Thermostatventil: Aufbau, Funktion und Austausch

Aufbau und Funktionsweise der Heizkörperventile   

Das Thermostatventil besteht aus zwei Komponenten, die über eine bewegliche Spindel miteinander verbunden sind. Im Heizkörper oder in dessen Anschlussleitung sitzt das sogenannte Ventilunterteil. Dabei handelt es sich um ein Gehäuse in Eck- oder Durchgangsform. Dieses Gehäuse ist so konstruiert, dass das Heizungswasser beim Durchströmen eine kleine Öffnung passieren muss. Ein Ventilteller, der mit einer Spindel verbunden ist, kann diese Öffnung ganz oder teilweise verschließen. Der sogenannte Ventilhub, also der Stand des Ventiltellers in seinem Sitz, entscheidet dabei über den Heizwassermassenstrom, der das Thermostatventil durchströmen kann.

Über eine Klemm- oder Schraubverbindung ist das Ventilunterteil mit dem Thermostatkopf verbunden. Dabei handelt es sich um einen drehbaren Griff, der ein spezielles Medium beinhaltet. Das Fühlerelement dehnt sich temperaturabhängig aus und drückt dabei auf den Übertragungsstift. Je tiefer dieser in das Ventilunterteil hineinrutscht, umso weniger Heizwasser strömt hindurch. Über die Zahlen auf dem Thermostat stellen Sie dabei die gewünschte Raumtemperatur ein.

Die folgende Grafik verdeutlicht diesen Vorgang noch einmal:.

Heizkörper-Thermostatventil mit Fernfühler  

In Nischen, hinter Vorhängen oder Heizkörperverkleidungen entsteht schnell ein Wärmestau. Die Temperatur in den Bereichen ist höher als im übrigen Raum und das Thermostatventil am Heizkörper macht schneller zu. Verhindern lässt sich das mit sogenannten Fernverstellern. Dabei sitzen Thermostate auf der Wand. Die Volumenänderung des Fühlerelements überträgt sich in diesem Fall nicht über einen starren Übertragungsstift, sondern über die hydraulische Flüssigkeit in einem Kapillarrohr. Letzteres sieht aus wie ein dünner Draht, der Thermostat und Ventilunterteil miteinander verbindet.

Unterschied zu elektrischen Heizkörperthermostaten

Arbeiten die Thermostatventile elektrisch, sitzt im Ventilkopf ein kleiner Motor. Dieser reagiert auf die Anweisungen eines integrierten Reglers und öffnet oder schließt das Ventil bedarfsgerecht. Den benötigten Ventilhub ermittelt der Regler in Abhängigkeit von der voreingestellten und der an einem Temperaturfühler gemessenen Raumtemperatur. Der Vorteil: Durch die elektronische Betriebsweise können Sie auch Zeitprogramme oder wetterabhängige Algorithmen nutzen, um die Raumlufttemperatur zu regeln. Das ist komfortabler und meist auch mit Einsparungen verbunden.

Beispiel: Die Funktionsweise des Thermostatventils

Angenommen, sie stellen den Thermostatkopf auf Stufe „3“ und wählen somit eine Wunschtemperatur von 20 Grad Celsius. Sinkt die Raumtemperatur nun unter diesen Wert ab, schrumpft das Medium im Thermostatventil. Der Ventilstift rutscht zusammen mit dem Teller aus dem Unterteil und die Öffnung wird größer. Als Folge dessen strömt mehr Heizungswasser durch den Heizkörper, der nun mehr Wärme an den Raum abgibt. Steigt die Lufttemperatur an, dehnt sich das Medium im Thermostatkopf allmählich aus. Bei mehr als 20 Grad Celsius verschließt es die Ventilöffnung und es strömt kein Heizwasser mehr hindurch. Der Heizkörper gibt dadurch keine Wärme mehr ab und der Raum heizt sich nicht weiter auf.

