Zwangsumlauf-Wassererwärmungssystem: Diagramme, Umsetzungsmöglichkeiten, technische Details

Viele moderne Lösungen zur Warmwasserbereitung von Häusern erfordern den Einsatz einer Pumpengruppe.Die Planung und Installation einer Heizungsanlage mit Zwangsumlauf muss unter Berücksichtigung technischer Probleme erfolgen, die durch die schnelle Bewegung des Kühlmittels entstehen.

Der hohe Druck im Heizkreislauf ermöglicht die Umsetzung vieler Verkabelungsschemata. Stimmen Sie zu, dies ist ein wichtiger Vorteil eines Heizsystems mit Zwangsumlauf. Die Anordnung eines solchen Systems erfordert jedoch eine kompetente Planung.

Wir erklären Ihnen, nach welchen Eigenschaften die Hauptbetriebskomponenten des Systems ausgewählt werden, und beschreiben detailliert die möglichen Optionen für die Verkabelung der Hauptleitung und die Organisation des Heizkreises.

Technische Merkmale der Hauptkomponenten des Systems

Das Zwangssystem unterscheidet sich vom natürlichen System durch die Hinzufügung einer oder mehrerer Umwälzpumpen. Durch den Anstieg des Drucks und der Bewegungsgeschwindigkeit des Kühlmittels ändern sich die Regeln für die Knotenbildung und die Lage der Kreislaufelemente.

Dieser Umstand muss berücksichtigt werden, um eine hochwertige Erwärmung mit Zwangsumlauf zu gewährleisten.

Allgemeine Anforderungen an die Pumpengruppe

Die Auswahl der Umwälzpumpen richtet sich nach den Anforderungen an die destillierte Wassermenge (Kubikmeter pro Stunde) und den Druck (Meter). Die Berechnung beider Parameter hängt vom Hubraum des beheizten Gehäuses und der Heizmethode sowie von der Länge des Wasserkreislaufs und dem Durchmesser seiner Rohre ab.

Die Pumpe sollte so ausgewählt werden, dass ihre Parameter nicht den Anforderungen der Anlage entsprechen.Dadurch können Sie bei Bedarf Elemente zum Kreislauf hinzufügen, ohne die Pumpe austauschen zu müssen.

Grundsätzlich sind Pumpen für eine Spannung von 220 Volt ausgelegt, es gibt aber auch solche mit Unterstützung für 12 Volt. Bei Spannungsspitzen muss ein Stabilisator installiert werden, um einen Geräteausfall zu verhindern.

Bei häufigen Stromausfällen müssen Sie auf die Verfügbarkeit achten unterbrechungsfreie Stromversorgung. Der Einsatz einer leistungsstarken USV ist nicht erforderlich – Geräte mit einem Verbrauch von mehr als 150 Watt pro Stunde werden selten zum Heizen von Privathäusern eingesetzt.

Herkömmlicherweise können Umwälzpumpen je nach Position des Motors in zwei Typen unterteilt werden. Geräte mit trockenem Rotor haben einen höheren Wirkungsgrad, haben aber einen erhöhten Geräuschpegel und eine geringere Lebensdauer als solche mit nassem Rotor.

Wenn die Systemverkabelung eine natürliche Bewegung des Kühlmittels entlang des Kreislaufs ermöglicht, muss die Pumpe über einen Bypass installiert werden. In diesem Fall besteht bei einem Ausfall oder Stromausfall die Möglichkeit, die Heizung auf den Schwerkraftumlaufbetrieb umzustellen.

Wasser kann auch durch eine nicht funktionierende Pumpe fließen, es erzeugt jedoch einen starken Widerstand gegen seine Bewegung.

Die Entscheidung für ein Pumpenmodell in Bezug auf ein bestimmtes Heizsystem erfolgt durch die Bestimmung des Betriebspunktes und dessen Einhaltung der erforderlichen Kühlmitteldurchflusswerte (+).

Das Problem des Stoppens der Pumpe ist besonders dringlich, wenn eine Ofen- oder Kaminheizung verwendet wird. In diesem Fall heizt der Ofen den Wärmetauscher weiter auf und das Wasser darin kann kochen und das gesamte System kann für längere Zeit ausfallen.

Es ist besser, es zu tun Pumpeninstallation am Rücklaufrohr, da die geringere Wassertemperatur die Lebensdauer verlängert.Wenn es nicht möglich ist, die Pumpe an einer anderen Stelle als der vom Kessel ausgehenden Leitung zu installieren, sollte eine Pumpe mit Keramikdichtungen verwendet werden.

