Heizkreis

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Schema eines einfachen Heizkreises. Es kann sich günstig auf die Lebensdauer der Pumpe auswirken, wenn diese im kälteren Rücklauf, statt -wie hier- im Vorlauf angeordnet wird.

Als Heizkreis, Heizkreislauf oder Heizungskreislauf bezeichnet man in der Heiztechnik das Rohrleitungssystem zur Verteilung des in einer Warmwasserheizung erwärmten Wassers.

Schwerkraftheizungen bestehen aus einem drucklosen Heizungskreislauf (offenes System) mit großen Rohrdurchmessern, in denen das im Wärmetauscher (Heizkessel, Pufferspeicher, Fernwärmeübergabestelle) erwärmte Wasser (Wärmeträgermedium) durch den Einfluß der Schwerkraft aufsteigt. An den Heizflächen (Heizkörper bzw. Radiatoren, Flächenheizungen, Heizlüfter) gibt das heiße Wasser Wärmeenergie an die Umgebung ab und sinkt abgekühlt selbsttätig wieder zum Wärmetauscher zurück. Das durchs Erwärmen vergrösserte Wasservolumen wurde früher meist von einem offener Behälter am höchsten Punkt der Anlage aufgenommen. Um den Eintrag von Sauerstoff in den Heizkreislauf zu vermeiden, werden heute stattdessen geschlossene Membranausgleichsgefäß für den Druckausgleich bevorzugt.[1]

Pumpenheizungen sind deutlich einfacher herzustellen. Eine Umwälzpumpe transportiert die Wärmeenergie auch über längere waagerechte oder verzweigte Abschnitte sowie durch Rohre mit kleinem Durchmesser zu den Heizflächen.

Der Weg vom Heizkessel zu den Heizkörpern wird dabei als Vorlauf bezeichnet; der Weg von den Heizkörpern zum Kessel als Rücklauf. Die Temperaturdifferenz zwischen Vor- und Rücklauf wird als Spreizung bezeichnet.

… Spreizung von Vor- zu Rücklauf
Vorlauftemperatur
… Rücklauftemperatur

Werden die Anschlussleitungen so verlegt, dass der gemeinsame Leitungsweg der Vorlauf- und Rücklaufrohre für jeden einzelnen Heizkörper (oder anderen Abnehmer) in etwa gleich lang ist, spricht man von einem Tichelmann-System.

Wenn Vor- und Rücklauf durch einen Dreiwegemischer oder eine hydraulische Weiche verbunden werden (kurzgeschlossen werden), so wird der kesselnähere Teil des Kreislaufs auch Kesselkreis genannt. Heizkreis bezeichnet dann nur noch den verbleibenden Teil des Kreislaufs. Entsprechend wird dann zwischen Kesselvorlauf und Heizungsvorlauf unterschieden. Der Kesselvorlauf hat immer eine höhere Temperatur als der Heizungsvorlauf. Die Kurzschlußleitung wird auch als Stichleitung oder Bypass bezeichnet.

Befüllung, Entleerung und Entlüftung[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

An den höchstgelegenen Stellen des Heizkreislaufs werden Entlüftungsmöglichkeiten vorgesehen. Die Befüllung wird durch Verwendung von automatischen Entlüftungsventilen vereinfacht, durch welche auch während des Betriebs der Anlage noch Luft entweichen kann. Da Automatikentlüfter im Laufe der Zeit eine leichte Undichtigkeit entwickeln können, verfügen sie meist über lose aufgeschraubte Stopfen oder Kappen, um die Ventile verschließen zu können. Diese Ventile werden dann nur noch beim Befüllen der Anlage geöffnet.

Vor der Befüllung ist eine Spülung der neuen oder geänderten Anlagenteilen erforderlich. Zu diesem Zweck müssen an ausreichend vielen Stellen Befüll- und Auslaufventile in einer Nennweite vorgesehen werden, die den erforderlichen Durchfluss zulässt.

