Hydraulische Grundschaltungen
Heizungs- und Kühlsysteme
für
die Praxis und den Unterricht
Geschichte der Sanitär-, Heizungs-, Klima- und Solartechnik
Abkürzungen im SHK-Handwerk
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Durchfluss- und Mischregelung

Zur Durchflussregelung (mengenvariabel) und zur Mischregelung (mengenkonstant) gibt es jeweils zwei hydraulische Grundschaltungen.

Das gewählte Stellglied (Durchgangsventil oder Drei-Wegemischer) und die Anordnung der Pumpe entscheidet, ob es sich um eine Misch- oder Mengenregelung in Bezug auf den Heizkreis handelt.


Eine typische Mengenregelung (Durchflussregelung) arbeitet mit dem Öffnen oder Schließen des Durchgangsventils und dabei ändert sich im gesamten Kreislauf der Volumenstrom. Anstelle eines Durchgangsventils kann ein Verteilventil (Drei-Wegeventil) oder ein Mischventil verwendet werdenen.

   
Volumenstrom wird verändert bei konstanter Temperatur
> mengenvariabler Betrieb
> Durchflussregelung

Bei der Durchflussregelung (mengenvariable Kreise) sind dies:

 

Drosselschaltung

Wird das Ventil verstellt, beeinflusst dies den Volumenstrom sowohl im Wärmeerzeuger- wie im Heizkreis. Überall ergeben sich starke Schwankungen der Druckverhältnisse.

Eigenschaften:
• tiefe Rücklauftemperatur im Teillastbetrieb
• variabler Volumenstrom in der ganzen Anlage
• beim Anfahren zeitliche Verzögerung der Eintrittstemperatur in den Wärmeverbraucher (Totzeit - je nach Länge und Abkühlung der Rohre)
• bei geschlossenem Ventil kann die Pumpe überhitzen (Einsatz drehzahlgeregelter Pumpen)

Einsatz:
• Lufterwärmer ohne Einfriergefahr
• Luftkühler mit Entfeuchtung
• Fernheizungsanschluss (direkt oder mit Wärmeübertrager)
• Speicherladung und Speicherentladung
• Anlagen mit Kondensationskessel

 

Umlenkschaltung

Der heiße Wärmeerzeugervorlauf wird je nach Ventilstellung zwischen Heizkreis und Bypass verteilt. Die Leistung im Wärmeverbraucher wird über den Durchfluss gesteuert. Der Temperaturabfall am Wärmeverbraucher steigt mit sinkendem Durchfluss.

Bei geschlossenem Ventil erreicht der Kesselrücklauf annähernd die Temperatur des Kesselvorlaufs.

Eigenschaften:
• variabler Durchfluss im Verbraucherkreis
• konstanter Durchfluss und Druck im Wärmeerzeugerkreis (vorteilhaft bei Anlagen mit mehreren Gruppen)
• mittlere bis hohe Temperatur im Wärmeerzeugerrücklauf
• beim Anfahren Vorlauftemperatur vom Wärmeerzeuger mit wenig Verzögerung am Heizkreis (sofern das Stellglied genügend nahe beim Verbraucher ist)

Einsatz:
• Luftkühler mit Entfeuchtung
• Lufterwärmer ohne Einfriergefahr
• Wärmerückgewinnungssysteme
• Trinkwasserwassererwärmung
• nicht geeignet für Anlagen mit Fernwärmeversorgung (hohe Rücklauftemperatur)

   
Bei der Mengen- oder Drosselschaltung wird nur eine Pumpe benötigt, auch wenn mehrere Stellglieder vorhanden sind. Aber schon bei kleinen Verstellungen eines Stellgliedes werden die Strömungsverhältnisse im gesamten Rohrnetz beeinflusst. Es müssen alle übrigen Stellglieder neu eingestellt werden. Da sich aber Mit dem Volumenstrom ändert sich auch die Strömungsgeschwindigkeit und das Zeitverhalten, dadurch ist keine optimale Betriebsweise der Regeleinrichtung möglich.
 
