Halter für Heizungslüfter im 3D-Druck

In 2019 hatte ich einige Zeit lang damit experimentiert, die Heizkörper mit Lüftern zu verbessern.
Durch die Anbringung von Lüftern vergrößert sich die Konvektion.
Die Luft streicht schneller am warmen Heizkörper vorbei und kann damit mehr Energie aus dem Heizkörper entnehmen.
Das ist besonders interessant, bei niedrigen Vorlauftemperaturen, wie z.B. bei Wärmepumpen oder Brennwertheizungen, die effizienter arbeiten, je niedriger die Heizkörpertemperatur ist.

Damit konnte ich die Vorlauftemperatur unserer Heizung ohne einen Komfortverlust deutlich senken.

Die Lüfter liefen auf unseren Heizkörpern jetzt 3 Jahre und brachten recht brauchbare Ergebnisse.
Eigentlich war es mehr ein Experiment und Spassprojekt, auch wenn es Energie gespart hat.

2022 ist nun alles anders und alles neu:
– Es gibt eine Energiekrise, d.h. Heizen wird diesen Winter irrsinnig teuer
– Wir sind von einer Gasheizung auf eine Wärmepumpe umgestiegen, die mit möglichst niedrigen Heizungstemperaturen arbeitet.
– Wieso nicht Heizungslüfter im 3D-Druck? Bisher habe ich noch ganz herkömmliche Halter gebastelt.
– Meine Seite “Heizung optimieren mit Lüftern” wird sehr oft abgerufen, das schreit nach einer Fortsetzung mit Verbesserungen und Optimierungen.
Deswegen gibt es hier die Version 2.0.

Weshalb sollte man Lüfter an die Heizung schrauben?

Irgendwie muss man die Energie in die Wohnung bekommen, damit es dort warm wird.
Das geht bekanntermaßen mit einer Heizung.
In diesem Beitrag widme ich mich der Optimierung von Heizkörpern mit Lüftern.

Man kann entweder eine hohe Vorlauftemperatur in der Heizung fahren und das Wasser langsam durchpumpen, oder man pumpt es schnell durch und kann dabei die Temperatur absenken.
Früher taugten die Pumpen nichts und die Vorlauftemperaturen waren sehr hoch. Die Wärme wurde ja mit Feuer erzeugt – Mit Öl, Gas oder Holz. Da war es eben heiß. Die Vorlauftemperaturen lagen oft bei 70 °C oder sogar 90 °C. Ineffizient, aber es hat funktioniert.
Teilweise gab es nicht einmal Umwälzpumpen, das Wasser zirkulierte allein durch die Schwerkraft (heißes Wasser steigt auf, abgekühltes sinkt ab) – absolut schlechte Wirkungsgrade und heute nicht mehr im Einsatz.

Ein größeres Durchlaufvolumen bei niedriger Temperatur ist bei den meisten modernen Heizungssystemen sinnvoll und spart Energie.
Brennwertheizungen arbeiten in der Regel mit Vorlauftemperaturen unter 50 °C, Wärmepumpen wollen sogar noch deutlich geringere Werte, um effizient zu arbeiten.
Energie spart man damit indirekt.
Heute baut man meistens Flächenheizungen ein (z.B. Fußbodenheizung), aber im Altbau geht das nicht so einfach, da gibt es eben noch Heizkörper.

Ob man die Wohnung schnell mit niedriger Temperatur oder langsam mit hoher Temperatur aufheizt, kommt im Großen und Ganzen auf das Gleiche heraus.
Der Spareffekt passiert in der Heizungsanlage!
Wärmepumpen arbeiten bei niedrigen Temperaturen einfach effizienter, als bei hohen und auch der Brennwerteffekt bei Gasheizungen funktioniert bei niedrigen Temperaturen besser.
Die Verluste in den Leitungssystemen steigen ebenfalls, je höher die Heizwassertemperatur ist.

