücklauf, im Handwerk Spreizung genannt, steht auf jeder Regelung und sieht deshalb aus wie ein Einstellwert. Sie ist keiner. Sie ist ein Messergebnis, das aus zwei anderen Größen folgt — und deren Verhältnis bewerten ein Gaskessel und eine Wärmepumpe genau entgegengesetzt.

Drei Größen, von denen nur zwei frei sind

Die transportierte Wärmemenge folgt aus Massenstrom, spezifischer Wärmekapazität und Temperaturdifferenz. In der Praxisform, mit der jeder Heizungsbauer rechnet:

Volumenstrom in l/h = Leistung in kW × 860 ÷ Spreizung in K

Der Faktor 860 fasst Dichte und Wärmekapazität von Wasser zusammen. Nach der Spreizung umgestellt lautet dieselbe Gleichung: Spreizung = Leistung × 860 ÷ Volumenstrom.

Ein Haus mit 9 kW Heizlast, ausgelegt auf 55/45 Grad, braucht demnach 9 × 860 ÷ 10 = 774 l/h. Läuft die Pumpe stattdessen mit 1.550 l/h — ein realistischer Wert für eine ungeregelte Altpumpe auf Stufe drei —, ergibt dieselbe Rechnung 9 × 860 ÷ 1.550 = 5,0 K. Die Anlage gibt weiterhin 9 kW ab. Der Vorlauf bleibt bei 55 Grad. Nur der Rücklauf steigt von 45 auf 50 Grad.

Das ist der entscheidende Punkt: Die Heizflächen entnehmen die Wärme, die die Räume verlangen, weitgehend unabhängig von der umgewälzten Wassermenge. Die mittlere Heizmitteltemperatur bleibt fast konstant, Vor- und Rücklauf rücken nur enger zusammen. Wer eine Spreizung „verbessern“ will, ohne zu wissen, ob er Leistung oder Volumenstrom verändert, verschiebt nur, wo der Fehler sichtbar wird.

Zu kleine Spreizung: der Rücklauf steigt über den Taupunkt

Zu viel Wasser kostet zunächst Pumpenstrom, und zwar überproportional: Nach dem Affinitätsgesetz wächst die hydraulische Leistung mit der dritten Potenz des Durchflusses — doppelter Volumenstrom, achtfache Pumpenleistung. Den richtigen Pumpensollwert bestimmt der ungünstigste Fließweg, nachzurechnen bei der Umwälzpumpe nach dem hydraulischen Abgleich.

Teurer als der Pumpenstrom ist meist der zweite Effekt. Ein Gas-Brennwertkessel gewinnt seinen Vorsprung ausschließlich daraus, dass er den Wasserdampf im Abgas kondensiert. Das gelingt erst unterhalb der Abgastaupunkttemperatur — bei Erdgas je nach Luftüberschuss rund 55 Grad, bei Heizöl rund 47 Grad. Der Rücklauf ist das kälteste Wasser der Anlage — die einzige Stelle, an der Kondensation stattfinden kann.

Im Rechenbeispiel liegt der Rücklauf bei korrektem Volumenstrom mit 45 Grad zehn Kelvin unter dem Taupunkt: volle Kondensation. Bei 1.550 l/h sind es 50 Grad, also nur noch fünf Kelvin Abstand — der Kondensatanfall bricht deutlich ein. Fährt eine unabgeglichene Altbauanlage mit 70/60 statt 70/50, liegt der Rücklauf über dem Taupunkt und der Brennwertkessel kondensiert überhaupt nicht mehr. Er arbeitet dann als teurer Niedertemperaturkessel. Bei Erdgas liegt der Brennwert rund zehn Prozent über dem Heizwert, bei Heizöl rund sieben — genau diese Spanne steht auf dem Spiel.

Zu große Spreizung: der Heizkörper fängt den Fehler ab, bis er es nicht mehr kann

Der umgekehrte Fall — zu wenig Wasser, meist durch zu eng voreingestellte Ventile oder eine gedrosselte Pumpe — verläuft überraschend gutmütig, und genau das macht ihn tückisch.

