Hydraulische Weiche

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Geschichte der Sanitär-, Heizungs-, Klima- und Solartechnik
Abkürzungen im SHK-Handwerk
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Hydraulische Weichen werden in Mehrkesselanlagen oder in Einkesselanlagen mit geringem Wasserumlaufvolumen zur Leistungsanpassung eingesetzt. Sie sollen den Wärmeerzeuger und den Wärmeverbraucher hydraulisch entkoppeln. Die Vorgänger der Weichen waren die offenen Verteiler.
Wenn die Wasserumlaufmenge des Wärmeverbrauchers größer ist als die des Heizkessels kann durch den Einbau der Weiche eine Unterversorgung der Verbraucher vermieden werden. Es wird allerdings eine zusätzliche Pumpe für den Verbraucherkreis benötigt. Die Kesselkreispumpe muss auch ausreichend groß dimensioniert sein. Erforderlich ist eine hydraulische Weiche bei Zweikreis-Anlagen (Fußbodenheizung / Heizkörper oder Anlagen mit mehreren Heizkörperkreisen), wenn kein offener Verteiler vorgesehen ist, damit die Pumpen nicht gegeneinander Arbeiten (je nach der vorhandenen hydraulischen Schaltung) und es zu Strömungsgeräuschen kommt bzw. ein vernünftiger hydraulischer Abgleich der Anlage möglich ist. Die hydraulische Weiche kann, richtig konstruiert, auch als Luftabscheider und Entschlammungbehälter eingesetzt werden.
Die Weiche ersetzt den früher üblichen offenen Verteiler.
Auch ein Pufferspeicher, wenn er technisch notwendig ist, wirkt wie eine hydraulische Weiche.
Vorteile:

- Hydraulische Entkopplung bei unterschiedlichen Volumenströmen
- Kesselkreis bzw. Wärmeerzeugerkreis verfügt immer über eine konstante Durchflussmenge
- Sanfte Regelung (hoher Wirkungsgrad, geringste Emissionen)
- Hohe Leistungsspitzen der Verbraucher möglich
- Geringer Aufwand für Regelung, preiswerte Lösung
- als Entschlammungsbehälter einsetzbar (Entschlammungsstutzen  notwendig)
- als Luftabscheider einsetzbar (Entlüfungsventil gut zugänglich montieren, evtl. nach unten ziehen)

Funktion der Weiche
Genau im Mittelpunkt (vertikal) der hydraulischen Weiche befindet sich der Nullpunkt der Heizungsanlage. Somit können zu jeder Betriebszeit unterschiedliche Volumenströme fließen, ohne dass die verschiedenen Kreisläufe voneinander hydraulisch beeinträchtigt werden.
Beim Austausch von Heizkesseln in vorhandene Rohrsysteme (Austausch von Wärmeerzeugern in Altanlagen) ist die Verringerung der neuen Kesselleistung zur vorhandenen Leistung im Regelfall bis zu 40 % geringer. Im Normalfall sind die Pumpen in Altanlagen 2 bis 3fach überdimensioniert und dadurch ist die Wassermenge in den Abnehmerkreisläufen viel zu groß.
Hier kann nur über die hydraulische Weiche ein vernünftiges Abgleichen und Verteilen der unterschiedlichen Volumenströme vorgenommen werden. Natürlich sollte die Pumpenleistung den neuen Gegebenheiten der Anlage angepasst werden.
Mit Hilfe einer mehrstufigen oder besser elektronischen Pumpe kann bei diesen Anlagen die Leistung genauestens dem Bedarf angepasst werden. Dadurch senken sich die Kosten der Elektroantriebsenergie in den meisten Fällen bis zu 70 %.
Um eine einwandfreie Funktion zu realisieren, muß die hydraulische Weiche richtig dimensioniert sein. Dies ist dann der Fall, wenn zwischen Primär- und Sekundärkreislauf praktisch kein Druckabfall auftritt. Anders ausgedrückt kann man auch sagen, die hydraulische Weiche ist dann richtig dimensioniert, wenn in der Ausgleichsleitung die Nennwassermenge mit geringer Strömungsgeschwindigkeit (bis ...0,2 m/s) strömt. Die durchströmte Querschnittsfläche bei angenommener Strömungsgeschwindigkeit, oder die Strömungsgeschwindigkeit bei gegebener Querschnittsfläche kann mit folgender Gleichung berechnet werden:
V(Punkt) = Volumenstrom der Umwälzpumpe/Kesselkreispumpe (m3/h)
w = Strömungsgeschwindigkeit des Wassers in der hydr. Weiche (m/s)
A = Durchströmte Querschnittsfläche (m2)
Volumenstrom Kesselleistung
ca. Abmessungen
 