Die Zeiten, dass man einen Vorlauf von 90 °C bei einem Rücklauf von 70°C hatte, sind (hoffentlich) lange vorbei.
Bei einem Neubau sollte das Heizsystem auf die niedrigen Temperaturen ausgelegt.
Fußbodenheizungen haben eine große Fläche für die Wärmeabgabe.
Daher benötigt man niedrigere Temperaturen. Heizkörper sind dagegen relativ klein und benötigen entsprechend höhere Temperaturen, um den Raum aufzuheizen.

Wir wohnen in einem Altbau mit Heizkörpern!

Schon vor Einbau der Wärmepumpe habe ich mit niedrigen Vorlauftemperaturen experimentiert.
Irgendwo um 50 °C war die Grenze, bei der die ersten Räume bei Frost einfach nicht mehr warm wurden.
Aber weniger ist besser. Also wie bekomme ich mehr Leistung aus den Heizkörpern?

Ich kann größere Heizkörper einbauen (lassen), das ist aber aufwändig und teuer.
Oder ich versuche, aus den vorhandenen Heizkörpern mehr Energie herauszuholen.

Höhere Vorlauftemperaturen will ich aber nicht.
Erhöht man die Durchflussgeschwindigkeit, dann wird mehr Energie in die Heizkörper gepumpt.
Irgendwann bringt das aber nichts mehr, weil die Luft im Raum die Energie gar nicht schnell genug abnimmt.
Ein Teil der Energie wird als Strahlungswärme abgegeben, der größte Teil wird aber über Konvektionswärme übertragen:
Die Luft erwärmt sich am Heizkörper und steigt auf, dadurch wird kühle Luft nachgezogen und zum Heizkörper transportiert. Im Raum findet eine Umwälzung statt.
Bei niedrigen Heizkörpertemperaturen ist der Effekt aber viel geringer, die Leistung sinkt zusätzlich.

Außerdem beginnt es bei zu hoher Pumpleistung irgendwann in den Heizungsrohren zu rauschen.

Als Lösung brauche ich ein System, das die Luft schneller am Heizkörper vorbeibewegt, damit mehr Luft pro Zeiteinheit erwärmt wird.

Deswegen habe ich mit Lüftern am Heizkörper experimentiert.

Das funktioniert sehr gut und ist jetzt mit der neuen Wärmepumpe wichtiger, als zuvor.
Deswegen optimiere ich das System ein wenig.

3D-Druck für die Heizung

Ich habe mir Halter für die Heizungslüfter entworfen und gedruckt.
Viele verschiedene Designs sind mir durch den Kopf gegangen, aber meistens ist das Einfachste am besten.
Damit die Lüfter nicht klappern, rappeln oder surren und der Heizkörper das nicht auch noch als Resonanzkörper verstärkt, muss man die Lüfter entkoppeln!

Zuerst habe ich mir überlegt, Dämmstreifen einzubauen, oder Gummis. Irgendetwas, das die Vibrationen der Lüfter dämmt.
Dann ist mir eingefallen, dass ich vor einiger Zeit TPU-Filament gekauft hatte. Ein Material für den 3D-Drucker, mit dem man weiche, flexible, gummiartige Teile drucken kann.
Anstatt also irgendwelche Gummipuffer zu basteln oder zu kaufen und unter die Lüfter zu klemmen, habe ich einfach den kompletten inneren Halter aus flexiblem TPU gedruckt!
Das schluckt die Vibrationsgeräusche der Lüfter!

Ein Lüfter für 30cm Heizkörper reicht!
Im Internet gibt es Basteleien mit 10 Lüftern und mehr.
Ich bin der Meinung, dass weniger besser ist.
Immerhin benötigen die Lüfter Energie und erzeugen einen Geräuschpegel.
Der Heizkörper soll ja nicht zum Föhn umgebaut werden, es geht nur darum, die Zirkulation der Luft zu verstärken.
Wenn der Lüfter an einer Stelle die Luft durch den Heizkörper bläst oder saugt, dann entsteht dahinter ein kleiner Unterdruck.
Der ist aber nicht nur direkt hinter dem Lüfter, sondern verbreitert sich nach unten.
Dadurch kommt auch die Luft neben dem Lüfter in Bewegung.
Wir wollen ja keine Corona-Luftfilter basteln, die die Raumluft 5x pro Stunde komplett durch einen Filter jagen.
Zu hohe Luftströme werden auch schnell als unangenehm empfunden. Wer sitzt schon gerne im Luftstrom eines Ventilators.
3 Lüfter bei einem 1m-Heizkörper reichen vollkommen aus.