Ein Heizkörper mit 1.200 W Normleistung bei 55/45/20 benötigt 1.200 × 0,86 ÷ 10 = 103 l/h. Halbiert man den Volumenstrom auf 52 l/h, sinkt die mittlere Heizmitteltemperatur, die Übertemperatur gegenüber dem Raum fällt und mit ihr die Leistung — nach DIN EN 442 mit einem Exponenten von etwa 1,3. Das Ergebnis der Iteration: Die Spreizung steigt von 10 auf rund 17 Kelvin, die Leistung sinkt auf etwa 1.000 W. Der halbierte Volumenstrom kostet nur rund 17 Prozent Wärme.

Erst darunter kippt es. Bei einem Viertel des Auslegungsvolumenstroms — 26 l/h — stellt sich eine Spreizung von rund 24 Kelvin ein, und die Leistung fällt auf etwa 735 W, also auf drei Fünftel. Wie stark ein Heizkörper bei sinkender Temperatur überhaupt noch abgibt, ist im Detail unter Vorlauftemperatur und Heizflächen durchgerechnet.

Eine gemessene Spreizung von 15 bis 18 Kelvin an einem einzelnen Heizkörper ist deshalb kein Effizienzbeweis, sondern ein Unterversorgungssignal — an milden Tagen unauffällig, am Auslegungstag ein Raum, der zwei Grad zu kalt bleibt.

Kessel und Wärmepumpe wollen gegensätzliche Spreizungen

System	Auslegungsspreizung	Bezug
Altbau-Heizkörper 90/70	20 K	historische Auslegung
Heizkörper 75/65 und 55/45	10 K	Normsystemtemperaturen DIN EN 442
Heizkörper 70/55	15 K	Normsystemtemperatur DIN EN 442
Fußbodenheizung	5 K im ungünstigsten Kreis	Auslegung nach DIN EN 1264
Gas-Brennwertkessel	groß; Rücklauf unter 55 °C zwingend, unter 45 °C zielführend	Abgastaupunkt
Öl-Brennwertkessel	groß; Rücklauf unter 47 °C zwingend	Abgastaupunkt
Wärmepumpe, Heizkreis	5 bis 7 K unter Auslegungsbedingungen	BWP-Leitfaden Hydraulik
Wärmepumpe, statische Heizflächen	maximal 10 K	BWP-Leitfaden Hydraulik
Wärmepumpe, Trinkwassererwärmung	maximal 10 K	BWP-Leitfaden Hydraulik
Sole-/Quellenseite	3 bis 5 K	BWP-Leitfaden Hydraulik

Der Widerspruch in dieser Tabelle ist Physik, kein Redaktionsfehler. Nehmen Sie dieselbe Heizfläche, dieselbe Wärmeabgabe, dieselbe mittlere Heizmitteltemperatur von 50 Grad — und variieren Sie nur die Spreizung:

• Mit 20 Kelvin ergibt das 60/40. Der Rücklauf liegt 15 Kelvin unter dem Erdgas-Taupunkt, der Brennwertkessel kondensiert durchgehend. Nötiger Volumenstrom bei 9 kW: 387 l/h.
• Mit 5 Kelvin ergibt das 52,5/47,5. Die Wärmepumpe muss nur noch auf 52,5 statt auf 60 Grad verdichten, also 7,5 Kelvin weniger Hub. Bei rund zwei bis zweieinhalb Prozent Leistungszahl je Kelvin sind das etwa 15 bis 19 Prozent bessere Effizienz. Nötiger Volumenstrom: 1.548 l/h.

Beide Male gibt der Heizkörper exakt dieselbe Wärme ab. Der Erzeuger bewertet das Ergebnis gegensätzlich, weil er an unterschiedlichen Enden der Strecke hängt: Der Kessel lebt vom kalten Rücklauf, die Wärmepumpe vom niedrigen Vorlauf. Deshalb ist die Spreizung, die zwanzig Jahre lang richtig war, nach einem Heizungstausch falsch — ohne dass sich ein einziges Rohr geändert hat. Was das für die Jahresarbeitszahl bedeutet, zeigt der Beitrag zur Jahresarbeitszahl der Wärmepumpe.