Obwohl sie Temperaturen von bis zu 110 °C standhalten, kann es beim Kochen im System zu Funktionsstörungen kommen.

Durch die Installation der Pumpe im Kreislauf über einen Bypass können Sie nicht nur normale Betriebsbedingungen nach dem Prinzip der natürlichen Zirkulation erreichen, sondern auch die Möglichkeit, die Pumpe auszubauen, ohne das Wasser abzulassen

Nützliche Informationen zur Auswahl von Umwälzpumpen für eine Heizungsanlage finden Sie in den Artikeln:

1. Auswahl einer Umwälzpumpe: Gerät, Typen und Regeln für die Auswahl einer Heizungspumpe
2. Umwälzpumpe zum Heizen: Zehn beste Modelle und Tipps für Käufer

Feinheiten bei der Auswahl von Kesseln und Öfen

Der Einsatz von Elektro- und Gaskesseln sowie Langbrennöfen als Wärmeerzeuger ist im Hinblick auf die einfache Steuerung des Wärmeflusses durch den Wärmetauscher attraktiv.

Anwendung Öfen für feste Brennstoffe, insbesondere hausgemachte Designs, sind mit unzureichender oder übermäßiger Wärmeentwicklung behaftet. Ihr Einsatz wird jedoch oft mit der Billigkeit und Verfügbarkeit von Kraftstoff gerechtfertigt.

Es gibt viele Modelle von Elektro- und Gaskessel mit integrierter Pumpe. Einerseits ist das eingebaute Zirkulationssystem auf die Kesselleistung abgestimmt und ermöglicht den Verzicht auf die Anschaffung und den Einbau einer separaten Pumpe. Wenn andererseits die eingebaute Pumpe ausfällt, ist die Reparatur oder der Austausch nicht so einfach wie bei einer separaten Pumpe.

Ein Elektrokessel mit integrierter Pumpe ist eine fertige und kompakte Lösung für die Einbindung in einen Zwangsumlaufkreislauf

Die Anforderungen an den Kessel sind beim Einsatz der Zwangsumwälzung die gleichen wie bei der Nutzung des Naturumlaufs:

• Berechnung der Kesselleistung - Der Indikator muss den Heizbedarf des Hauses unter den härtesten Bedingungen für einen bestimmten Bereich decken. Aufgrund möglicher Umstände höherer Gewalt, die im Heizsystem auftreten können, ist es ratsam, über eine kleine Leistungsreserve (10-20 %) zu verfügen.
• Warnung vor kochendem Kühlmittel im Wärmetauscher. Diese Anforderung ist bei Verwendung einer „Ofen-Pumpe“-Kombination leichter zu erfüllen als bei Verwendung eines Gravitationsmodells der Flüssigkeitsbewegung.

Um zu verhindern, dass Wasser im Kesselwärmetauscher kocht, reicht es aus, die Leistung abhängig von der Temperatur der Austrittsflüssigkeit anzupassen. Diese Methode funktioniert für jede Art von Zirkulation.

Die Steuereinheit für den Betriebsmodus des Festbrennstoffkessels beinhaltet die Funktion, die Pumpe zu starten, wenn kritische Temperaturen am Ausgang des Wärmetauschers erreicht werden

Bei Öfen mit Naturumlauf gibt es keine Möglichkeit, das Sieden des Kühlmittels bei zu hoher Brennstoffmenge zu verhindern. Wenn eine Pumpe vorhanden ist, besteht die einzige Möglichkeit darin, das durch den Wärmetauscher geförderte Flüssigkeitsvolumen zu erhöhen.

Darüber hinaus kann ein solches Notfallsystem mithilfe eines Thermostats und einer Pumpendrehzahlregelung automatisiert werden.

Installation und Prüfung des Wasserkreislaufs

Bei einem Heizsystem mit Zwangsumlauf kommt es zu höheren Wassergeschwindigkeiten als beim Schwerkraftmodell. Daher ist es möglich, bei gleichen Gebäudeheizparametern einen kleineren Rohrdurchmesser zu verwenden. Dies reduziert die Kosten für die Warmwasserbereitung hinsichtlich der Kosten für Rohre, Armaturen und Armaturen.

Darüber hinaus lassen sich Konturelemente mit kleinerem Durchmesser leichter in technologischen Nischen verstecken oder in das Innere der Räumlichkeiten integrieren.

Im Vergleich zur natürlichen Zirkulation addiert sich zum hydrostatischen Druck der Flüssigkeitssäule ein erhöhter hydrodynamischer Druck der Strömung. Um die Bildung von Undichtigkeiten oder insbesondere einen Durchbruch des Systems zu vermeiden, ist es daher notwendig, bestimmte Regeln einzuhalten.