deltat = 15 K
D
KV/HV
(m3/h)
(kW)
(mm)
KR/HR
4,0
70
100
Rp 1 ½
5,2
90
110
Rp 1 ½
5,7
100
120
Rp 1 ½
6,8
120
130
Rp 1 ½
8,6
150
150
DN 65
10,3
180
160
DN 65
13,0
250
180
DN 80
17,1
300
200
DN 100
20,0
350
220
DN 100
22,9
400
233
DN 100
25,1
440
243
DN 100
28,6
500
260
DN 100
30,3
530
270
DN 100
34,3
600
285
DN 125
Eine eventuelle Überdimensionierung wird sich für das System niemals negativ auswirken.
Betriebszustände in der Hydraulischen Weiche
mprim= msek
mprim> msek
mprim< msek

Der Volumenstrom des Primärkreises
(Erzeugerkreises) und der des Sekundärkreises (Verbraucherkreises) sind gleich groß.

 

Der Volumenstrom des Primärkreises
ist größer als der des Sekundärkreises
– die Rücklauftemperatur im Primärkreis
steigt an.

 

Der Volumenstrom des Primärkreises
ist kleiner als der des Sekundärkreises
– der Vorlauf des Sekundärkreises ist
kälter als der des Primärkreises, da ihm
in der Weiche kaltes Rücklaufwasser beigemischt wird.
Quelle: Uponor GmbH
Die Hersteller unterscheiden bei den hydraulischen Weichen zwischen Typ I und Typ II. Der Unterschied liegt im Kesselanschluss. So werden beim Typ I die Kesselanschlüsse vor der hydraulischen Weiche zusammengezogen, beim Typ II hingegen wird jeder Wärmeversorger einzeln an die Weiche angeschlossen.
Verteiler-Weiche
Quelle: COMFORT-SINUSVERTEILER GmbH
Auch in diesem Segment gibt es Lösungen, die bei Platzmangel oder zur Minimierung der Montagekosten eingesetzt werden können. Diese Verteilerweichen sind für alle Brennwertgeräte und Pumpenbaugruppen geeignet. Hier entfällt die Verrohrung zwischen Verteiler und Weiche.
 
Wie funktioniert eine hydraulische Weiche
Brennwert + Hydraulische Weiche

Die Weiche nicht nur für die Hydraulik

Hydraulische Schaltungen bei Brennwertkesseln
Einsatz von Mischventilen
hydraulische Weiche - Luftabscheider - Schmutzfänger
3 in 1 - Meibes
3 in 1 - Spirotech

hydraulische Weiche
Quelle:. Zortea Gebäudetechnik GmbH

ZORTEA-Weiche
Die Zortea-Weiche ist eine hydraulische Weiche mit besonderen Merkmalen gegenüber den handelsüblichen Weichen. Die zwei Rohre haben inliegend je einen Schlitz entsprechend der notwendigen Durchflussmengen für den Ausgleich. Bei unausgeglichenen Druckverhältnissen zwischen Energieerzeuger und Abnehmer quillt das Wasser heraus oder es wird angesaugt. Durch den geraden Durchfluss in den beiden Rohren ergeben sich keine Turbolenzen. Die Trennung der Vor- und Rücklauftemperaturen wird um vieles verbessert.

