Saubere Trennung

Hydraulische Weichen sind für den einen Handwerker nichts Neues. Er setzt die Produkte zur Trennung von Wasserkreisläufen ebenso selbstverständlich ein wie den Wärmeerzeuger selbst. Für manche Handwerker aber sind hydraulische Weichen mit Fragen behaftet. Sinusverteiler, ein Unternehmen aus dem westfälischen Wettringen, entwickelt und stellt seit vielen Jahren hydraulische Weichen her. Die Fachleute haben sich ein hohes Know-how angeeignet. Zwei von ihnen, Christian Matzker und Christoph Storm, haben häufig gestellte Fragen gesammelt und beantwortet.

Wozu dient eine hydraulische Weiche?
Die wesentliche Funktion hydraulischer Weichen besteht darin, den Kesselkreis und den oder die Verbraucherkreise hydraulisch voneinander zu entkoppeln. Insbesondere wenn die Volumenströme der Wärmeabnehmer und die des Wärmeerzeugers unterschiedlich groß sind, ist der Einsatz hydraulischer Weichen die optimale Lösung zur Vermeidung von Fehlzirkulationen. Ebenfalls wird durch den Einsatz einer hydraulischen Weiche eine gegenseitige Beeinflussung von Kesselkreis- und Heizkreispumpen oder Regelventilen vermieden.

Welche Funktion hat eine ­hydraulische Weiche?
Die umgewälzten Volumenströme in den Wärmeerzeuger- und Verbraucherkreisen sind, abhängig vom jeweiligen Betriebszustand, in der Regel unterschiedlich. Für jede Weiche sind somit drei prinzipielle Betriebszustände vorstellbar.

Volumenstrom des Wärmeerzeugers und der Verbraucherkreise sind gleich groß
In diesem Fall ist die hydraulische Weiche in einer neutralen Position. Der Volumenstrom des Primärkreises (VP) und der Volumenstrom des Sekundärkreises (VS) sind gleich groß. Die Temperaturen (T) im Primärkreis entsprechen denen im Sekundärkreis. Die Wärmemenge (Q·) ist ebenfalls gleich (Bild 1).

Volumenstrom des Wärmeerzeugers ist größer als der der Verbraucherkreise
Dieser Fall tritt besonders häufig bei Systemen mit ungeregelten Kesselkreispumpen auf. Im Teillastbereich fördert die Kesselkreispumpe entschieden mehr Wasser durch den Wärmeerzeuger als die Verbraucherseite benötigt (Bild 2).

Volumenstrom des Wärmeerzeugers ist kleiner als der der Verbraucherkreise
Der Fall, dass der Verbraucher mehr Wasser benötigt, als der Erzeugerkreis zur Verfügung stellt, ist eine Situation, die beispielsweise regelmäßig während des morgendlichen Anheizens auftritt. Die hydraulische Weiche gleicht die Kreisläufe aus, indem Rücklaufwasser aus den Verbraucherkreisen dem Vorlaufwasser aus dem Primärkreis zugemischt wird.
Ebenfalls tritt dieser Betriebszustand regelmäßig nach der Sanierung von Altanlagen auf. Die heute am Markt erhältlichen Wärmeerzeuger der neuen Heizkesselgeneration haben nur einen sehr geringen Wasserinhalt. Innerhalb weniger Minuten würde der Kessel einer Großanlage ohne Wärmeabnahme den Einstellwert erreichen. Nur der Einbau einer hydraulischen Weiche kann unter diesen Umständen ein Takten des Wärmeerzeugers (häufiges Ein- und Ausschalten) vermeiden.
Durch die Teilmischung unterschiedlich warmer Volumenströme ist der Einsatz der hydraulischen Weiche in den Betriebszuständen 2 und 3 selbstverständlich nicht temperaturneutral. Ist der momentane Volumenstrom der Umwälzpumpen auf der Verbraucherseite größer als im Wärmeerzeugerkreis, wird dem Vorlaufwasser der Verbraucherseite eine Teilmenge des eigenen Rücklaufs beigemischt. Hierdurch sinkt die Vorlauftemperatur der Verbraucherseite. Gleiches gilt im Betriebszustand 2 in umgekehrter Weise (Bild 3).