Beim Übergang von der Schwerkraftzirkulation zur Zwangszirkulation ist es erforderlich, alle, auch geringfügigen, Undichtigkeiten im Kreislauf zu beseitigen. Mit zunehmendem Druck nimmt die Durchflussmenge zu, was zusätzlich zu den Problemen im Raum zu einer Verringerung der Kühlmittelmenge und einer übermäßigen Belüftung (Luftsättigung) führt.

Vor Beginn der Heizperiode müssen hydraulische Prüfungen der Festigkeit des Kreislaufs mit dem maximal verwendeten oder sogar etwas höheren Druck durchgeführt werden. Auf diese Weise können Sie Probleme erkennen und beheben, bevor die Kälte einsetzt, wenn eine längere Abschaltung der Heizung für Reparaturen unerwünscht ist.

Undichtigkeiten am Heizkörper können an den unerwartetsten Stellen auftreten und die Behebung des Problems wird viel Zeit in Anspruch nehmen. Daher ist es besser, die Integrität des Systems im Voraus zu überprüfen

Da die Bewegungsgeschwindigkeit des Kühlmittels mehr als 0,25 m/s beträgt, besteht gemäß SNiP 41-01-2003 keine Notwendigkeit, eine konstante Neigung der Rohre aufrechtzuerhalten, um Luft aus dem Kreislauf zu entfernen. Daher ist die Installation von Rohren und Heizkörpern bei Zwangsumlauf etwas einfacher als bei einem Schwerkraftkreislauf.

Heizmöglichkeiten mit Zwangsumlauf

Der Einsatz der Zwangsumwälzung ermöglicht es uns, vom Prinzip der Verkabelungskonstruktion mit der obligatorischen Berücksichtigung der hydrostatischen Druckdifferenz abzuweichen, die für das Funktionieren in einem Gravitationskreislauf notwendig ist.

Dies erhöht die Variabilität bei der Modellierung der Geometrie des Wasserkreislaufs und bietet die Möglichkeit, Lösungen wie Kollektorheizungen oder großflächige Fußbodenheizungen einzusetzen.

Anwendung der oberen und unteren Verkabelung

Jedes Heizschema kann bedingt in obere oder untere Verkabelung eingeteilt werden. Bei der Freileitung steigt heißes Wasser über die Heizgeräte und erwärmt dann, wenn es nach unten fließt, die Heizkörper. Mit der Unterseite wird Warmwasser von unten zugeführt. Jede Option hat ihre positiven Seiten.

Die obere Verkabelung dient auch der natürlichen Zirkulation. Daher ermöglichen Heizkreise dieser Art die Nutzung beider Zirkulationsarten. Dies bietet erstens die Möglichkeit zur Auswahl und erhöht zweitens die Zuverlässigkeit des Systems.

Im Falle eines Stromausfalls oder einer Pumpenstörung wird die Wasserbewegung im Kreislauf fortgesetzt, wenn auch mit geringerer Geschwindigkeit.

Bei gutem Druck können Sie zwischen oberer und unterer Verkabelung wählen und dabei den Komfort der Rohre berücksichtigen, die die Kühler mit Kühlmittel versorgen (+).

Bei Verwendung der Bodenverkabelung ist die Gesamtlänge der Rohre kürzer, was die Kosten für die Erstellung des Systems senkt. Darüber hinaus entfällt die Notwendigkeit, im Obergeschoss Steigleitungen zu verlegen, was aus raumgestalterischer Sicht von Vorteil ist. Die untere Warmwasserversorgungsleitung wird entweder im Keller oder auf Bodenniveau des ersten Obergeschosses verlegt.

Verschiedene Einrohr-Verbindungsschemata

Beim Einrohrsystem wird dasselbe Rohr verwendet, um die Heizkörper mit heißem Wasser zu versorgen und kaltes Wasser an den Heizkessel abzugeben. Durch diese Anordnung wird die Länge der verwendeten Rohre nahezu halbiert und die Anzahl der Armaturen und Absperrventile reduziert.

Da die Heizkörper jedoch nacheinander erhitzt werden, muss bei der Berechnung der Anzahl der Abschnitte der allmähliche Temperaturabfall des zugeführten Kühlmittels berücksichtigt werden.

In modernen Häusern wird häufig eine Reihenschaltung von Heizkörpern über ein Rohr zur Kühlmittelzufuhr eingesetzt, um die Materialkosten zu minimieren und die Installationsarbeiten zu vereinfachen

Einrohrschaltungen können in horizontaler und vertikaler Ausführung realisiert werden. Bei der Zwangsumwälzung kann bei Verwendung vertikaler Steigleitungen die Warmwasserbereitung nicht nur von oben, sondern auch von unten erfolgen.

