Vermittler zwischen zwei Wasserwelten
Eine hydraulische Weiche löst viele Probleme bei unterschiedlich großen Volumenströmen im Primär- und Sekundärkreis
Zortström führt die Heizwasserströme von Wärmeerzeugern und Abnehmerkreisen auf einem hydraulischen Nullpunkt zusammen und verhindert gleichzeitig, dass sich unterschiedlich starke Pumpenförderströme gegenseitig beeinflussen können. Bild: Zortea
In den „Heizungswart“ sind Luftabscheider, Schlammfänger und Magnetitabscheider integriert. Damit vereint das Modul unterschiedliche Funktionen in einem Gerät. Bild: Meibes
Die Bauform des Zortström-Verteilers sorgt in allen angeschlossenen Kreisen für die richtigen Massenströme und Temperaturen. Darüber hinaus lässt sich eine platzsparende Installation mit einem Minimum an Leitungskreuzungen realisieren. Bild: Zortea
Die klassische hydraulische Weiche von Sinusverteiler sorgt für eine Entkopplung der Heizkreise und eine optimale Hydraulik in allen Betriebszuständen. Bild: Sinusverteiler
Der „Heizungswart“ von Meibes lässt sich in Großanlagen bis 2300 kW integrieren. Die Anlage ist komplett wärmegedämmt. Bild: Meibes
Der Querschnitt durch den „Heizungswart“ zeigt den Aufbau der hydraulischen Weiche von Meibes. Bild: Meibes
Das Modul „Hydro Fixx“ von Sinusverteiler bildet eine kompakte Einheit aus Heizungsverteiler und hydraulischer Weiche, die sich ohne weitere Verrohrung montieren lässt. Bild: Sinusverteiler
Obwohl Heizanlagen auf Volllastbetrieb ausgelegt sind, werden sie wegen der klimatischen Bedingungen meist im Teillastbetrieb gefahren. Somit kommen in den einzelnen Heiz- und Verbrauchskreisen unterschiedliche Temperaturstufen vor, was zu hydraulischen Problemen und Druckverlusten führt. Abhilfe schafft die hydraulische Weiche.
Eine hydraulische Weiche ist ein großer Behälter mit mindestens vier Anschlüssen: Jeweils ein Anschlusspaar sind für den Vor- und Rücklauf des Kesselkreises vorgesehen, die anderen beiden für den Vor- und Rücklauf der Verbraucherseite. Kessel- und Verbraucherkreis sind zwar miteinander verbunden, aber druckseitig entkoppelt, also nicht voneinander abhängig. Mittels der hydraulischen Weiche lassen sich unterschiedlich große Volumenströme in Heizungsnetzen hydraulisch voneinander trennen. Außerdem wird ein gegenseitiges Beeinflussen von Kesselkreis- und Heizkreispumpe vermieden.
Weil der größere Querschnitt zu einer geringen Strömungsgeschwindigkeit innerhalb der hydraulischen Weiche führt, lässt sich das Modul zusätzlich auch als Schlammfang nutzen. Jeder Kreis benötigt seine eigene Umwälzpumpe.
Maßgebliche Betriebszustände
Die umgewälzten Volumenströme in den Wärmeerzeuger- und Verbraucherkreisen definieren die Betriebszustände der hydraulischen Weiche. Daraus ergeben sich grundsätzlich drei unterschiedliche Betriebsformen:
- Entsprechen sich die Volumenströme von Wärmeerzeuger- (Primär-) und Verbraucherkreis (Sekundärkreis) bei gleicher Wärmemenge, befindet sich die hydraulische Weiche in einer neutralen Position.
- Benötigt der Verbraucherkreis mehr Wasser als der Erzeugerkreis zur Verfügung stellt, übernimmt die hydraulische Weiche eine ausgleichende Funktion. Dazu wird über das Modul Rücklaufwasser aus dem Verbraucherkreis dem Vorlaufwasser aus dem Wärmeerzeugerkreis zugemischt. Ein Betriebszustand, der beispielsweise bei Lufterhitzern auftritt, die auch bei Teillast einen hohen Volumenstrom benötigen.
