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OldBo
05.04.2019
Hydraulische Weichen werden in Mehrkesselanlagen oder in Einkesselanlagen mit geringem Wasserumlaufvolumen zur Leistungsanpassung eingesetzt. Sie sollen den Wärmeerzeuger und den Wärmeverbraucher hydraulisch entkoppeln.
hydraulische Weiche
 hydraulische Weiche
3 Funktionen in einem Bauteil
 3 Funktionen in einem Bauteil
Quelle: Spirotech
Einbindung Hydraulische Weiche (Typ I) in eine Zweikesselanlage
 Einbindung Hydraulische Weiche (Typ I) in eine Zweikesselanlage
Quelle: Uponor GmbH
Betriebszustände in der Hydraulischen Weiche
 Betriebszustände in der Hydraulischen Weiche
Quelle: Bosy
Betriebszustände in der Hydraulischen Weiche
 Betriebszustände in der Hydraulischen Weiche
Quelle: Uponor GmbH

Hydraulische Weichen werden in Mehrkesselanlagen oder in Einkesselanlagen mit geringem Wasserumlaufvolumen zur Leistungsanpassung eingesetzt. Sie sollen den Wärmeerzeuger und den Wärmeverbraucher hydraulisch entkoppeln.

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 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 wirkt wie eine hydraulische Weiche.

Vorteile:

- Hydraulische Entkopplung bei unterschiedlichen Volumenströmen
- Kesselkreis 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 %.

Bei der Dimensionierung von hydraulischen Weichen ist bei Volllastbetrieb eine mittlere Fließgeschwindigkeit von max. 0,2 m/s nicht zu überschreiten.

Eine eventuelle Überdimensionierung wird sich für das System niemals negativ auswirken.

Betriebszustände in der Hydraulischen Weiche

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

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

mprim < msek
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.

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.

Dimensionierung von hydraulischen Weichen
Hydraulische Weiche
 Hydraulische Weiche

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.
Zortea-Weiche
Zortea-Weiche
 Zortea-Weiche
Quelle: Zortea Gebäudetechnik GmbH
Zortea-Weiche-Funktion
 Zortea-Weiche-Funktion
Quelle: Zortea Gebäudetechnik GmbH

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
Hydraulische Multifunktions-Weiche
Hydraulische Multifunktions-Weiche
 Hydraulische Multifunktions-Weiche
Quelle: CALEFFI ARMATUREN GmbH
Entschlammungsvorgang
 Entschlammungsvorgang
Quelle: CALEFFI ARMATUREN GmbH

Die hydraulische Multifunktions-Weiche erfüllt verschiedene Funktionen in Heizungs- und Kühlanlagen in einem Bauteil. Zur Ausstattung gehört außerdem ein im Warmverfahren vorgeformte Dämmschalenisolierung zum perfekten Schutz gegen Wärme- bzw. Kälteverluste.

Die Multifunktions-Weiche beinhaltet folgende Funktionen:

  • Hydraulische Trennung Der Wärmeerzeuger bzw. Kälteerzeuger wird vom Heiz- bzw. Kühlkreis hydraulische entkoppelt.
  • Luftabscheidung Durch die Vergrößerung des Querschnitts verringert sich die Strömungsgeschwindigkeit, und im Netz aus technischen Polymeren entstehen wirbelartige Bewegungen, die die Lösung der Mikroblasen begünstigen. Die Blasen verbinden sich, werden größer, steigen dadurch in den oberen Bereich der Weiche und können durch den automatischen Schwimmentlüfter abgeschieden werden.
  • Schlammabscheidung Der Schlammabscheider ermöglicht das Abscheiden und Sammeln der in den Kreisläufen befindlichen Verunreinigungen (z. B. Magnetitschlamm, Rostteilchen), die auf die Oberfläche des inneren Elements treffen und somit aufgefangen werden.
  • Entfernung magnetischer Partikel Ein entsprechendes magnetisches System (patentiert) reinigt das Wasser von eventuell enthaltenen ferromagnetischen (eisenhaltigen) Partikeln. Diese werden im Sammelbereich zurückgehalten und können somit nicht mehr in den Umlauf kommen.

Entlüftungselement Im oberen Teil der Weiche befindet sich ein Entlüftungselement, das die Abscheidung der in der Anlage vorhandenen Luftpartikel bis zur Größe von Mikroblasen ermöglicht. Die Entlüftung erfolgt schließlich über den automatischen Schwimmentlüfter, der am oberen Ende der Multifunktions-Weiche eingebaut ist.

Schlammabscheider Eine weitere Funktion der hydraulischen Multifunktions-Weiche wird von dem in der Armatur befindlichen Schlammabscheider durchgeführt. Dieser ermöglicht das Abscheiden und Auffangen der in der Anlage vorhandenen Schmutzteilchen. Letztere werden durch das im unteren Teil befindliche Ventil beseitigt, das an eine Ablassleitung anschließbar ist (kann während Anlagenbetrieb geöffnet werden).

Magnetclip Der im unteren Bereich der Vorrichtung positionierte Magnetclip ermöglicht eine wirksamere Abscheidung und Sammlung ferromagnetischer (eisenhaltiger) Verunreinigungen. Diese werden durch das starke Magnetfeld, das die im Außenring eingesetzten Magnete erzeugen, im Gehäuse der Weiche zurückgehalten. Der Magnetclip lässt sich außerdem vom Gehäuse abziehen, um die abgelagerten Verunreinigungen auch bei laufender Anlage abzuscheiden. Der außen am Gehäuse der Weiche angebrachte Magnetring ändert nicht dessen hydraulische Eigenschaften.

