Hydraulische Schaltungen

Zur Durchflussregelung bzw. Mengenregelung (mengenvariabel) und zur Mischregelung (mengenkonstant) gibt es jeweils hydraulische Grundschaltungen. Das gewählte Stellglied (Durchgangsventil oder Drei-Wegemischer) und die Anordnung der Pumpe entscheidet, ob es sich um eine Mischregelung oder Mengenregelung in Bezug auf den Heiz- bzw. Kühlkreis handelt.

Mengenregelung

Der Volumenstrom wird  bei konstanter Temperaturverändert
> mengenvariabler Betrieb (Drosselschaltung)
> Durchflussregelung (Umlenkschaltung)

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.

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Mischregelung

Eine kann mit einer niedrigen Systemtemperatur gefahren werden und dadurch sind die Wärmeverluste gering. Die Strömungsgeschwindigkeit und die Wärmeabgabe im Heizkreis verändern sich nicht. Die Temperatur wird  bei konstantem Volumenstrom verändert.

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