Eigenschaften und Auswahl der Thermostatventile 

Geht es darum, für eine Heizung Thermostatventile auszuwählen, spielen viele Faktoren eine wichtige Rolle. Die folgende Liste gibt einen Überblick:

• Regeldifferenz: Der Wert beschreibt die Abweichung von der Solltemperatur, um vom Auslegungsmassenstrom auf null zu drosseln. Ist eine Temperatur von 20 Grad Celsius am Ventil eingestellt, fährt es bei 2 K Regeldifferenz also erst bei 22 Grad Celsius komplett zu. Der Wert ist allerdings keine Produkteigenschaft. Er hängt von der Auslegung der Anlage ab.
• Kv-Wert: Der Kv-Wert beschreibt, wie viel Wasser bei einem Druck von 1 bar und einem entsprechenden Hub durch ein Ventil fließt. Ist Letzteres voll geöffnet, handelt es sich um den sogenannten Kvs-Wert. Mit dem Wert berechnen Experten den Druckverlust der Ventile bei einem gewünschten Durchfluss. Sind beide Größen bekannt, lässt sich somit ein passendes Ventil auswählen und einstellen. Während der Durchfluss (Heizwassermassenstrom) vom Wärmebedarf, der Vor- und der Rücklauftemperatur abhängt, ergibt sich der benötigte Druckverlust aus der Rohrnetzberechnung zum hydraulischen Abgleich.
• Ventilautorität: Dieser Wert beschreibt das Verhältnis vom Druckverlust des Thermostatventils zum Druckverlust der Gesamtanlage oder eines Teilstrangs. Er sagt damit etwas über die Regelgüte aus und sollte zwischen 30 und 70 Prozent liegen.

Auslegung und Einstellung der Thermostatventile

Die Auslegung erfolgt am besten im Zuge des hydraulischen Abgleichs. Bei diesem lassen sich die Auslegungskriterien definieren, die Experten für die Auswahl und Einstellung der Ventile benötigen.

Wichtig ist dabei vor allem der Druckverlust. Dieser sollte im Vergleich zum Druckverlust der Anlage oder des Teilnetzes weder zu hoch noch zu niedrig sein. Bei einer zu geringen Ventilautorität (geringer Druckverlust) würde das Ventil ständig öffnen und schließen– ohne Zwischenstellungen im Auf-Zu-Betrieb. Bei einer zu hohen Ventilautorität würde es hingegen sehr fein arbeiten. Der Nachteil wäre allerdings ein übermäßig hoher Druckverlust und stark steigende Stromkosten der Pumpen.

Probleme und Lösungen für die Praxis 

Die Thermostatventile der Heizung wirken sich auf Komfort und Effizienz aus. Während die Heizkörper bei einem Defekt kalt bleiben, sorgt eine ungenaue Auslegung für hohe Heiz- und/oder Stromkosten. Die folgenden Tipps zeigen, wie Sie bei Problemen vorgehen können.

Ist der Thermostat verkalkt oder verstopft?

Zu Beginn der Heizperiode kann es vorkommen, dass der Stift im Ventilunterteil festsitzt. Das Thermostatventil ist dann verkalkt oder verschmutzt und öffnet nicht mehr. Für Abhilfe sorgen Sie, indem Sie den Thermostatkopf abnehmen. Nun können Sie den Stift mit einer Zange immer wieder hereindrücken. Rutscht er von selbst in seine Ausgangslage, befestigen Sie den Thermostatkopf und das System sollte wieder funktionieren.

Wie funktioniert der Austausch von Thermostatventilen? 

Thermostate bieten Experten eine Möglichkeit, die für den hydraulischen Abgleich nötigen Druckverluste am Heizkörper einzustellen. Die Maßnahme sorgt dafür, dass das Heizungswasser gleichmäßig durch die Anlage strömt und alle Räume bedarfsgerecht mit Wärme versorgt. Bei alten Anlagen ist es oft allerdings nicht möglich, den Druckverlust der Thermostatventile anzupassen. Denn diese sind nicht voreinstellbar und daher auszutauschen.

Der erforderliche Aufwand hängt dabei vom System ab. Lassen sich einzelne Heizkörper nicht absperren, zum Beispiel über eine Rücklaufverschraubung, müssen Handwerker Wasser aus dem System ablassen. Anschließend tauschen sie das alte Ventilunterteil oder die Buchse aus. Ist das erledigt, können sie Heizungswasser nachfüllen, die Heizkörper entlüften und die Anlage wieder in Betrieb nehmen.

Die Kosten der Maßnahme belaufen sich auf 50 bis 500 Euro. Der höhere Preis fällt dabei an, wenn die Anlage zu entleeren und neu zu befüllen ist.