Mein Universal-Lüfterhalter für die Heizung im 3D-Druck

Keep it simple – weil einfach einfach besser ist!
folgende 4(oder mehr) Teile benötigt man für einen Heizungslüfter:
1. Einen Lüfter (ist klar) – 8cm PC-Lüfter. am billigsten aus der Grabbelkiste, am besten einen, der als “sehr leise” empfohlen wird.
2. Ein Netzteil – passend zum Lüfter. Ein altes 12V-Steckernetzteil ist ideal. Es sollte ausreichend Leistung für den Lüfter haben, aber der braucht in der Regel nicht viel.
3. die 3D-gedruckte “weiche” Halterung aus TPU

4. die 3D-gedruckte Schutzhülle für außenherum.

Natürlich benötigt man auch noch einen Heizkörper, Werkzeug und minimales Geschick fürs Basteln.
Damit der Lüfter nicht auf Vollast läuft und laut röhrt, kann man auch ein kleineres Netzteil nehmen, z.B. 7V. Man muss nur schauen, dass der Lüfter damit noch läuft. 5V und weniger funktionieren oft nicht mehr.
Alternativ kann man auch 2 Lüfter in Reihe schalten, dann bekommt jeder die halbe Spannung.
Oder man nimmt einen Spannungsregler, falls verfügbar.
Die Teile gibt es auch in jedem besseren Elektro-Bastelladen.

Los gehts:

Warnung: Das ist alles keine Raketentechnik, dennoch übernehme ich keinerlei Haftung.
Also wenn die Lüfterflügel Euch die Nase abflexen oder die Bude abbrennt – selbst schuld!
Wisse, was Du tust und tu es auf eigenes Risiko!

3D-Druckdateien für die Verarbeitung, z.B. mit CURA:

1. Teil: TPU-Cover gegen Lärm!
2. Teil: Aussenabdeckung und Halterung.

Du darfst die Vorlagen selbst gestalten, oder einfach obige Dateien von mir verwenden.
Es sind sehr einfach gehaltene Objekte, erwarte keine Designwunder.
Aber die Teile sind funktional.

Das Lüfter-Cover ist eine Gummihalterung, die einen Standard-8cm Lüfter aufnimmt und Vibrationen dämpft. Drucke dieses Teil mit TPU-Filament (Flexibles Filament)
Der Schlitz an der Seite ist für die Kabeldurchführung.
TPU neigt zu Stringing (Fäden ziehen), aber das stört nicht, da man den Halter später nicht mehr sieht.
Man kann die innere Schale natürlich auch mit normalem Filament drucken. Dann dämpft es aber nicht und man sollte noch Filz- oder Gummistreifen unterlegen, damit sich die Vibrationen des Lüfters nicht auf den Heizkörper übertragen.

Den äußeren Halter kannst Du ganz normal drucken. PETG oder modernes PLA+ ist OK.
Normales PLA kann problematisch werden, da es nicht besonders wärmebeständig ist.
Du willst zwar die Heizungstemperatur senken, aber die meistens Heizkörper sind vor dem Fenster, da kann es auch durch Sonneneinstrahlung ziemlich warm werden!

Im Bild sieht man einen Lüfter, den ich aus einem alten PC ausgebaut habe.
Natürlich muss der erst noch entstaubt und gereinigt werden.
Nach jeder Heizsaison sollten die Lüfter übrigens überprüft und gereinigt werden.
Der Lüfter wird in die gedruckte TPU-Hülle eingesetzt. Ein 8cm-Lüfter sollte passen.
Die Kabel führt man seitlich durch den Schlitz.
Achte auf die Luftrichtung – dafür sind auf den Lüftern Pfeile aufgedruckt.
Der Lüfter muss nach oben blasen!

