Hohe Rücklauftemperaturen nutzen

Neuer Mehrwege-Mischer steigert Wirkungsgrad von Brennwertanlagen

Ein neuartiger Mischer besonderer Bauart verspricht eine Wirkungsgradsteigerung bei Brennwertwärmeerzeugern mit der Kombination Fußbodenheizung und Radiatoren.

Versuchsanlage mit Brennwerttherme in einem Wohnhaus. Der motorische Stellantrieb des Mischers kommuniziert zur Vorlauftemperatur-Regelung mit einem üblichen Außentemperaturfühler und einem Dreipunktregler.

Nicht nur in größeren Heizungssystemen, selbst im Ein- oder Zweifamilienhaus gibt es häufig mindestens zwei Heizungskreisläufe: Einen für die Fußbodenheizung mit relativ niedrigen Temperaturen und einen für den Radiatorenkreis mit deutlich höherer Temperatur. Das unterschiedliche Temperaturniveau garantieren "klassisch" zwei absolut getrennte Kreise mit jeweils eigener Pumpe (Bild 1). Der Vorteil liegt auf der Hand: Simple Regelungstechnik ohne komplizierte hydraulische Verhältnisse. Aber genauso deutlich fällt auch der Nachteil auf. Obwohl im warmen Rücklauf des Radiatoren-Kreises noch genügend Wärme für den Fußbodenkreis steckt, nutzt eine derartige Anordnung diese Restwärme nicht aus. Bei Volllastbetrieb im Winter muss die Brennwertheizung deshalb unter Umständen auf Kondensationsgewinne verzichten, einfach weil der gemeinsame Anlagenrücklauf den Wärmeaustauscher des Brennwertgerätes nicht tief genug herunterkühlt. Fachleuten zufolge kann der Wirkungsgrad einer solchen Anlage um bis zu 15 Prozent sinken.

Bild 1: Zweikreisanlage mit herkömmlichem Dreiwegemischer.

Dipl.-Ing. Hans-Georg Baunach aus dem nordrhein-westfälischen Hückelhoven an der deutsch-holländischen Grenze sann nach einem Ausweg. Er tüftelte eine Schaltung mit einem speziellen Mischer für die Kombination Radiatoren-/Flächenheizung aus (Bild 2). Dabei fließt der heiße Vorlauf durch die Radiatoren, ein bestimmter Teilstrom des warmen Radiatoren-Rücklaufs danach aber in Reihe durch den Fußbodenkreislauf und erst danach zurück in den Wärmeerzeuger. Ist der Radiatorrücklauf in seiner zweiten Funktion als Fußbodenheizungsvorlauf zu warm, mischt das Mehrwegeventil dem Fußbodenheizungs-Vorlauf kaltes Rücklaufwasser bei. Reicht im anderen Falle die Temperatur des Radiatorenrücklaufs als Fußbodenheizungs-Vorlauf nicht aus, zapft dasselbe Ventil den heißen Radiatorvorlauf an und temperiert so den Vorlauf auf Sollwert. Aus diesem Grund hat es drei Eingänge und einen Ausgang.

Bild 2: Thermen-Zweikreisanlage nach neuem Schema.

Die RendeMIX genannte Armatur enthält als komplette Baugruppe den Mischer, einen Verteiler für die unterschiedlichen Heizkreise sowie Rückflussverhinderer, die im Falle eines gesperrten Fußboden- oder Radiatorkreises ein Rücksaugen des Wassers aus dem gesperrten Abschnitt verhindern sollen.

Bild 3: Dreikreisanlage mit Kessel in Kaskadenschaltung.

Die Pluspunkte dieser Schaltung:

- In einer kompakten Baugruppe sind Mischer, Schwerkraftbremse, Rückflussverhinderer und Verteiler zusammengefasst. Der Heizungsbauer muss keine Abzweige und Kreuzungen herstellen. Die zwei Anschlüsse auf der Wärmeerzeugerseite und die vier auf der Radiator- und Fußbodenkreisseite sind in wenigen Minuten verschraubt.