- Benötigen Wärmeerzeuger einen Mindestvolumenstrom, z. B. solche mit geringem Wasserinhalt, ist der Volumenstrom im Wärmeerzeugerkreis größer als im Verbraucherkreis. Die Kesselkreispumpe fördert im Teillastbetrieb mehr Wasser durch den Wärmeerzeuger als die Verbraucherseite benötigt. Das Modul sorgt in diesem Fall für die notwendige Durchströmung der Wärmeerzeuger.
Hersteller entwickeln unterschiedlichste Technologien
Die Hersteller haben unterschiedliche Technologien entwickelt. Einige sollen hier im Detail vorgestellt werden.
„Heizungswart“ von Meibes – Lochböden mit besonderen Aufgaben
Die hydraulische Weiche von Meibes trägt den Namen „Heizungswart“, ist wärmegedämmt und hat im Inneren Lochböden. Sie haben die Aufgabe, Turbulenzen zu verhindern und dienen einer sauberen Temperaturschichtung bei geringer Bauhöhe. Das vom Kessel kommende Vorlaufwasser wird im Heizungswart durch einen Gleichrichter geleitet und strömt je nach Abnahmemenge entweder zu den Heizkreisen oder zum Kesselrücklauf. Die daraus resultierende hydraulische Entkopplung macht den „Heizungswart“ zur neutralen Zone für dynamische Drücke.
In die hydraulische Weiche ist zudem ein Schmutz- und Schlammabscheider integriert. Dazu befinden sich in einer Messinghülse herausnehmbare Permanentmagnete, sogenannte Magnetitabscheider. Sie ziehen Rostschlamm an, der zusammen mit anderen Schmutzpartikeln an zentraler Stelle gesammelt wird. Werden die Magnete aus der Messinghülse herausgenommen, sinken die magnetischen Partikel zu Boden und angesammelter Rost und Schlamm lassen sich über den unten befindlichen Entleerungshahn herausspülen.
Des Weiteren ist ein Luftabscheider integriert. Das vom Kessel kommende Vorlaufwasser strömt gegen eine Prallplatte und beruhigt sich anschließend im oberen Teil des „Heizungswarts“. Die mitgeführten kleinen Luftblasen können aufsteigen und sich zu größeren zusammenschließen. Auch das im Rücklauf von den Heizkreisen zurückströmende Wasser gibt Luft über die Lochböden und den Entlüftungskanal in die oben befindliche Sammelkammer ab. Dort wird die Luft kontinuierlich von einem automatischen Entlüfter nach außen abgeführt. Der „Heizungswart“ erfüllt die Funktion einer hydraulischen Weiche und ist zugleich Schlammabscheider und Entlüfter.
Angeboten wird er in unterschiedlichen Größen. Der „Heizungswart MHK“ (DN 25 - 32) bietet eine Leistungsgröße bis 70 kW und eignet sich für den Einsatz im Ein- und Mehrfamilienhausbereich. Für große Objekte bietet sich der „Heizungswart MH“ (DN 50 - 200) mit einer Leistungsgröße bis 2300 kW an. Diese am Boden stehende Anlage ist höhenverstellbar.
„Hydro Fixx“ von Sinusverteiler – Verteiler mit hydraulischer Weiche
Die Sinusverteiler GmbH bietet neben der klassischen hydraulischen Weiche mit dem „Hydro Fixx“ einen kombinierten Vor- und Rücklaufverteiler mit integrierter hydraulischer Weiche an. Die Einheit verknüpft die Vorteile der platzsparenden Heizkreisanordnung eines Kompaktverteilers mit der Wirkungsweise einer hydraulischen Weiche.
Der Verteiler kennzeichnet sich durch zwei hintereinander angeordnete und durch eine sinusförmige Wand getrennte Vor- und Rücklaufkammer aus. Beim „Hydro Fixx“ münden in diese Kammern zwei Öffnungen der darunter angeordneten hydraulischen Weiche. Diese Öffnungen liegen nahe der Enddeckel des Weichenkorpus, wodurch der gesamte Wasserinhalt der hydraulischen Weiche als Puffervolumen für längere Reaktionszeiten der Regelung beim hydraulischen Abgleich dient.