Die Durchführbarkeit der einen oder anderen Option hängt nicht nur von der Bequemlichkeit der Rohrinstallation ab, sondern auch von der maximal zulässigen Anzahl von Heizkörpern an einer Steigleitung eines Einrohrkreislaufs.

Es gibt zwei Möglichkeiten, Heizkörper anzuschließen:

• Serielle Verbindung — Kühlmittel strömt durch alle Kühler.In diesem Fall ist eine Mindestanzahl an Rohren erforderlich. Wenn jedoch einer der Heizkörper ausgeschaltet werden muss, muss der gesamte Systemzweig gestoppt werden.
• Bypass-Verbindung — Das Kühlmittel kann unter Umgehung des Kühlers durch den installierten Abzweig fließen. Mit einem Hahnsystem können Sie den Durchfluss am Heizkörper vorbei umleiten, sodass dieser repariert oder demontiert werden kann, ohne dass die Heizung angehalten werden muss.

Zum Heizen wird häufig ein Einrohrkreislauf verwendet, bei einer großen Anzahl von Heizkörpern bietet sich jedoch eine andere Möglichkeit an, diese gleichmäßig zu erwärmen.

Bei Einrohrsystemen gibt es viele Implementierungsmöglichkeiten für die Zwangsumwälzung, sodass die Auswahl der geeigneten Lösung für eine bestimmte Raumgeometrie recht einfach ist (+)

Methoden zur Verwendung der Zweirohrversion

Ein Heizkreisdiagramm, bei dem ein zweites Rohr zum Ableiten von gekühltem Wasser zum Kessel verwendet wird, wird aufgerufen Zweirohrsystem. Die Rohrlänge erhöht sich ebenso wie die Anzahl der Anschlüsse und Geräte.

Das System hat jedoch einen wichtigen Vorteil: Jedem Kühler wird Kühlmittel mit der gleichen Temperatur zugeführt. Dies macht die Zweirohrvariante sehr attraktiv.

Für die Warmwasserbereitung mit Zwangsumlauf werden sowohl horizontale als auch vertikale Verkabelungen verwendet. Darüber hinaus besteht bei der vertikalen Ausführung die Möglichkeit, die obere und untere Warmwasserversorgung zu nutzen.

Der Zweirohr-Wasserzu- und -abflusskreislauf sorgt in Kombination mit der diagonalen Anbindung des Heizkörpers für eine maximale Wärmeübertragung in den Raum

Da die Temperatur des allen Heizkörpern zugeführten Wassers gleich ist, hängt die Geometrie der Kreisläufe nur von folgenden Faktoren ab:

• Materialeinsparungen — Minimierung der Rohrlänge und der Anzahl der Anschlüsse;
• einfache Konturzeichnung Heizung durch Wände und Decken;
• ästhetischer Anreiz - die Möglichkeit, Heizelemente in das Innere der Räumlichkeiten einzubauen.

Abhängig von der Bewegung von heißem und gekühltem Wasser werden Zweirohrkreisläufe in zwei Typen unterteilt:

1. Verwandt. Die Bewegung erfolgt in beiden Rohren in die gleiche Richtung. Der Kühlmittelkreislauf ist für alle Heizkörper in diesem Teil des Systems gleich lang, sodass ihre Heizrate gleich ist.
2. Sackgasse. In einem Parallelschema heizen sich näher am Kessel befindliche Heizkörper schneller auf. Bei Systemen mit Zwangsumlauf ist dies jedoch aufgrund der hohen Geschwindigkeit des Wassers im Kreislauf nicht sehr wichtig.

Bei der Wahl zwischen den Anschluss- und Sackgassenoptionen orientieren sie sich an der Bedingung, dass die Installation des Rücklaufrohrs bequem ist. Bei vertikalen Schemata erhält man mit der unteren Verkabelung ein Sackgassensystem und mit der oberen Verkabelung ein Durchgangssystem.

Verwendung eines Heizungsverteilers

Eine weitere beliebte Möglichkeit, die Heizung zu organisieren, ist Erstellen eines Kollektorkreislaufs. In gewisser Weise kann dieses Schema als Untertyp des Zweirohrsystems bezeichnet werden, obwohl es auch bei der Organisation von Einrohrheizkreisen verwendet wird.

