Brennwertnutzen mit Hydraulikmodul

Im Vergleich zu einem modernen Niedertemperaturkessel ist mit Brennwerttechnik ein um 8 bis 10 % höherer Nutzungsgrad erzielbar. Gute Voraussetzungen hierfür bieten insbesondere Zweikreisanlagen mit einer Kombination aus Radiatoren und Flächenheizung. Für den Hersteller Meibes war das Ziel für die Entwicklung eines neuen Hydraulikmoduls, in Zweikreisanlagen mit Brennwertheizgeräten durch eine elektronisch geregelte Beimischung stets ausreichend niedrige Rücklauftemperaturen zum Wärmeerzeuger sicherzustellen.

Hydraulik in Zweikreisanlagen mit Brennwerttechnik

Rund 55 % aller in Deutschland verkauften zentralen Wärme­erzeuger sind nach Marktdaten Brennwertheizgeräte. Besonders Zweikreisanlagen als Kombination von Radiatoren- und Flächenheizung bieten für eine effiziente Maximierung des Brennwertnutzens gute Voraussetzungen. In vielen Neubauten und modernisierten Wohngebäuden haben sich Bauherren und Modernisierer für eine Kombination aus Heizkörpern und Fußbodenheizung entschieden. So sind z. B. auch zahlreiche in den vergangenen drei Jahrzehnten erbaute Ein- und Zweifamilienhäuser aus Komfortgründen mit einer Kombination aus Radiatoren- und Fußbodenheizung ausge­stattet. Bei der Heizungsmodernisierung wird der vorhandene Gas- oder Ölkessel in vielen Fällen gegen ein Brennwertheizgerät ausgetauscht.

Zu hohe Rücklauftemperatur durch Mischung in der Verteilung

Um in Zweikreissystemen die Temperatur des Rücklauf-Heizwasserstroms zum Wärmeerzeuger zu senken, bietet sich an, die im Rücklauf des Hochtemperaturkreises vorhandene Wärme für die Versorgung des Niedertemperaturkreises zu nutzen. So reicht z. B. die Rücklauftemperatur eines für 70/50 °C oder 70/55 °C ausgelegten Radiatorheizkreises noch aus, um damit einen Fußbodenheizkreis zu versorgen, der 35 bis 40 °C Vorlauftemperatur benötigt. Wie das Hydraulikschema (Bild 1) zeigt, muss dazu bei konventioneller hydraulischer Schaltung die Vorlauftemperatur für den Niedertemperaturkreis über eine Mischarmatur heruntergeregelt werden. Wird für die Fußbodenheizung von einer Vorlauftemperatur von maximal 35 °C ausgegangen, wäre das Temperaturniveau des Rücklaufs in jedem Fall ausreichend, um im Abgaswärmetauscher des Brennwertheizgerätes für die gewünschte Abgaskondensation zu sorgen. Durch den am selben Verteiler angeschlossene Radiatorenheizkreis vermischen sich im Verteiler jedoch die beiden Rückläufe. Die dabei entstehende Mischtemperatur ist für die Abgaskondensation in den meisten Fällen zu hoch.

Hydraulikmodul für Zweikreisanlagen sorgt für tiefe Rücklauftemperatur

Der Lösungsansatz ist, das niedrige Temperaturniveau aus dem Rücklauf des Niedertemperatur-Heizkreises direkt als Rücklauf zum Brennwertheizgerät umzuleiten. Die speziell für Zweikreisanlagen konzipierte Pumpengruppe sorgt dafür, dass durch ein Mischersystem der ungemischte und der gemischte Heizkreis nacheinander versorgt werden. Das primäre Wirkprinzip ist, die noch nicht verbrauchte Wärmeenergie aus dem Heizkreis mit höherer Systemtemperatur (ungemischter Kreis) dem gemischten Heizkreis zuzuführen. Auf diese Weise wird die noch nicht verbrauchte Wärmeenergie aus dem Rücklauf des ungemischten Heizkreises für den Vorlauf des Niedertemperatur-Heizkreises genutzt.

Die Pumpengruppe „Condix“ wirkt als 5-Wege-Mischersystem, das mit nur einer Umwälzpumpe beide Heizkreise versorgt. Für die Brennwertnutzung bedeutet dies, dass die Taupunktunterschreitung am Abgaswärmetauscher auch im Teillastbetrieb gewährleistet ist. Dadurch ist nahezu über das ganze Jahr hinweg die zusätzliche Energieausbeute und damit der erzielbare hohe Wirkungsgrad gegeben. Gleichzeitig erhöht sich die Umlaufzeit des Heizwassers, so dass bei Wandheizgeräten mit geringem Kesselinhalt auf eine hydraulische Weiche verzichtet werden kann. Die Pumpengruppe ist für Brennwertheizgeräte mit integrierter Pumpe für einen Leistungsbereich bis 40 kW einsetzbar. Eine zusätzliche Funktion dient der Speichervorrangschaltung. Dazu steuert eine integrierte elektronische Regelung den 5-Wege-Mischer an, bei dem durch einen bis 135 ° erweiterten Drehwinkel ein regelbarer fünfter Mischerausgang zur Verfügung steht. Über diesen steht bei Bedarf die komplette Heizleistung für die Trinkwassererwärmung zur Verfügung. Wie aus den beiden Schemazeichnungen in Bild 1 zu sehen ist, spart das kompakte Hydraulikmodul bis zu zwei Umwälzpumpen sowie Verteiler und hydraulische Weiche. Damit reduziert die montagefertige Pumpengruppe auch den Installationsaufwand.