Wo wird bei einer hydraulischen Weiche senkrechter Bauart der Vorlauf angeschlossen?
Wird die hydraulische Weiche in einem Heizungsnetzt installiert, so muss der Primär- und Sekundärvorlauf jeweils oben an der Weiche angeschlossen werden. Der Primär- und Sekundärrücklauf wird entsprechend im unteren Bereich der hydraulischen Weiche angeschlossen.
Dies hat damit zu tun, dass sich bedingt durch den Dichteunterschied das wärmere Wasser im oberen Teil der hydraulischen Weiche sammelt. Wird der Primär- und/oder Sekundärvorlauf fälschlicherweise unten angeordnet, kann es durch den Dichteunterschied und das daraus nach oben steigende Warmwasser zu einer ungewollten Rücklauftemperaturanhebung kommen. Ebenfalls sollte darauf geachtet werden, dass hydraulische Weichen niemals über Kreuz (ein Vorlauf oben, der andere unten) angeschlossen werden. Denn dadurch entstehen Verwirbelungen, die die Weichenfunktion komplett außer Kraft setzen.

Wo ist der Fühler für die Regelung zu setzen?
In den meisten Fällen wird die Temperatur am sekundären Vorlauf gemessen, da dieser die Heizkreise versorgt und auch bei zugemischtem Rücklaufwasser die notwendige Energiemenge bereitzustellen hat. So wird sichergestellt, dass nicht die reine Kesselvorlauftemperatur gemessen wird, sondern die – im Bypassbetrieb – zur Anlage gehende Mischwassertemperatur aus Kesselvorlauf- und beigemischtem Rücklaufwasser. Dies ist die gängigste Regelungsart (Bild 4). Allerdings gibt es bestimmte Fälle, in denen zusätzlich die Rücklauftemperatur gemessen werden muss. Aber im Normalfall sitzt der Fühler zur Vorlauftemperaturerfassung im Kernstrom auf der Sekundärseite der Anlage. In Sonderfällen sollte die Fühlerposition mit dem Kessel- oder Regelungshersteller abgesprochen werden.

Wofür wird eine hydraulische Weiche mit sechs Anschlüssen benötigt?
Diese Weiche kommt zum Einsatz, wenn zwei Heizkessel in eine Heizungsanlage eingebunden werden. Zum einen wird hierdurch eine optimale hydraulische Entkopplung des Kessel- und Verbraucherkreises gewährleistet, zum anderen wird sichergestellt, dass jeder Heizkessel in jeder Betriebssituation die ausreichende Wassermenge zur Verfügung gestellt bekommt.

Gibt es hydraulische Weichen in unterschiedlichen Bauformen?
Am weitesten verbreitet sind hydraulische Rund- und Kompakt-Weichen. Diese unterscheiden sich – bei richtiger Auslegung – einzig durch die Form des eingesetzten Profilrohres (rund oder eckig).

Ist der Einsatz hydraulischer Weichen sinnvoll?
Wahrscheinlich mehr denn je. Zwar wird die Pumpen- und Regelungstechnik immer besser und man hat heutzutage viele Möglichkeiten, den hydraulischen Abgleich einer Heizungsanlage vorzunehmen. Aber man kann nie sicher zu jedem Zeitpunkt und in jeder Betriebssituation das Verhalten der Hydraulik einschätzen.
Ebenso sind die Wasserinhalte heutiger Kessel teilweise sehr gering. Gerade hier sollte eine hydraulische Weiche zwingend eingesetzt werden, um ein Takten der Anlage oder gar ein „Trockenlaufen“ (Betrieb bei Unterschreiten der Mindestumlaufmenge) zu vermeiden.

Darf man hydraulische Weichen waagerecht einbauen?
Die wesentliche Funktion der hydraulischen Weiche in Heizungsanlagen besteht darin, den Kesselkreis und den Verbraucherkreis hydraulisch voneinander zu entkoppeln. In senkrecht eingebauten hydraulischen Weichen bildet sich aufgrund des Dichteunterschiedes eine entsprechende Temperaturschichtung. Dieser Zustand hält solange wie keine – gravierende – Beimischung stattfindet. Diese Situation tritt in Heizungsanlagen quasi nur im Volllastbetrieb auf.
Heutzutage wird beim Einsatz von Brennwertkesseln generell dem Sekundärvorlauf ein Teil des Rücklaufwassers beigemischt. Damit soll erreicht werden, dass die Kesselrücklauftemperatur – zur Ausnutzung des Kondensationseffekts – möglichst niedrig ist. Daher arbeiten die hydraulischen Weichen stets im Bypassbetrieb, wodurch sich keine thermische Schichtung ausbilden kann. Aus diesem Grund ist es heutzutage nicht mehr zwingend erforderlich, hydraulische Weichen senkrecht einzubauen.

Autoren: Christian Matzker und Christoph Storm, Sinusverteiler GmbH, Wettringen

Bilder: Sinusverteiler

www.sinusverteiler.de