Untersuchung von 2- und 3-Wege Ventilen

Zuletzt aktualisiert am 05.02.2017

Abstract

Abhängig von der jeweiligen Einbausituation gibt es unterschiedliche hydraulische Schaltungen, die die optimale Einstellung der Vorlauftemperatur von Heizkreisen ermöglichen. Die Festlegung einer hydraulischen Schaltung geschieht durch Abwägung der jeweiligen Vor- und Nachteile. In diesem Projekt wurden zwei Arten der Beimischschaltung (mit Drosselventil bzw. mit 3-Wege Mischer) untersucht und die Eignung für den Einbau in verschiedene Systeme geprüft.

 

Allgemeiner Kontext und Zielsetzung

Bei Planungsgesprächen für die Wärmeversorgung von Neubauten ergibt sich häufig die Situation, dass der Planer für die Rücklaufbeimischung ein 2-Wege-Ventil mit Kurzschlussstrecke anbietet. Bisher wurde die Lösung mit 3-Wege-Ventil präferiert, welche im Gegensatz zur Lösung mit 2-Wege-Ventil die dynamische Umschaltung zwischen Vor- und Rücklauf ermöglicht (siehe Abbildung 1).

2u3wege

Beim Einsatz dieser 2-Wege-Ventile anstelle von 3-Wege-Ventilen erfolgen auf der Kurzschlussstrecke möglicherweise unerwünschte Wärmeströmungen, die zu einer ungewollten Absenkung der Vorlauftemperatur führen. Ziel der Untersuchung ist eine Analyse des Einflusses der ungeregelten Kurzschlussstrecke zwischen Rück- und Vorlauf auf die Vorlauf- bzw. Rücklauftemperatur der Heizsysteme.

 

Vorgehensweise

Um Aussagen über die Eignung der Schaltungsvarianten treffen zu können, wurden in Matlab/Simulink Modelle der Schaltungen erstellt und das hydraulische Verhalten untersucht. Neben den Temperaturverläufen durch Änderung des Stellventils wurden auch die benötigte elektrische Energie für die Umwälzpumpe und die Kosten der Systeme untersucht.

 

Ergebnisse

Es gibt keine hydraulische Schaltung, die für alle Anwendungen geeignet ist. Demgegenüber können für jede Anwendung meist mehrere Schaltungen so ausgelegt und mit zusätzlichen Komponenten versehen werden, dass sie den Anforderungen genügen.

Tabelle 1 zeigt die Eignung der zwei betrachteten Beimischschaltungen für verschiedene Anwendungen. Ist eine Schaltung für eine Anwendung gut geeignet, dann sind bei normaler Auslegung keine Probleme zu erwarten. Ist eine Schaltung wenig geeignet, dann sind zusätzliche Komponenten wie etwa ein Drosselventil notwendig um im Betrieb systembedingte Probleme zu vermeiden. Wenn eine Schaltung ungeeignet ist, dann können die gestellten Anforderungen nicht erfüllt werden.

Tabelle 1: Eignung der Beimischschaltungen

Verteiler TVorlauf Beimischschaltung mit
3-Wege-Mischer Durchgangsventil
differenzdrucklos /
differenzdruckarm
= TVerteiler ++ -

< TVerteiler + ++
druckbehaftet
(ohne Hauptpumpe)
= TVerteiler + -

< TVerteiler + +
druckbehaftet
(mit Hauptpumpe)
= TVerteiler O -

< TVerteiler O ++

++ gut geeignet    + geeignet    o wenig geeignet    – ungeeignet

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