Was ist ein Wärmemengenzähler?

WMZ, so nennen ihn diejenigen, die sich damit auskennen. Mitunter wird der Wärmemengenzähler auch nur Wärmezähler genannt. Wie der Zähler Wärme misst, wo er sinnvoll eingesetzt wird und was einem das Wissen um die vom Wärmemengenzähler ermittelten Messwerte bringt, das will ich im Folgenden erklären.

Ausgehend vom Gerätenamen ist klar, was es tut: Ein  Wärmemengenzähler zählt Wärme. Er misst sie und ist deshalb ein Messgerät. Anders als ein Thermometer, das die Temperatur erfasst, die man durchaus auch als Wärme interpretieren kann, geht es beim WMZ allerdings um die Menge an Wärme, die in einer bestimmten Zeitspanne verbraucht wurde: zum Heizen von Räumen und / oder Erwärmen von Brauchwasser.

Was macht ein Wärmemengenzähler anders als ein Heizkostenverteiler?

Während ein Heizkostenverteiler hilft, die Wärmemenge, die verbraucht wird, zu berechnen, misst der  Wärmemengenzähler sie. Anders ausgedrückt. Der Wärmemengenzähler ist ein Messgerät, der Heizkostenverteiler keins.

Wo macht der Einsatz eines Wärmemengenzählers Sinn?

Es gibt verschiedene Einsatzorte für Wärmemengenzähler. Man nutzt sie unter anderem:

• dort, wo Häuser an die Fernwärmeversorgung seitens Energieversorgungsunternehmen wie Stadtwerke & Co. angeschlossen sind: sogenannter Hausanschluss,
• dort, wo Wärmenutzer in Verbrauchergruppen unterteilt werden sollen, zum Beispiel, wenn innerhalb eines Gebäudes zwischen Wohn- und Gewerberäumen unterscheiden werden soll,
• dort, wo der Verbrauch der von der Heizungsanlage gelieferten Wärme getrennt für Heizwasser und Brauchwasser erfasst werden soll,
• dort, wo der Einsatz sogenannter Heizkostenverteiler, die eine preiswerte Alternative darstellen würden, keinen Sinn macht, zum Beispiel in einer Wohnung mit Fußbodenheizung.
• dort, wo eine Solarthermie-Anlage als Wärmeerzeuger mit heizt, insbesondere, um die Wirtschaftlichkeit der Anlage zu überprüfen.

Was misst der Wärmemengenzähler?

Um die verbrauchte Wärmemenge zu ermitteln, misst der Wärmezähler

• zum einen die Wärmeenergie aus dem Volumenstrom des zirkulierenden Wärmeübertragungsmediums (Heizwasser)
• und zum anderen den Temperaturunterschied zwischen dem vom Wärmeerzeuger kommenden heißen Heizwasser (Vorlauf) und dem dorthin zurück strömenden abgekühlten Heizwasser (Rücklauf).

Auf welchem Funktionsprinzip basiert der Wärmemengenzähler?

Auf der physikalischen Bestimmung der Wärmemenge, die bei Integration der ermittelten Wärmeleistung über die Verbrauchsperiode  zusammenkommt. Die Wärmemenge wird  auf Basis der Beziehung

Q ist gleich m mal c mal dt

berechnet. Wobei m  für die Masse steht, c  für die spezifische Wärmekapazität von (Heiz)Wasser und dt für die Temperaturdifferenz zwischen Vor- und Rücklauf.

Wie ist ein Wärmemengenzähler aufgebaut?

Für das Erfassen der Wärme baucht der Wärmemengenzähler Kennwerte wie

• den Volumenstrom,
• die Temperaturdifferenz zwischen Heizungsvor- und -rücklauf,
• die Dichte
• und die spezifische Wärmekapazität des Wassers.

Daher enthält ein Wärmezähler ein Messgerät für den Volumenstrom (einen sogenannten Durchflussmesser beziehungsweise Wasserzähler), ein Temperaturfühlerpaar und einen elektronischen Rechner. Ist das Gerät zur Ultraschallmessung fähig, fließen statt des Volumenstromes die mittlere Strömungsgeschwindigkeit und der entsprechende Rohrquerschnitt in die Datenerfassung.

Gibt es verschieden gebaute Wärmemengenzähler?

Ja. Man unterscheidet Wärmezähler nach ihrer Bauart in:

• sogenannte Kompaktwärmemengenzähler, bei denen der Rechner und das Volumenmessteil in einem Gehäuse stecken. Diese Modelle nennt man auch (Rumpfkompaktwärmezähler). Das Bauteil zum Messen des Volumenstroms kann als Ultraschalldurchflussmesser ausgelegt sein. Das Paar Temperatursensoren wird von außen angeschlossen.
• Verbund-Modelle, bei denen Volumenmessteil (Warmwasserzähler), Rechner und Temperaturfühlerpaar als Geräteverbund ausgelegt sind.