Der Preis der kleinen Spreizung steht ebenfalls in der Rechnung: der vierfache Volumenstrom. In einer Kellerleitung Kupfer 22 × 1 mm bedeuten 1.548 l/h eine Fließgeschwindigkeit von rund 1,4 m/s. Das liegt über dem üblichen Geräuschlimit und ist der Grund, warum ein für den Kessel dimensioniertes Rohrnetz die Wärmepumpen-Spreizung oft gar nicht hergibt.

Wo der Fühler sitzt, entscheidet über mehrere Kelvin

Eine Spreizung ist die Differenz zweier Messungen — beide Fehler addieren sich.

1. Betriebszustand herstellen. Mindestens 30 bis 60 Minuten ununterbrochener Heizbetrieb, keine Warmwasserbereitung, keine Aufheizphase nach Nachtabsenkung. Außentemperatur und Uhrzeit notieren — ohne sie ist der Wert nicht einzuordnen.
2. Messstelle wählen. Referenz ist eine Tauchhülse im Vor- und im Rücklauf am Wärmeerzeuger, zusätzlich je Strang und bei Verdacht am einzelnen Heizkörper zwischen Ventil und Rücklaufverschraubung.
3. Beide Werte mit demselben Gerät erfassen. Zwei Fühler mit je einem halben Kelvin Toleranz addieren sich zu einem vollen Kelvin — bei 5 Kelvin Sollwert 20 Prozent Aussageunschärfe. Nie die Kesselanzeige gegen ein Anlegethermometer rechnen.

Die typischen Messfehler, in Kelvin:

• Anlegefühler auf blankem, ungedämmtem Rohr: 2 bis 5 K zu niedrig, weil die Rohroberfläche an die Raumluft abgibt. Der Fehler wächst mit sinkendem Volumenstrom — also genau dort, wo Sie eine große Spreizung vermuten.
• Anlegefühler mit Wärmeleitpaste, über den Fühler hinweg gedämmt: unter 1 K.
• Infrarotthermometer auf blankem Kupfer oder Messing: unbrauchbar. Blanke Metalle haben Emissionsgrade um 0,05, das Gerät rechnet mit etwa 0,95 und misst deshalb um zweistellige Kelvin-Beträge daneben. Abhilfe: mattschwarzes Klebeband aufkleben, eine Minute warten, darauf messen.
• Regelungsanzeige des Wärmeerzeugers: meist 1 bis 3 K über der tatsächlichen Netzeinspeisung, weil der Fühler im Kessel sitzt. Hinter einer hydraulischen Weiche oder einem Puffer zeigt sie ohnehin einen anderen Kreis an.

Was Sie als Nächstes tun

Messen Sie an einem kalten Tag am Wärmeerzeuger Vor- und Rücklauf mit einem gedämmten Anlegefühler und notieren Sie Außentemperatur, Uhrzeit und Erzeugertyp. Vergleichen Sie das Ergebnis mit der Zeile Ihres Systems in der Tabelle oben, nicht mit einem Forumswert.

Fällt die Spreizung am Brennwertkessel zu klein aus, prüfen Sie zuerst die Pumpeneinstellung und ob Bypass oder Überströmventil offen stehen. Ist sie zu groß und einzelne Räume bleiben kühl, ist die Voreinstellung der Thermostatventile der Ansatzpunkt, nicht die Pumpe. Steht ein Wärmepumpentausch an, gehört die heutige Spreizung samt Volumenstrom in die Angebotsunterlagen: Sie zeigt, ob das Rohrnetz die künftigen 5 bis 7 Kelvin hydraulisch überhaupt hergibt. Die Führung der Vorlauftemperatur über die Außentemperatur klärt danach der Beitrag Heizkurve richtig einstellen.