Direktschaltung

Bei dieser Schaltung ist im Heizkreis kein Regelventil eingebaut. Es erfolgt also keine Leistungsanpassung - die Energieabgabe erfolgt ungeregelt. Die Schaltung wird in der Trinkwassererwärmung eingesetzt. Die Ladepumpe wird über einen Thermostaten ein- und ausgeschaltet.

Eine Mischregelung kann mit einer niedrigen Systemtemperatur gefahren werden und dadurch sind die Wärmeverluste gering. Die Strömungsgeschwindigkeit und die Wärmeabgabe im Heizkreis verändern sich nicht. Das wirkt sich positiv auf die Regelungstechnik aus.
Bei der Mischregelung (mengenkonstante Kreise) sind dies:

Temperatur wird verändert bei konstantem Volumenstrom

 

Beimischschaltung

Ein Dreiweg-Stellglied unterteilt die ganze Schaltung in Primär- oder Wärmeerzeugerkreis und Sekundär- oder Heizkreiskreis. Heißes Wärmeerzeugerwasser und abgekühltes Heizkreis-Rücklaufwasser werden gemischt, um die gewünschte Vorlauftemperatur in den Heizkreis zu steuern und damit dessen Leistung zu bestimmen.

Eigenschaften
• tiefe Rücklauftemperatur bei kleiner Last
• variabler Volumenstrom im Wärmeerzeugerkreis
• konstanter Volumenstrom mit variabler Temperatur im Heizkreiskreis
• gleichmässige Temperaturverteilung über dem Wärmeverbraucher
• geringe Einfriergefahr bei Lufterwärmern
Die Schaltung ist nicht geeignet für Anlagen mit Distanzen über 20 m zwischen Bypass und Regel-Fühler: Die lange Transportzeit (Totzeit) erschwert die Regelaufgabe wesentlich.

Einsatz:
• Regelung von Heizkörper-Heizungen
• Lufterwärmer mit Einfriergefahr
• Anlagen mit Niedertemperatur-Wärmeerzeugern oder Wärmepumpen

 

Beimischschaltung mit fester Vormischung

Ein Dreiweg-Stellglied unterteilt auch hier die ganze Schaltung in Primär- oder Wärmeerzeugerkreis und Sekundär- oder Heizkreiskreis.

Zusätzlich wird durch die feste Vormischung immer ein bestimmter Anteil abgekühltes Rücklaufwasser dem Vorlauf beigemischt. Dies ist dann sinnvoll, wenn die gewünschte Vorlauftemperatur zum Heizkreis im Auslegezustand um einiges tiefer liegt, als die vom
Wärmeerzeuger angelieferte Vorlauftemperatur. So wird erreicht, dass das Dreiweg-Stellglied über den gesamten Stellbereich (zu ... voll offen) arbeitet.

Eigenschaften:
• tiefe Rücklauftemperatur bei kleiner Last
• variabler Volumenstrom im Wärmeerzeugerkreis
• konstanter Volumenstrom mit variabler Temperatur im Heizkreiskreis
Die Schaltung ist nicht geeignet für Anlagen mit Distanzen über 20 m zwischen Bypass und Regel-Fühler: Die lange Transportzeit (Totzeit) erschwert die Regelaufgabe wesentlich.

Einsatz:
• Verbraucherkreise, mit tieferer Vorlauftemperatur als der Wärmeerzeugervorlauf
• Regelung von Fussbodenheizungen und Heizkörper-Heizungen, Anlagen mit Niedertemperatur-Wärmeerzeugern oder -Wärmepumpen


Bei der Einspritzschaltung ist die Wasserumlaufmenge im Gegensatz zur Mengen- und Drosselschaltung im Wärmeerzeuger- und Heizkreis immer konstant. Dazu wird für jeden Kreis eine Pumpen benötigt. Bei dieser Schaltung steht ständig heißes Wasser an, dadurch gibt es keine Totzeiten.

Einspritzschaltung mit Dreiwegventil

Die Pumpe unten sorgt für den Druck im Wärmeerzeugerkreis, inklusive dem Druckabfall über dem Stellglied. Die Pumpe oben sorgt für den Druck im Heizkreis.