Für die Montage wird lediglich eine Verrohrung zum und vom Kessel benötigt. Zudem besteht die Anschlussmöglichkeit nach dem Tichelmann-System. Optional ist es möglich, in das waagrecht unter dem Verteiler integrierte Modul einen nach unten abgehenden Schlammfang anzuschließen. Der Schlammfang lässt sich mit einer Magnetfilterkerze ausrüsten.
Angeboten wird der „Hydro Fixx“ für einen Leistungsbereich zwischen 70 kW und 9500 kW. Hergestellt wird das Modul für den Einsatz im Haustechnikbereich bis 150 kW im Laserschweißverfahren. Für den größeren Leistungsbereich kommen Vierkantprofile zum Einsatz. Diese sind auf einen maximalen Betriebsdruck von 6 bar und eine maximale Temperatur von 110 °C ausgelegt. Wie das Unternehmen hervorhebt, ergeben sich gegenüber einer konventionellen Bauweise Vorteile in puncto Platzbedarf, Material- und Montageaufwand.
Sind Brennwertgeräte mit einer Weichenregelung mit primärseitiger Volumenstromanpassung vorhanden, lässt sich über den Heizungsverteiler eine Rücklaufanhebung vermeiden. Dazu erfasst das Modul die Anlagenvorlauftemperatur und vergleicht sie mit der Kesselvorlauftemperatur. Das ermöglicht es, auf die Volumenstromverhältnisse in der hydraulischen Weiche zu schließen und mittels Veränderung der Drehzahl der im Gerät eingebauten Pumpe zu reagieren.
„Zortström“ von Zortea – Außergewöhnliche Bauform
Die von der Zortea Gebäudetechnik GmbH entwickelte Zortström-Technologie ist ein Sammel- und Verteilsystem, das zugleich als hydraulische Weiche fungiert. In diesem Fall sorgt die spezifische behälterförmige Bauform mit rundum angeordneten Zu- und Ablaufanschlüssen für die hydraulische Entkopplung der Wasserströme. Dabei wird ein Überlagern oder gegenseitiges Absaugen durch einander beeinflussende Pumpen vermieden. Die eingesetzten drehzahlgeregelten Pumpen arbeiten in den einzelnen Kreisen mit den Förderleistungen, die dem benötigten Volumenstrom entsprechen.
Das Sammel- und Verteilsystem lässt sich sowohl an der Wand, an der Raumdecke oder auf dem Boden montieren. Der Hersteller fertigt die Anlagen grundsätzlich kundenspezifisch gemäß der erforderlichen Durchflussgröße, Wärmeleistung und Systemtemperatur. Die Technologie ermöglicht das Temperaturmanagement für mehrere unterschiedliche Temperaturstufen und eignet sich somit für größere Objekte wie etwa Mehrfamilienhäuser, Hotels und Krankenhäuser. Hinzu kommen Anlagen, die auf unterschiedlichen Wärmeerzeugern basieren, wie ein mit Erdwärme oder Solarenergie gekoppeltes Blockheizkraftwerk. Ein weiterer Einsatzbereich sind Anlagen, die unterschiedliche Systemtemperaturen auf der Abnehmerseite bedienen, beispielsweise ein Gewerbeobjekt, bei dem Büroräume, Werkstatt, Lagerhallen und Ausstellungsbereich jeweils voneinander abweichende Temperaturstufen erfordern.
Fazit
Sind unterschiedliche Wärmeerzeuger und/oder verschiedene Verbraucherkreise mit stark variierenden Volumenströmen angeschlossen, lassen sich mit einer hydraulischen Weiche hydraulische Probleme vermeiden. Somit sorgt sie für eine optimale Heizsituation und eignet sich dabei auch für komplexe Heizanlagen.
Autorin: Carola Tesche, freie Journalistin
www.sinusverteiler.de
www.meibes.de
www.zortea.at