Außerdem rüstet man Wärmezähler

• mit Stichtagsmodulen
• mit Funkmodulen in der Plug-and-Play-Technik sowie zur Fernübertragung der Verbrauchswerte aus.

dann lassen sich die Daten auch auslesen, wenn der Verbraucher nicht anwesend ist.

Was genau messen die Komponenten im Wärmemengenzähler?

Die eben genannten Komponenten übernehmen unterschiedliche Messaufgaben:

Der Rechner zum Beispiel verbindet ankommenden Signale vom Volumenmessteil und den Temperatursensoren, wobei er die temperaturabhängigen Stoffwerte der Dichte und der Wärmekapazität c berücksichtigt. Nach Ausführung der Integration im Rechner ergibt sich die Wärmemenge. Sie erscheint auf dem Display des Wärmemengenzählers und wird in einer vom Verbraucher / Ableser gewählten Einheit ausgegeben. Man kann auch extra Infos abrufen, darunter den derzeitigen Durchfluss, die Wärmeleistung oder eine akkumulierte Wärmemenge innerhalb festgelegter Stichtage.

Die Temperatursensoren erfassen die Temperatur von Heizungsvor- und -rücklauf. Sie sind Großteils als Platin-Widerstandsthermometer ausgelegt, die im Kleinwärmezählerbereich fest eingebaut sind. Bei größeren Einheiten lassen sie sich auch via spezielle Anschlussstücke von außen anbringen.

Das Messbauteil zum Erfassen des Volumenstroms kann

• mechanisch drehend
• oder statisch nach dem Ultraschallprinzip funktionieren.

Als mechanische Messbauteile nutzt man zum Beispiel Flügelradzähler (einstrahlig oder mehrstrahlig gebaut) und sogenannte Woltmanzähler.

Ultraschallzähler (auch Ultraschalldurchflussmesser genannt) arbeiten  nach dem Mitführungsprinzip. Das heißt, sie machen sich den Umstand zunutze, dass zwischen zwei Reflektoren entgegenlaufende Schallwellen unterschiedliche Laufzeiten haben, aus denen sich eine Laufzeitdifferenz errechnen lässt. Die ist proportional der mittleren Geschwindigkeit der Rohrströmung, welche mit dem Rohrquerschnitt multipliziert wiederum den Volumenstrom ergibt.

Was unterscheidet einstrahlige von mehrstrahligen Zählern?

Einstrahlige Zähler erfassen bereits geringe Volumenströme mit Werten um die anderthalb Liter pro Stunde, sie eigenen sich daher auch als sogenannte Kompaktzähler für kleine Messeinheiten. Mehrstrahlige Zähler, die man in größeren Wohneinheiten nutzt, teilen mit Hilfe von Blenden den auf das Rad strömenden Volumenstrom auf. So erfährt das Flügelrad eine gleichmäßige Belastung, was unter anderem zur Folge hat, dass dem erhöhten Druckverlust ein geringerer Verschleiß der Lagerachsen gegenüber steht. Gut zu wissen: Mehrstrahlige Zähler nutzt man im größeren Nennweitenbereich, wo auch Woltmanzähler zum Einsatz kommen, die geringere Druckverluste zeigen, da bei ihnen die Drehachse parallel zur Strömung verläuft. Solche Zähler gibt es sowohl für den waagrechten (WS) als auch den senkrechten Einbau (WP) in Steigesträngen.

Wie werden Wärmemengenzähler geeicht?

Sollen Wärmemengenzähler der Heizkostenabrechnung dienen, müssen sie in Deutschland gemäß dem Eichgesetz geeicht sein. Wikipedia berichtet, dass bei der Eichung  die Temperaturfühler erst einzeln geprüft und dann Paare mit zueinander passender Fehlerkennlinie gebildet würden, die nicht mehr getrennt werden dürften. Die Volumenmessteile würden demnach unabhängig davon geprüft. Erst zur Montage müssten alle Komponenten verbunden werden. Die Eichgültigkeit betrage bei Wärmezählern fünf Jahre. Danach sei eine Nacheichung erforderlich, die eine komplette Instandsetzung voraussetze. Im Bereich der Haustechnik kämen laut der Online-Enzyklopädie vorwiegend Einweggeräte zum Einsatz, was aus Gründen der Ökologie fragwürdig sei.

Foto: kallejipp / photocase, grafische Bearbeitung: doreen brumme