Lediglich die Verteilung des heißen Kühlmittels und die Sammlung des gekühlten Kühlmittels erfolgt nicht über das Hauptsteigrohr, sondern über spezielle Verteilerknotengeräte – Kollektoren. Ein solches System arbeitet nur mit Zwangsumlauf stabil.

Die radiale Verkabelung erfordert im Vergleich zur Zweirohrverkabelung einen Verteiler, eine größere Gesamtlänge der Rohre, die Anzahl der Armaturen und Absperrventile

Die Verteilereinheit für ein Zweirohrsystem ist eine komplexe Kombination aus Vor- und Rücklaufverteilern, mit deren Hilfe eine Kühlmittelversorgung in Temperatur und Druck ausgeglichen wird.

Jeder Zweig des Geräts versorgt ein Heizelement oder eine kleine Gruppe davon mit Strom.Die Abzweige befinden sich in der Regel unter dem Boden, jede Etage eines mehrstöckigen Gebäudes wird von einem zentral installierten Kollektor versorgt.

Trotz der offensichtlichen Vorteile dieser Art der Heizanordnung weist das Kollektorsystem zwei wesentliche Nachteile auf:

• längste RohrleitungslängeDaher erfordert diese Möglichkeit der Organisation eines Wasserkreislaufs erhebliche finanzielle Investitionen;
• Schwierigkeiten beim Ändern der Kontur — Rohre mit dieser Option befinden sich normalerweise unter dem Boden oder in den Wänden. Wenn Sie also Heizgeräte hinzufügen, ist es sehr schwierig, Anpassungen vorzunehmen.

Alle Kollektoren werden in der Regel in einem speziellen Schrank montiert, da sich dort die Absperrventile befinden und ein Zugang erforderlich ist. Es ist sehr praktisch, die Wasserhähne an einem Ort zu platzieren.

Wenn Heizkörper ein- oder ausgeschaltet werden müssen oder ein Notfall eintritt, reicht es aus, Zugang zum Schrank zu haben und es ist nicht erforderlich, alle Räume zu besuchen.

Verteilerverteiler können eine einfache Struktur haben, die aus zwei Kämmen und einem Minimum an Absperrventilen besteht.Zu den komplexen Komponenten können auch automatische Thermostate, elektronische Ventile, Mischer, automatische Luftauslässe, Sensoren und Steuergeräte, ein Wasserablassventil und eine separate Umwälzpumpe gehören.

Diese Systeme können die Temperatur in Ihrem Zuhause am genauesten regulieren, erfordern jedoch ein gutes Verständnis der Grundlagen und Nuancen der Warmwasserheizung.

Heizung mittels Fußbodenheizung

Es gilt als eine der komfortabelsten Heizmethoden Organisation von Fußbodenheizungen. Es ist zu beachten, dass die Installation dieser Heizmöglichkeit für Wohnzimmer, Duschen, Küchen und andere Räumlichkeiten recht kompliziert ist.

Großflächige wasserbeheizte Fußböden sind nur mit Zwangsumlauf möglich, da in einem langen System schmaler Rohre Druck erzeugt werden muss.

Um den Widerstand schmaler Rohre mit vielen Biegungen zu überwinden, ist Druck erforderlich. Darüber hinaus muss ein Druck erreicht werden, der eine Luftentfernung aus den horizontal verlaufenden Fußbodenheizungsrohren ermöglicht.

Es gibt eine Vielzahl von Rohrverlegungskombinationen:

• für kleine Räume Verwenden Sie Kreisläufe mit einem Eingang für Warmwasser und einem Ausgang für Kaltwasser.
• für große Räume Organisieren Sie komplexere Fußbodenheizungssysteme mithilfe eines Verteilers.

Für Teile des Kreislaufs mit Fußbodenheizung werden häufig separate Umwälzpumpen installiert.

Der Einsatz eines Kollektors ist bei großen Fußbodenheizungsflächen gerechtfertigt, wenn Berechnungen zeigen, dass ein Rohr die Erwärmung möglicherweise nicht bewältigen kann

Schlussfolgerungen und nützliches Video zum Thema

Eine detaillierte Beschreibung eines zweirohrigen und ziemlich komplexen Heizsystems für ein zweistöckiges Haus:

Geschlossenes System für ein dreistöckiges Haus auf Basis eines Gaskessels:

Der Einsatz von Pumpen zur Warmwasserbereitung von Räumlichkeiten vereinfacht die Gestaltung des Kreislaufs erheblich und ermöglicht Optionen, die für das Schwerkraftmodell nicht verfügbar sind. Die richtige Auswahl der Geräte löst das Problem der Beheizung Ihres Hauses und macht diesen Vorgang bequem und einfach.

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