Reihenschaltung gemischter Heizkreise steigert Wirkungsgrade

Einsparpotentiale in der Wärmeverteilung bei Brennwertsystemen, Solaranlagen, Pufferspeichern und Wärmepumpen

Dipl.-Ing. Hans-Georg Baunach, Geschäftsführer

Durch die Hintereinanderschaltung gemischter Heizkreise werden Rücklauftemperaturen und Volumenströme gesenkt, was nicht nur zu Einsparungen bei der Pumpenarbeit führt, sondern auch zu effizienteren Wärmeübergängen bei Brennwertsystemen, Solaranlagen, Pufferspeichern und Wärmepumpen; das System bleibt dabei unter Beibehaltung des herkömmlichen Dreipunktsignals steuerbar.

Rücklauftemperatur sinkt – Brennwertnutzung steigt
Betrachten wir zunächst eine Zweikreisanlage an einem Brennwertkessel. Der Radiatorenkreis wird gleitend am Kessel betrieben, der Fußbodenkreis über einen parallel geschalteten Dreiwegemischer. Bei der klassischen Auslegung von 70/50° C im Radiatoren- und 40/30° C im Fußbodenkreis ergibt sich bei gleichmäßig verteilter Heizlast eine Rücklauftemperatur von 431/3° C.

Da die Rücklauftemperatur der Radiatoren noch oberhalb der Vorlauftemperatur der Fußbodenheizung liegt, könnte diese statt des Kesselvorlaufs mit dem Fußbodenrücklauf vermischt werden. Um aber den Mischkreis unabhängig vom Radiatorenkreis betreiben zu können, muss der Mischer auch auf den Kesselvorlauf zugreifen können.

Der Mehrwege-Mischer braucht also drei Eingänge: Einen ersten (E1) für den Kesselvorlauf (heiß), einen zweiten (E2) für den Radiatorenrücklauf (warm) und einen dritten (E3) für den Fußbodenrücklauf (kalt). Dabei mischt ein einziger Stellkörper in einem ersten Stellbereich nur E1 (heiß) und E2 (warm) zum Ausgang (A) wie ein Dreiwegemischer, in einem zweiten Stellbereich E2 (warm) und E3 (kalt). Mit einem solchen Mehrwege- Mischer können alle Temperaturen zwischen Kesselvor- (heiß) und Fußbodenrücklauf (kalt) mit nur einem Antrieb und einem Dreipunktsignal eingestellt werden. Abb.1 zeigt die Einbettung des Mehrwege-Mischers in eine komplette Zweikreisverteilung, den sogenannten rendeMIX Mehrwege-Mischverteiler.

Die Entnahme des warmen Radiatorenrücklaufes bei T2 muss natürlich vor der Rückgabe des nicht zum Mischen benötigten, kalten Fußbodenrücklaufes bei T4 erfolgen. Zwischen den beiden Knoten T2 und T4 entsteht eine Ausgleichstrecke (Durchfluss QA), welche die zum Mischen entnommene Wassermenge Q2 vom Durchfluss im Radiatoren kreis QR entkoppelt. Ist QR > Q2, so strömt die Differenz zum Kessel über (QA > 0); ist jedoch QR < Q2, so strömt die Differenz zum Radiatorenrücklauf zurück (QA < 0). Bei diesem „Wassermangel im Radiatorenrücklauf” gelangt immer nur der kältest mögliche Rücklauf in den Wärmeerzeuger zurück, Abb.2. Für das oben genannte Beispiel der beiden Heizkreise mit 70/50° C und 40/30° C ergibt sich bei gleicher Lastverteilung ein „hydraulisches Gleichgewicht” (QR = Q2 bzw. QA = 0) mit einer Rücklauftemperatur von 30° C zum Kessel. Die damit verbundene Rücklauftemperaturabsenkung steigert beim Gas-Brennwertkessel den Wirkungsgrad um knapp 5 % und beim Öl- Brennwertkessel um knapp 4,5 %, Abb.3.

Wegfall der hydraulischen Weiche Durch die beschriebene Hintereinanderschaltung beider Heizkreise wurde auch eine Steigerung der Spreizung von 262/3° C auf 40° C erreicht, was einem Faktor von 3/2 oder 1,5 entspricht. Da die Leistung des Kessels konstant geblieben ist, muss gemäß der Formel für die übertragene Wärmeleistung der Volumenstrom auf 2/3 seines ursprünglichen Wertes gesunken sein: Daher ist es auch möglich, die Zweikreisanlage ohne hydraulische Weiche an einer wandhängenden Therme zu betreiben. Das bauseitige Überströmventil „ÜV” im Radiatorenkreis ist nur dann erforderlich, wenn das Heizgerät einen sichergestellten Mindestumlauf benötigt bzw. die Installation eines solchen Ventils auch bei Einkreisanlagen vorgeschrieben ist.