Grundlagen hydraulisches System

Ein hydraulisches Heißwassersystem in Industrie- und größeren Heizungsanlagen ist eine komplexe Anordnung von Komponenten, die zusammenarbeiten, um Wärme zu erzeugen, zu verteilen und an die Verbraucher abzugeben. Hierzu wird Wasser erhitzt und in meist geschlossenen Systemen zirkuliert, um die Verfügbarkeit der Wärme mit hoher Zuverlässigkeit bereitzustellen. Die richtige Auslegung, Installation, Wartung und Steuerung des Systems sind entscheidend für deren Effizienz und Langlebigkeit. Nachfolgend sind einige wichtigen Komponenten hydraulischer Systeme bei Heißwasser- und Heizungsanlagen aufgelistet sowie deren Funktion grundlegend erklärt.

Wärmeerzeuger/Wärmequelle

Bestandteil eines jeden hydraulischen Heißwasser- oder Heizsystems ist ein Wärmeerzeuger oder eine Wärmequelle. Häufig ist dies ein oder mehrere Heißwasser- oder Heizkessel mit konventionellen oder alternativen Brennstoffen. Über die letzten Jahre nahmen auch elektrisch betriebene Heißwasser- oder Heizkessel beständig mehr Marktanteile ein. Neben Kesselanlagen gibt es weitere Wärmeerzeuger wie etwa Anlagen zur Wärmerückgewinnung, BHKW, Wärmepumpen oder Solaranlagen.

Wärmeverbraucher

Die Abnahme der erzeugten Wärme erfolgt durch Wärmeverbraucher, z.B. in Fernwärme- oder Nahwärmeanlagen sowie in Gebäuden oder der Industrie. Je nach Größe der Anlage variiert der Anwendungsfall. Wärmetauscher übertragen die Wärme auf die Verbraucher im System. Die Wärme aus den Verbrauchern wird an die Endverbraucher verteilt.

Pumpen

Da das Medium Wasser nicht durch Eigendruck im System zirkuliert, ist der Einsatz von Umwälzpumpen zwingend nötig. Sie sorgen für einen gleichmäßigen und bedarfsgerechten Wasserfluss im System bis hin zum Endverbraucher.

Rohrleitungen

Vor- und Rücklaufleitungen verteilen das heiße Wasser im Gebäude und führen das abgekühlte Wasser zurück zum Erzeuger zur Wiedererwärmung. Wichtig ist bei der Vor- und Rücklauftemperatur zu berücksichtigen, dass in den meisten Systemen mehrere Verbraucher und unterschiedliche Temperaturniveaus vorkommen, die unabhängig gesteuert werden können.

Armaturen

Armaturen sind in diesem Zusammenhang der Überbegriff für Ventile, Regler, Klappen und Schieber, die eingesetzt werden, um die Wasserströme im System zu regeln. Absperrarmaturen erlauben das Absperren von Wasserströmen in bestimmten Leitungen. Regelventile steuern den Durchfluss und die Temperatur des Wassers. Dazu gehören unter anderem Temperaturregelventile, Durchgangs- und Mischventile. Überdruckventile verhindern einen zu hohen Druck im System, indem sie bei Ansprechdruck Kessel- oder Kreislaufwasser abführen. Es werden hier in der Regel federbelastete Sicherheitsventile eingesetzt. Rückschlagventile verhindern den ungewollten Rückfluss des Wassers und schützen das System vor Druckstößen und Kontaminationen. Entlüftungsventile ermöglichen das Ablassen von eingeschlossener Luft im System, die die Effizienz und Funktion beeinträchtigen könnte.

Ausdehnungs- und Druckhalteanlagen

Ausdehnungs- und Druckhalteanlagen kompensieren etwaige Verluste und Volumenveränderungen des Wassers bei unterschiedlicher Temperatur und halten den Druck im System stabil.

Sicherheits- und Kontrollsysteme

Druckmesser und Temperaturfühler überwachen stetig die Betriebsparameter des Systems. Sicherheitsventile schützen das System vor Überdruck, während Steuerungseinheiten den Betrieb des Kessels und der Pumpen mithilfe von programmierbaren Steuerungen oder intelligenten Thermostaten automatisieren.

Endverbraucher

Über Sammelstellen wird die Wärme an die Endverbraucher geleitet. Diese sind in Ein- oder Mehrfamilienhäusern sowie kommunalen Gebäuden z.B. Heizkörper oder Flächenheizungen (Fußboden-, Wand- oder Deckenheizungen) zur Raumheizung, die Wärme an die Raumluft abgeben oder Luft-Heizregister, die erwärmte Luft in die Räume blasen. In der Industrie übertragen Wärmetauscher die Wärmeenergie an das jeweilige Prozessmedium.

Wasseraufbereitung

Eine vorgeschaltete Wasseraufbereitung sorgt dafür, dass das nachgespeiste Wasser eine hohe Qualität aufweist, um so Korrosion, Ablagerungen und Verunreinigungen zu verhindern. Enthärtungsanlagen entfernen Kalzium- und Magnesiumionen, um Kalkablagerungen zu verhindern. Teil- oder Vollentsalzungsanlagen reduzieren die Leitfähigkeit, um die Korrosionsneigung im Heißwassernetz zu reduzieren. Filter entfernen Partikel und Verunreinigungen aus dem Wasser. Chemische Zusätze schützen vor Korrosion und biologischem Wachstum (z.B. Biozide und Inhibitoren). Eine Teilstromaufbereitung mit integrierten Filtern, Sauerstoffreduzierung, oder Alkalisierung, integriert als Bypass im Kreislaufwasser sorgt für die Aufrechterhaltung der Heißwasserqualität.

Regelung

Die Regelung eines Heiz- und Heißwasserkessels hat einen erheblichen Einfluss auf die spezifischen Anwendungen. Die Regelung ist entscheidend für die Effizienz, Sicherheit und Produktivität von Heißwasseranlagen. Sie hilft, Energie und Kosten zu sparen, die Lebensdauer der Anlage zu verlängern und die Prozessqualität zu verbessern. Moderne Regelungssysteme bieten Flexibilität und Anpassungsfähigkeit, um den spezifischen Anforderungen der Anlage gerecht zu werden.