Wenn das Gebäude im Winter nicht beheizt und die Anlage außer Betrieb genommen werden soll, muss das Einfrieren durch das Ablassen des Füllwassers verhindert werden. Auch um das Wasser zu Reparaturzwecken aus Anlagenteilen ablassen zu können, sollten an den tiefstgelegenen Punkten des Heizkreises Entleerungsmöglichkeiten vorgesehen werden. Wenn die Befüllventile entsprechend positioniert werden, können sie zugleich zur Entleerung dienen.

Steig- bzw. Anschlussleitungen werden üblicherweise oberhalb des Kessels bzw. oberhalb des Heizungsverteilers mit Absperrventilen in Vor- und Rücklauf versehen, damit bei Reparaturen im Kesselkreis oder in einem einzelnen Strang nicht das Füllwasser der gesamten Anlage abgelassen werden muss.

Um tieferliegende entleerte Rohrleitungen nach Beendigung der Arbeiten wieder füllen zu können, ohne höherliegenden Anlagenteile anschließend komplett entlüften zu müssen, können Absperrventile mit kleinen integrierten Entlüftungsventilen verwendet werden. (Sofern an geeigneter Stelle Verschraubungen vorhanden sind, kann die Entlüftung alternativ auch durch das Lösen der Verschraubungen erfolgen.)

Falls im Heizkreislauf Rohrschleifen ohne Entlüftungsmöglichkeit an höchstgelegener Stelle enthalten sind, muss die enthaltene Luft durch einen ausreichend starken Flüssigkeitsstrom ausgespült werden. Dies wird wesentlich erleichtert, wenn sämtliche Stränge einzeln absperrbar sind, so dass einer nach dem anderen geöffnet und gespült werden kann. Zum Zweck des hydraulischen Abgleichs wird heute meist in jedem Strang ein sogenanntes Strangregulierventil eingebaut, welches auch zum Absperren genutzt werden kann. Es wird dann nur noch jeweils ein zweites Absperrventil pro Strang benötigt.

Da mit neu eingefülltem Wasser unerwünschter Sauerstoff eingetragen wird und das Heizungsfüllwasser heute oft teure Korrosionsschutzmittel (Inhibitoren) enthält, wird es beim Ausspülen der Luft aufgefangen und über eine Pumpe wieder in den Kreislauf befördert.

Mischkreise[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Schema eines Heizkreises mit Rücklaufbeimischer, der die Temperatur des Heizungsvorlaufs gegenüber dem Kesselvorlauf absenkt. Sollte der Dreiwegemischer stattdessen zur Anhebung der Kessel-Rücklauftemperatur verwendet werden, so wäre er rechts vom Bypass (hier horizontal verlaufend) anzuordnen und die Pumpe wäre im Kesselkreis zu montieren.

In einem Mischkreis wird ein bestimmter Teil des Volumenstroms vom Hauptstrom abgezweigt und wieder zurück geleitet, um die Vorlauf- oder Rücklauftemperatur in einem Teilbereich des Heizkreises zu begrenzen oder konstant zu halten.

Reguliert wird der abgezweigte Volumenstrom im Regelfall durch ein thermostatisch oder über einen elektrischen Stellmotor angesteuertes Mischventil, dass auch kurz als Mischer bezeichnet wird. Um Temperatur und Volumenstrom besser kontrollieren zu können, wird im Mischkreis oft eine zusätzliche Pumpe eingesetzt. Wenn beide Pumpen präzise zu steuern sind, kann auch auf das Mischventil verzichtet werden. Diese Lösung ist bislang jedoch in der Regel teuerer, als der Einsatz eines Mischventils.

Flächenheizungen

Mischkreise dienen oft zum Absenken des Temperaturniveaus des Vorlaufs für eine Wand- oder Fußbodenheizung, wenn am selben Heizkreis zusätzlich auch Radiatoren angeschlossen sind, die eine höhere Temperatur benötigen.

Thermische Solaranlagen

Da sich bei einer Solaranlage der Energieeintrag meist nicht steuern läßt, kann es bei starker Sonneneinstrahlung zu sehr hohen Temperaturen im Solarkreislauf kommen. Durch den Einbau eines Mischventils wird dann dem Vorlauf kühleres Wasser aus dem Rücklauf beigemischt, um die Vorlauftemperatur auf dem gewünschten Wert zu begrenzen.