  • Ideal für Brennwertkessel und Kaskadenschaltungen
  • Höchstmögliche Trennung von Vor- und Rücklauf
  • Widerstandsloser Durchfluss
  • Volumenstromausgleich durch Überquellen oder Ansaugen
  • Keine Strömungswirbel

Eine andere Art der hydraulischen Verteilung - ZORTSTRÖM®-Technologie
flacher Verteiler
Deckenverteiler
Quelle:. Zortea Gebäudetechnik GmbH
Beim Sammeln und Verteilen von Wärme und Kälte bestehen hohe Anforderungen. Vor allen Dingen wenn unterschiedliche Temperaturen transportiert und mehrere Wärme- bzw. Kältequellen berücksichtigt werden müssen.
Dieses System hat folgende Vorteile:

- Schnelle, flexible Planung
- Unkomplizierte Ausführung
- Einwandfrei funktionierende Hydraulik
- Problemloses Zusammenspiel der einzelnen Wärmeerzeuger/Abnehmer(keine hydraulischen Blockaden)
- Einfache Rohrführung im Heizraum
- Minimale Betriebsunterbrechung bei Renovierung der Heizanlage
- Minimaler Energieverbrauch
- Nutzung bestehender Wärmequellen und Abnehmer dank innovativer Kombinationsmöglichkeiten
- Tiefe Rücklauftemperaturen bei Brennwertkessel und Fernheizungen
- Optimale Ausschöpfung der Potenziale im Gesamtsystem
- Geringer Stromverbrauch der Pumpen Platzsparend
- Flexible Montage - an der Wand, an der Decke, auf dem Boden, um die Ecke speziell bei Sanierungskonzepten
- Geringer Platzverbrauch - sprich enormer Platzgewinn
- Niedrige Planungskosten dank einfachem Konzept
- Zukunftssicheres, ausbaubares System
- Sanierung von Heizzentralen ohne störende Betriebsunterbrechung
- Energieeinsparung dank optimaler Energienutzung

ZORTSTRÖM®-Technologie - Planungsmappe

Kaskadenverteiler
Quelle:. Zortea Gebäudetechnik GmbH
Kaskadenverteiler
Durch die Kaskadenanordnung des "Multi" lassen sich die verschiedenen Heiz- und Kühlkreise gut einbinden, sodass am Ende sehr niedrige Temperaturen erreicht werden.
 


ZORTSTRÖM®-Technologie für den Heiz- und Kühlbereich
Quelle:. Zortea Gebäudetechnik GmbH

Kostensenkung außerdem in vielen anderen Bereichen:

- dank Einsparungen im Bereich Elektroplanung und Elektroinstallation (Elektronik-Schaltschränke)
- dank Einsparung von Regel- und Umschaltventilen (mechanisch, elektrisch, mikroelektrisch), von Mischer und Elektronik (für Rücklaufanhebung), von hydraulischen Weichen mit Isolierung
- dank kleinerer Pumpen (Richtwert 1 Watt/kW Heizlast)
- dank Verzicht auf zusätzliche Schieber und Flanschen, auf Mengenregler und Strangventile usw.

Das Sammel- und Verteilzentrum "Multi" für Heizungs- und Kühlanlagen wurde durch eine integrierte Pufferfunktion mit Gleitschichtraum® erweitert.

  • Volle Nutzung der angebotenen Wärme, durch stufenweise Abgabe in verschiedenen Temperaturen
  • Hohe Nutzung der angebotenen Energie
  • Tiefste Rücklauftemperatur für die
    Nah- und Fernwärmeversorgung
  • Hohe Wärmetransportleistung der
    Fernleitungen, durch die zu erreichende sehr große Temperaturdifferenz
  • Vergrösserung der Leistungsfähigkeit
    bestehender Fernheizanlagen

Zusätzliche Vorteile bei integrierter
Pufferfunktion mit Gleitschichtraum®

    • Kein Takten - Effizienzsteigerung und
      verlängerte Lebensdauer der
      Energieerzeuger
    • Einfacher Aufbau
    • Einfache Regelung

 


Anlagenschema der ZORTSTRÖM®-Technologie mit Puffer- und Gleitschichtraum®
Quelle:. Zortea Gebäudetechnik GmbH

Eine andere Art der hydraulischen Verteilung
Spezialisten für das Sammeln und Verteilen von Wärme und Kälte
ZORTSTROEM-SYSTEM-Anlagen
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