Das Teil kann man jetzt auf die Heizung legen, ist schon einsatzbereit.

Fertig?

OK, nicht ganz.
Den Lüfter muss man noch mit dem Netzteil verbinden. Plus und Minus nicht verwechseln, im Zweifelsfall eine fachkundige Person zu Rate ziehen.
Ich habe jeweils nur die Kabel abgezwickt und mit Wagoklemmen (gibts im Elektrofachgeschäft) verbunden.
Kann man natürlich auch löten oder die Profivariante: Man nimmt passende Steckverbindungen!

Schutzgehäuse außen

Eigentlich kann man die Lüfter bereits in Betrieb nehmen. Aber in vielen Wohnungen gibt es Kinder, Haustiere oder Menschen, die gerne den Finger in laufende Lüfter stecken.
Manchmal zieht auch nur jemand versehentlich am Kabel.
Daher drucken wir noch eine Schutzhülle für aussenrum:
Oben ist ein Lüftungsgitter, damit die Luft durchgeht.
Innen habe ich eine kleine Umrandung, in die das Innenteil genau hineinpasst.
Dann 2 längere Seitenteile, die sich direkt über die Heizung stecken lassen.
Fertig!
Der Heizkörper in meinem Büro ist 9cm breit, dafür ist das erste Außenelement auch ausgelegt.
Für andere Breiten benötigt man natürlich andere Halter, also vorher abmessen!

Luftfilter? Staubfilter?
Anfangs habe ich mit Luftfiltern experimentiert.
Die PC-Lüfter sind dafür aber zu schwach, außerdem setzen sich die verwendeten Filter bei der kleinen Fläche schnell zu.
Deswegen lasse ich Staubfilter generell weg, dafür gibt es bessere Lösungen.
z.B. meine Luftfilter im 3D-Druck
Ist die Wohnung normal sauber, dann kann man getrost auf Staubfilter vor den Lüftern verzichten.
Bei Stauballergie oder mit haarigen Haustieren kann man aber stärkere Lüfter verwenden und Staubfilter einbauen. Alternativ kann man auch einfach einen Raumfilter direkt neben die Heizung stellen.
Der filtert die Luft sehr gut und versetzt die Luft um die Heizung ebenfalls in Bewegung.
Das Ziel ist ja einfach eine Luftbewegung vor der Heizung. Dadurch kann mehr Energie übertragen werden.

Und was ist mit unten?
Es gibt Ideen, die Heizungslüfter von unten an der Heizung zu befestigen.
Mit Magneten oder Klemmen, Kleben oder noch was anderem.
Das ist natürlich in der Regel weniger auffällig.
Man kann meine Halter problemlos unten befestigen – einfach seitlich Magnete an den Halter kleben.
Aber:
1. Unsere Heizkörper sind recht weit unten.
Die würden im Betrieb Staub vom Boden ansaugen.
Beim Betrieb OBEN ist der Abstand größer, die Luftbewegung geringer und es wird weniger Staub angesaugt.

2. Wir haben einen Saugroboter
Der passt genau unter den Heizkörper. Einen Lüfter würde der vermutlich bei jedem 2. Saugvorgang beseitigen.

Ansonsten ist es eigentlich egal, wie man die Lüfter montiert. Ich finde oben einfacher.

1 Lüfter oder mehr?
Ich würde 1 Lüfter pro 50 cm montieren.
Man kann jetzt ein durchgehendes Element basteln, oder einfach mehrere einzelne Lüfter.
Mit einem passenden Netzteil kann man auch mehrere Lüfter betreiben. Die Leistung muss halt ausreichen.
Parallel angeschlossen laufen alle Lüfter mit 12V, seriell teilt sich die Spannung auf.
Die Lüfter werden dadurch langsamer und leiser.
Dabei darauf achten, ob die Lüfter noch anlaufen, wenn die Spannung sinkt.