Die Wärmeerzeugerpumpe spritzt je nach Stellung des Dreiwegventils mehr oder weniger heißes Vorlaufwasser in den Heizkreis ein. Dieses wird mit abgekühltem Heizkreis-Rücklaufwasser gemischt, welches von der Heizkreispumpe über den Bypass angesaugt wird. Im Heizkreiskreis erhält man einen konstanten Volumenstrom mit variabler Temperatur.

Eigenschaften:
• konstanter Durchfluss, sowohl im Wärmeerzeugerkreis wie auch im Heizkreis
• relativ hohe Rücklauftemperatur (entspricht bei Last = 0% dem Wärmeerzeuger-Vorlauf und bei Last = 100% dem Heizkreis-Rücklauf)
• gleichmässige Temperaturverteilung über dem Heizkreis
• geringe Einfriergefahr bei Lufterwärmern

Einsatz:
• Radiator- und Fussboden-Heizungen
• Lufterwärmer mit Einfriergefahr
• Luftkühler ohne geregelte Entfeuchtung
• Speicherladung
• nicht geeignet für Anlagen mit Fernwärmeversorung (hohe Rücklauftemperatur)

 

Einspritzschaltung mit Durchgangsventil

Durch die Pumpe im Wärmeerzeugerkreis wird – je nach Stellung des Durchgangsventils (im Kesselvor- oder Rücklauf) – mehr oder weniger heißes Vorlaufwasser in den Heizkreis eingespritzt.

Durch diese Schaltung erhält man im Heizkreis einen konstanten Volumenstrom mit variabler Temperatur. Im Wärmeerzeugerkreis hingegen ergeben sich grosse Änderungen von Volumenstrom und Druck, was bei Anlagen mit mehreren Gruppen berücksichtigt werden muss.

Eigenschaften:
• relativ tiefe Rücklauftemperatur (kalt > Verbraucher-Rücklauftemperatur bei 100 % Last)
• gleichmässige Temperaturverteilung über dem Wärmeverbraucher
• geringe Einfriergefahr bei Lufterwärmern
• bei geschlossenem Ventil kann die Pumpe im Wärmeerzeugerkreis überhitzen (Einsatz drehzahlgeregelter Pumpen)

Einsatz:
• Wärmespeicher und Wärmepumpen
• Niedertemperatur-Kesselanlagen (Brennwert-Kessel, kondensierende Kessel)
• direkte Fernheizungsanschlüsse
• nicht geeignet für Luftkühler mit Entfeuchtungsregelung

 

Beimischer
 
Stranganschlüsse (Vergleich)
Quelle: Laing - ITT Lowara Deutschland GmbH
Mit der Laing-Systemanbindung können ohne eine neue Steigleitungen und ohne Mischer am Kessel eine Flächenheizung (Fußboden-, Wand-, Decken- und Freiflächenheizungen) realisiert werden.
Der Einbau direkt im Wohnbereich garantiert einen höheren Komfort durch eine individuelle Regelbarkeit jeder einzelnen Station. Es sind keine aufwändige Umbaumaßnahmen für eine zweite neue Steigleitung durch das komplette Gebäude (z.B. bei nachträglichem Einbau bei einer Renovierung) notwendig. Mit diesen regelbaren Wohnungsstationen können vorhandene Stranganschlüsse (Einzelräume, Etagen- bzw. Wohnungsanschlüsse) in der Altbausanierung ohne Probleme .... > mehr

 

 

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VDMA 24199 - 2005 - Regelungstechnische Anforderungen an die Hydraulik bei Planung und Ausführung von Heizungs- , Kälte-, Trinkwasser- und Raumlufttechnischen Anlagen
Energieeffiziente Pumpensysteme - VDMA-Einheitsblatt Entwurf Dezember 2009
Mehrstufiger Temperaturab- und -aufbau - Zortström - Stufenschaltung
Hydraulikschemen - Solarbayer
Heizungsregelungen + Einfache UVR 6 1-3 - TA (Technische Alternative)
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