Optimale Wasserverteilung

Die hydraulische Weiche in Kombination mit Brennwertkesseln

Wilhelm Zweers*

In der Heizungstechnik vollzieht sich seit geraumer Zeit ein grundlegender Wandel in der Beheizung von Wohn-, Geschäfts- und Gewerbebauten. Wo vor Jahren Anlagen mit Temperaturen von 90/70°C betrieben wurden, bedient man sich heute zunehmend der Brennwerttechnologie im Niedertemperaturbereich.

Aufgrund des hohen Wärmedämmstandards im Neubau liegen die heutigen Vorlauftemperaturen bei weniger als 70°C, bei Fußbodenheizungen oder anderen Flächenheizungen sogar noch niedriger. Aber auch in älteren Gebäuden mit vorhandenen Rohrsystemen und Heizkörpern können vielfach Niedertemperatur-Brennwertanlagen zur Beheizung eingesetzt werden.

Bemerkenswert ist an dieser Stelle die Tatsache, dass es gerade bei neuartigen Hochleistungskesseln im Brennwertbereich in zu sanierenden, aber auch in neu installierten Anlagen immer wieder zu Verschlammungen im Wärmeerzeuger kommt. Nicht selten führt dies zum Ausfall bis hin zur Zerstörung des Kessels. Zur Problemlösung bietet die Industrie dafür heute die Möglichkeit einer Magnetitabsonderung über Magnetfilterkerzen in der hydraulischen Weiche, sodass Lebensdauer und Funktion der Kessel gewährleistet sind (Bild 1).

Hydraulische Probleme

In den Anfängen der Brennwerttechnologie wurde zwingend darauf verwiesen, drucklose Verteiler, Überströmstrecken oder Überströmventile zu vermeiden, da diese zu einer ungewollten Rücklaufanhebung führten (Bild 2). Nach heutiger Kenntnis ist die hydraulische Weiche die einzige Alternative für die Funktion einer Heizungsanlage, sobald unterschiedlich große Wassermengen zwischen Primär- und Sekundärseite fließen (Bild 3).

Sobald eine Heizungsanlage mit zwei oder mehreren Heizkreisen ausgerüstet ist, weichen die Volumenströme von Wärmeerzeuger (kleine Wassermenge) und Abnehmerkreisläufen (große Wassermenge) aufgrund unterschiedlicher Temperaturspreizung voneinander ab. Hierdurch sind Unterversorgungen in den Abnehmerkreisläufen vorprogrammiert. Mit dem Einbau einer hydraulischen Weiche ist dieser Mangel auf einfachste Weise zu lösen. Eine Beeinflussung von Primär- zur Sekundärseite ist damit völlig ausgeschlossen.

Hydraulische Weichen werden bei wandhängenden Brennwertgeräten mit einem und mehreren Heizkreisen eingesetzt. Sie sind auch da gefordert, wo Abnehmer- und Verbraucherwassermengen größer sind als die, die der Kessel liefern kann. Bei den meisten Anlagen handelt es sich dabei um einen Heizkreis mit statischen Heizflächen (Heizkörper) und einem weiteren Heizkreis für eine Fußbodenheizung.

Bei allen Brennwertgeräten sind die Wasserumlaufmengen durch integrierte Umwälzpumpen limitiert. Im Regelfall werden auf der Sekundärseite (die beiden Heizkreise "Heizkörper" und "Fußbodenheizung") jedoch immer entschieden größere Wassermengen benötigt, sodass eine hydraulische Weiche zwangsläufig eingesetzt werden muss. Sie hat die Aufgabe, die Wasserunterversorgung der Wärmeabnehmer zu vermeiden. Die bislang negative Einstellung von hydraulischen Weichen in der Brennwerttechnologie kann bis auf wenige Ausnahmen entkräftet werden, da die ungewollte Rücklaufanhebung über die Weiche zum Brennwertgerät durch den großen Modulationsbereich des Gerätes ausgeglichen wird. Das heißt, der Brennwertkessel passt die Leistung dem Abnahmebedarf an.

Beispiel 1

Morgendliche Aufheizphase: Wasserleistung vom Brennwertgerät 1000 l/h, Bedarf auf der Abnehmerseite 1400 l/h. Hier wird über die hydraulische Weiche dem Vorlaufwasser 400 l/h Rücklaufwasser beigemischt. Somit sind hydraulische Probleme unterbunden und eine Aufheizung aller Abnehmer gewährleistet.

Beispiel 2

Sättigung der Heizkreise: 1000l/h vom Heizgerät, Abnahme der Verbraucher 750 l/h. Hier strömt zwangsläufig 250 l Vorlaufwasser über die Weiche dem Kesselrücklauf bei. Da diese Wassermenge zur Rücklaufanhebung führt, gibt ein Temperaturfühler der Regelung den Impuls, die Brennerleistung zurückzufahren. Somit ist eine Nutzung der Abgaswärme durch Kondensation gegeben.

Viele Regler von wandhängenden Brennwertkesseln geben bei steigender Rücklauftemperatur der Kesselpumpe ein Stellsignal, wodurch die Drehzahl der Pumpe verändert wird. Diese Drehzahlreduzierung verändert auch die Wasserleistung des Brennwertgerätes, sodass der Kessel weiter die Kondensationswärme der Abgase nutzen kann. Grundvoraussetzung dafür ist, dass die Rücklauftemperatur niedriger als die Taupunkttemperatur der Abgase ist. Wird dies durch die Auslegung der Systemtemperatur sichergestellt, wird ein optimaler Wirkungsgrad erreicht (Bild 4).

Mehrkesselanlagen

Eine noch größere Bedeutung als in dem zuvor geschilderten Betriebsfall kommt der hydraulischen Weiche im Einsatz bei Mehrkesselanlagen im Kleinbereich (auch Wandkessel) zu. Zum einen vermeidet sie einen taktenden Heizbetrieb (Ein, Aus, Ein, Aus usw.), zum anderen sorgt sie dafür, dass bei voneinander abweichenden Volumenströmen keine hydraulische Beeinträchtigung erfolgen kann. Für diesen speziellen Fall gibt es einen Kaskadenverteiler mit integrierter hydraulischer Weiche (Bild 5). Sie sorgt für gleiche Druckverluste aller Wärmeerzeuger und gewährleistet so optimale hydraulische Verhältnisse im Heizungssystem und den Kesselkreisläufen.

Fazit

Durch den Einsatz einer hydraulischen Weiche werden optimale Wirkungsgrade des Brennwertgerätes erreicht. Aufgrund der hydraulischen Entkopplung kann die strömende Wassermenge der Brennleistung und dem dazu gehörenden Erzeugerwirkungsgrad angepasst werden.

* Wilhelm Zweers, Prokurist bei Comfort Sinusverteiler GmbH, Wettringen

B i l d e r :   Comfort Sinusverteiler GmbH, Wettringen

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