Viel Spaß beim Nachbasteln und spart fest beim Heizen – der Winter wird kalt!

Hier findet Ihr meinen alten Beitrag aus 2019 – immer noch aktuell:
Heizung optimierung mit Lüfter

Man muss nicht mit 3D-Druck arbeiten, aber die neuen Teile haben doch einen deutlich höheren WAF (woman acceptance factor) – oder auf Deutsch – die sehen nicht so nach Bastellösung aus.
Die Kabel kann man auch schön nach hinten führen, statt zur Seite raus, dann fällt das gar nicht auf.
Man kann das Gehäuse auch lackieren oder direkt in verschiedenen Farben drucken – viel Spaß!

Nachdruck erwünscht!
Ich übernehme keine Haftung, aber falls jemand so ein Teil nachbastelt, würde ich mich natürlich über Feedback freuen.

Was bringts?
Vor dem Umbau unserer Heizungsanlage auf Wärmepumpe waren hier 1-Rohr und 2-Rohr in einem Kreis gemischt. Total gaga, aber der Heizungsbauer hatte das damals so gemacht.
Dadurch wurden ein paar Heizkörper nicht warm genug und die Räume blieben kalt.
Mit den Lüftern konnten wir das ausgleichen.

Wärmepumpen arbeiten mit möglichst niedriger Vorlauftemperatur am besten.
Sind die Heizkörper zu kalt, dann kommt die Konvektion (Luftbewegung) nicht richtig in Gang.
Der Raum erwärmt sich nicht ausreichend. Die Vorlauftemperatur muss erhöht werden, die Anlage benötigt mehr Energie.
Mit den Lüftern wird die Konvektion unterstützt, die Vorlauftemperatur kann gesenkt werden.

Bei gleicher Einstellung erwärmt sich der Raum schneller, da mehr Energie von den Heizkörpern übertragen wird. Die Wände werden wärmer, das Raumklima wird angenehmer.
Man kann sogar die Raumtemperatur niedriger halten, weil der Raum durch die Luftbewegung gleichmäßiger temperiert wird.

Nachteile?
Die Dinger gefallen nicht jedem.
Es kann Staub aufgewirbelt werden. Dagegen kann man Filter unter die Lüfter setzen (senkt aber die Wirkung) oder einfach öfter wischen und saugen.
Die Lüfter benötigen Strom und machen Lärm. Beides ist aber minimal und wird durch den positiven Effekt bei weitem aufgewogen.
Es wird eine Steckdose in der Nähe der Heizung benötigt, diese wird durch das Netzteil dauerhaft belegt.

Bunt

Natürlich kann man die Objekte in verschiedenen Farben drucken!
Je nachdem, welches Filament man vorrätig hat, sind beliebige Farben möglich.
Selbst der Druck mit Holzfilament, Steinfilament oder Metallfilament ist möglich!
Druck Dir doch Deine Halter für die Heizungsbooster aus Kupfer!
Hier im Bild habe ich blaues PLA+ verdruckt. Die Innenteile in weichem, weißen TPU als Dämpfung.
Kein Schrauben nötig, die Lüfter werden nur eingelegt.
Das “moderne, optimierte” PLA+ soll eine höhere Temperaturbeständigkeit haben, als herkömmliches PLA.
Die Verarbeitung ist deutlich einfacher, als PETG.
Natürlich kann man auch ABS oder ASA verwenden.
Immer dran denken: Heizung = warm, am Fenster = heiß (wenn die Sonne scheint) und je nach Fenster und Heizungsstandort sollte das Material dahinter auch UV-beständig sein.
Alternativ kann man auch alle Teile lackieren.
Der Fantasie sind keine Grenzen gesetzt.

Wer gerne bastelt und Energiekosten spart, sollte das Projekt mal angehen.
Man muss auch nicht jeden Heizkörper mit Lüftern bestücken.
Viel Spass!