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
Einspritzschaltung
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