Holzheizungen und ältere Gas- und Ölkessel

Auch die Temperatur von Holzheizungen läßt sich nicht beliebig steuern. Stückholzfeuerungen werden meist periodisch angeheizt und bringen einen Pufferspeicher in regelmäßigen Abständen auf ein hohes Temperaturniveau. Ebenso wie bei der solaren Energiegewinnung ist dann oft ein Mischkreis erforderlich, um die hohe Temperatur des Kessels oder des Pufferspeichers auf das gewünschte Niveau abzusenken.

Eine Rücklaufanhebung verhindert bei Holzheizkesseln sowie bei älteren Kesseln für flüssige oder gasförmige Brennstoffe eine zu starke Abkühlung des in den Kessel zurückströmenden Wassers. Durch zu niedrige Rücklauftemperaturen entstehen Wärmespannungen, schlimmstenfalls Risse, Glanzrußbildung läßt den Wirkungsgrad sinken und entstehendes Kondensat bewirkt die Korrosion des Kessels. Häufig werden thermostatische Mischventile verwendet, um dem Kesselrücklauf wärmeres Wasser aus dem Vorlauf beizumischen, bis die vom Hersteller des Kessels geforderte Mindesttemperatur erreicht ist. Für Feststoffkessel ist die Rücklaufanhebung oft zwingend vorgeschrieben.

Da bei modernen Brennwertkesseln oder bivalenten Solaranlagen demgegenüber niedrige Rücklauftemperaturen gerade erwünscht sind, um den Wirkungsgrad zu erhöhen, werden bestehende Mischventile zur Rücklaufanhebung bei einer Modernisierung der Heizungsanlage oft entfernt.

Wenn sowohl eine erhöhte Rücklauftemperatur im Kesselkreislauf, als auch eine niedrige Vorlauftemperatur im Heizkreis gefordert sind, muss in der Regel sowohl der Kesselkreis, als auch der Heizkreis mit einer Pumpe ausgestattet werden. Die Temperaturregelungen erfolgt entweder über [2]

Temperaturregelung eines Mischkreises[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Im einfachsten Fall wird ein Thermostat eingesetzt, um das Temperaturniveau auf einem festen, voreingestellten Niveau zu halten. Das Dehnstoffelement dient hierbei zugleich zur Temperaturmessung, wie zur Ansteuerung des Ventils. Es ist entweder im Ventilkörper integriert oder ein externes Anlegethermostat ist über eine feine Hydraulikleitung mit dem Ventil verbunden.

Bei außen- oder raumtemperaturgeführten Heizungsanlagen wird die Außen- oder Raumtemperatur ebenso wie die aktuelle Vorlauftemperatur des Heizkreises durch Temperaturfühler erfasst. Die Regelung bestimmt anhand der Werte und entsprechend der gewählten Heizkurve den individuellen Sollwert für den Heizkreis-Vorlauf und steuert den Mischer entsprechend.

Literatur[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

  • Mischer Vorlauftemperaturregelung. In: IKZ-Praxis - Magazin für Auszubildende in der Gebäude- und Energietechnik. Strobel, März 2007, S. 12–13 (PDF [abgerufen am 27. Oktober 2018]).
  • Ernst-Rudolf Schramek, Hermann Recknagel: Taschenbuch für Heizung + Klimatechnik. Band 73. Oldenburg-Industrieverlag, München 2007, ISBN 3-8356-3104-7 (Regelung mit Heizungsmischern in der Google-Buchsuche).

Fußnoten[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

  1. Martin Schlohbach: Wie funktioniert eine geschlossene Heizung?, In: HaustechnikVerstehen.de
  2. Technik und Typen von Heizungsmischern im großen Expertencheck - Was ist ein Heizungsmischer? Welche Aufgabe hat er und wie wird er dieser funktional gerecht? Welche Vor- und Nachteile bringt der Einsatz eines Heizungsmischers? Wann braucht man das Bauteil, wann nicht?; In: Energie-Experten.org