Entschlammung Zur Ausführung der Entschlammung ist es ausreichend, den Clip (A) zu entfernen, in dem sich die Magnete befinden, welche in der Phase der Schlammabscheidung die ferromagnetischen (eisenhaltigen) Verunreinigungen zurückgehalten haben. Anschließend ist für die Entschlammung der Absperr-Kugelhahn (B) mit dem vorgesehenen Schlüssel (C) zu öffnen.

Verteilerweiche
Verteilerweiche Sinus HydroFixx
 Verteilerweiche Sinus HydroFixx
Quelle: SINUSVERTEILER GmbH
Verteiler mit integrierter Weiche
 Verteiler mit integrierter Weiche
Quelle: SINUSVERTEILER GmbH
Sepcoll - Verteiler mit hydraulischer Weiche - Abgänge 3+1 für Heizungs- und Klimaanlagen
 Sepcoll - Verteiler mit hydraulischer Weiche - Abgänge 3+1 für Heizungs- und Klimaanlagen
Quelle: CALEFFI ARMATUREN GmbH
Sepcoll - Verteiler mit hydraulischer Weiche - Aufbau und Prinzip
 Sepcoll - Verteiler mit hydraulischer Weiche - Aufbau und Prinzip
Quelle: SINUSVERTEILER GmbH

Die Verteilerweiche "Sinus HydroFixx" vereint die platzsparende Heizkreisanordnung eines Kompaktverteilers mit der Wirkungsweise einer Hydraulischen Weiche. Hier sind zwei hintereinander angeordnete und durch eine sinusförmige Wand getrennte Vor­ und Rücklaufkammer vorhanden. Dabei münden in diese Kammern zwei Öffnungen der darunter angeordneten Hydraulischen Weiche. Diese Öffnungen liegen nahe der Enddeckel des Weichenkorpus, wodurch der gesamte Wasserinhalt der Hydraulischen Weiche als Puffervolumen für längere Reaktionszeiten der Regelung beim hydraulischen Abgleich dient.

Heutzutage ist es nicht mehr zwingend erforderlich, die Hydraulische Weiche senkrecht anzuordnen, da dort die Kraftfelder (Auftriebs­ und Gravtationskraft) aufgrund der gewollten Beimischung gegen die Strömungskraft nicht wirken können. Auf eine Temperaturschichtung in der Weiche wird kein Wert gelegt, da bei dem Einsatz von Brennwertkesseln generell dem Sekundär­Vorlauf ein Teil des Rücklaufwassers beigemischt wird, um die Kesselrücklauftemperaturniedrig zu halten (zwecks Ausnutzung des Kondensationseffekts). Deshalb kann eine Weiche auch waagerecht eingebaut werden, ohne die Hauptfunktion des hydraulischen Entkoppelns zu mindern.

Wichtig für einen reibungslosen Betrieb des Sinus HydroFixx ist eine anforderungspezifische Dimensionierung der Grundkörper sowie die richtige Platzierung der Ein­ und Austrittsöffnugen zwischen Weiche und Verteiler. Die integrierte Weiche wird wie eine senkrechte Hydraulische Weiche so ausgelegt, dass in ihr laminare Strömungsverhältnisse herrschen. Das heißt, dass die Querschnittsfläche der Weiche ein Mehrfaches so groß ist wie der Zuleitungsquerschnitt. Werden bei der Auslegung die genannten Kriterien beachtet, ist ein problemloser Betrieb der Heizungsanlage und eine funktionierende Hydraulik gewährleistet.

Die Weiche ist aufgrund der niedrigen Strömungsgeschwindigkeit die ideale Stelle zur Entschlammung und Magnetitabscheidung. Der Hersteller bietet Magnetitfilterkerzen an, die dort eingesetzt werden können.


Die Verteilerweiche "SEPCOLL" verfügt über einen Bereich mit geringem Druckverlust,der dafür sorgt, dass der primäre Heizkreis und die sekundären Heizkreise, die an diesem Bereich angeschlossen sind, hydraulisch unabhängig voneinander arbeiten (hydraulische Trennung). Die Strömung innerhalb des einen Heizkreises wirkt sich nicht auf die Strömung innerhalb des anderen Heizkreises aus, wenn der Druckverlust in dem gemeinsamen Abschnitt zu vernachlässigen ist. In diesem Fall sind die Durchflussmengen, die durch den jeweiligen Heizkreis strömen, ausschließlich durch die Charakteristik der Pumpen bedingt und ein wechselseitiger Einfluss wird aufgrund des Anschlusses in Reihe verhindert.

Die Weiche ist aufgrund der niedrigen Strömungsgeschwindigkeit die ideale Stelle zur Entschlammung und Magnetitabscheidung. Der Hersteller bietet ein Magnet an, der an dem Anschluss der Entlüftung eingesetzt werden kann.

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Lupo1 schrieb: Hallo, es gibt einen schmalen hohen Hygienespeicher, suche hier nach Solimpeks 300 oder 500. Habe mich mit dem Thema WW Speicher zu unserer WP tiefer beschäftigt. Anfänglich hatte ich in unserer Planung...
ThomasShmitt schrieb: Naja ist beides. Das Thermometer misst die Temperatur und zeigt sie dir an und danach regelt dann das Thermostat. Bzgl. Effizient wird sich das bei einer Gasetagenheizung nicht viel tun, aber du könntest...
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