- Es ist beispielsweise bei Thermen keine hydraulische Weiche erforderlich. Das bedeutet, keine Vergeudung von Pumpenleistung.

- Das System ist kaskadefähig (Bild 3).

- Steigerung des Wirkungsgrads des Wärmeerzeugers, weil die Ausnutzung der Restwärme des Radiatorrücklaufs für den Fußbodenkreislauf einen niedrigen Anlagenrücklauf garantiert.

Das Mischventil wurde erstmalig auf der diesjährigen ISH Frankfurt vorgestellt und soll bis Ende dieses Jahres lieferbar sein.

Nähere Informationen:

HG Baunach GmbH & Co. KG, Hans-Georg Baunach
Rheinstraße 7, 41836 Hückelhoven
Tel.: 02433/970-210, Fax: 02433/970-219

Berechnungsbeispiele zum Mehrwege-Mischer

Bei einem herkömmlichen Dreiwege-Mischventil wird die Fußboden-Vorlauftemperatur durch Mischen von heißem Kessel-Vorlauf- (rot) und kaltem Fußboden-Rücklaufwasser (blau) erzeugt. Bei einer klassischen Auslegung von 70°/50°C im Radiatorenkreis und 40°/30°C im Fußbodenkreis benötigt man ein Teil 70°C heißes Vorlaufwasser und drei Teile 30°C kaltes Fußbodenrücklaufwasser, um vier Teile Wasser der gewünschten Fußboden-Vorlauftemperatur von 40°C (violett) zu erhalten. Entsprechend wenig kaltes Fußboden-Rücklaufwasser würde in den Kessel zurückgespeist. Geht man beispielsweise davon aus, dass beide Heizkreise die gleiche Wärmeleistung an das Gebäude abgeben sollen, so muss der Durchfluss im Radiatorenkreis aufgrund seiner doppelt so großen Spreizung (70 - 50 = 20°C, 40 - 30 = 10°C) halb so groß sein, wie der im Fußbodenkreis. Beträgt also der Durchfluss im Fußbodenkreis - wie angenommen - 4 Teile Wasser, von denen einer an den Direktheizkreis zurückgegeben wird, dann vermischt sich dieser mit zwei Teilen Radiatoren-Rücklaufwasser von 50°C. Demzufolge ergibt sich eine Kessel-Rücklauftemperatur von 43,3°C (violett).

Was ist der Unterschied zur Heizungsmischgruppe RendeMIX?

Hauptmerkmal der in Bild 2 dargestellten Konstruktion ist, dass der Vorlauf des Fußbodenkreises je nach Bedarf mit einer Mischung entweder aus dem Kessel-Vorlauf und dem Radiatoren-Rücklauf (rot + violett = Starklast) - oder aus dem Radiatoren-Rücklauf und dem Fußboden-Rücklauf (blau + violett = Schwachlast) gespeist wird. In dem oben genannten Beispiel liegt genau der Grenzfall vor, weil zwei Teile Radiatoren-Rücklaufwasser von 50°C mit zwei Teilen Fußboden-Rücklaufwasser von 30°C vier Teile Fußboden-Vorlaufwasser mit einer Temperatur von 40°C ergeben. Es wird also das gesamte Rücklaufwasser (zwei Teile) der Radiatoren in den Fußbodenkreis eingespeist, was zur Folge hat, dass der Kesselrücklauf vollständig aus der Fußbodenheizung kommt und somit eine Temperatur von 30°C hat. Bei gleichen hydraulischen und thermischen Verhältnissen in den beiden Lastkreisen wurde eine Rücklauftemperaturabsenkung von 13,3°C (43,3 - 30°C) erreicht, was einer Nutzungssteigerung des Wärmeerzeugers von etwa 5% entspricht.

Internetinformationen:
www.baunach.net

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