Hydraulische Schaltungen und deren ­Anwendung

Fußbodenheizung oder Heizkörper, Wärmepumpe oder Gasbrennwertheizkessel, Einfamilienhaus oder Hotel: Je nach Heizkomponenten und Einbausituation variieren die Anforderungen an die Heizwassertemperierung und -verteilung. Um diese zu erfüllen, gibt es unterschiedliche hydraulische Schaltungen, die sich für die verschiedenen Anwendungsfälle mehr oder weniger gut eignen.

Eine hydraulische Schaltung ist das Bindeglied zwischen Regelungstechnik und Anlagentechnik und sorgt dafür, dass das Heizwasser richtig temperiert, gemischt und verteilt wird – vom Wärmeerzeuger bis zum Verbraucher und zurück. Zusätzlich erfüllt eine hydraulische Schaltung viele weitere Aufgaben, u.a.:

• Möglichkeit zur Systemtrennung und Entkopplung einzelner Erzeuger- oder Abnehmerkreise, beispielweise bei Mehrkesselanlagen,
• Management der Energiespeicherung (Puffer),
• Heizkesselschutz durch kontrollierte Regelung der Rücklauftemperatur.

Unterschied mengenkonstant und mengenvariabel
Grundsätzlich wird zwischen einer mengenkonstanten und einer mengenvariablen Schaltung unterschieden, wobei letztere heutzutage eine untergeordnete Rolle spielt. Bei ihr bleibt die Temperatur konstant. Für die Temperaturregelung wird stattdessen, wie der Name schon sagt, die Menge – also der Volumenstrom – variiert. Hier finden beispielsweise Drossel- und Umlenkschaltungen Anwendung, beide sind jedoch nur noch selten im Einsatz.
Gängiger und sinnvoller ist ein mengenkonstanter Betrieb, bei dem der Volumenstrom konstant bleibt und die Vorlauftemperatur angepasst wird. Hier muss der Installateur die folgenden Schaltungen kennen:

Beimischschaltung
Die am häufigsten eingesetzte Schaltung ist die Beimischschaltung, da mit ihr die Verbraucherheizkreise bedarfsgerecht und gemäß ihrer Temperaturanforderung geregelt werden können. Für die Regelung wird zum heißen Kesselvorlauf ein variabler Teilstrom aus dem Rücklauf des Verbraucherkreises beigemischt. Über das Mischverhältnis aus Kesselvorlauf und Heizkreisrücklauf ergibt sich der variable, an die jeweiligen Erfordernisse angepasste Heizungsvorlauf. Schwanken die Temperaturen von Wärmeerzeuger oder Pufferspeicher, kann dies durch eine Anpassung der Beimischung ausgeglichen und eine genaue Heizungsvorlauftemperatur erreicht werden. Insgesamt überzeugt die Schaltung durch eine gute Regelfähigkeit, da die Regelstrecke über Vorlauftemperturfühler gut beherrschbar ist.

Bypass-Schaltung
Die Bypass-Schaltung – auch „feste Bei­mischschaltung“ genannt – ist eine Abwandlung der Beimischschaltung und ergänzt diese um einen fixen Bypass. Über diesen wird ein Teil des Rücklaufs standardmäßig wieder zum Vorlauf hinzugefügt. Eingesetzt wird diese Variante, wenn es zu stark abweichenden Temperaturen einzelner Mischkreise oder des Kesselkreises kommt. Dies ist vor allem bei Flächenheizsystemen mit niedrigen Vorlauftemperaturen und starken Vorlauftemperaturabweichungen zu weiteren Mischkreisen der Anlage der Fall.
Der Bypass wird dabei so eingestellt, dass bei voll geöffnetem Stellglied und zugleich maximaler Kesseltemperatur die maximale Soll-Vorlauftemperatur erreicht wird. Dadurch ist der Bypass zugleich eine hydraulische Übertemperaturabsicherung.

Die Einspritzschaltung
Für den Einsatz bei Lufterhitzern und Heizregistern von RLT-Anlagen, die mit Außenluft beaufschlagt werden, emp­fiehlt sich unbedingt die Einspritzschaltung. Diese zeichnet sich aus durch zwei Pumpen im Vorlauf, ein Durchgangsventil im Rück- oder gegebenenfalls auch im Vorlauf und je einen Bypass vor und nach dem Regelventil.
Bei der Einspritzschaltung wird das heiße Vorlaufwasser über den zweiten Bypass immer mit abgekühltem Rücklaufwasser gemischt. Je nach Ventilstellung variiert die Temperatur im Verbraucherkreislauf, während der Volumenstrom im Heizregister konstant bleibt. Von Vorteil ist bei dieser Schaltung vor allem die niederstmögliche Rücklauftemperatur und die gleichmäßige Wärmeverteilung über das ganze Heizregister, die eine optimale Zulufttemperaturmessung ermöglicht.

Hydraulische Weiche
Die hydraulische Weiche findet ihre Anwendung meist im Bereich von Mehrkessel- und Multivalenzanlagen, um Erzeuger- und Abnehmerkreise zu entkoppeln. In Verbindung mit der Regelungstechnik kann ein Weichentemperaturfühler unterschiedliche Volumenströme zwischen Wärmeerzeuger- und Verbraucherkreisen und die sich damit verändernden Vorlauftemperaturen erkennen. Daraus lassen sich verändernde Lastzustände ableiten und entsprechende Maßnahmen, wie z. B. das Zuschalten einer Brennerstufe, einleiten.
Wird ein Wärmeerzeuger nicht benö­tigt, kann er abgeschaltet und hydraulisch aus dem Netz ausgekoppelt werden, ist dann also hydraulisch abgesperrt.

Ohne hydraulischen Abgleich geht es nicht
Um die Anlage bestimmungsgemäß, störungsfrei und energetisch optimal zu betreiben, ist ein hydraulischer Abgleich nach Abschluss der Montagearbeiten unverzichtbar. Wird er nicht durchgeführt, kommt es zur Über- oder Unterversorgung der Verbraucher – ob Fußbodenheizkreise, Heizkörper oder Lufterhitzer. In der Folge sinkt sowohl die Energieeffizienz der Gesamtanlage als auch der Komfort für den Nutzer, denn die Raumtemperaturen lassen sich nicht mehr genau einstellen und es treten störende Fließgeräusche auf.

Autor: Jürgen Lutz, Leiter des Seminar- und Schulungswesens Heiztechnik bei Resideo

Bilder: Resideo Technologies