Ein vollständiger Leitfaden zu hydraulischen Weichen: Typen, Anwendungen und Wartung

Kessel sind für Heizungsanwendungen in Wohngebäuden oder Industrieanlagen unverzichtbar. Aufgrund der Zweiphasenströmung oder Dampf/Wasser können sie jedoch laute Geräusche und Vibrationen im System verursachen. Manchmal benötigt der vom Kessel am weitesten entfernte Heizkörper eine höhere Durchflussrate des erwärmten Wassers, um die Benutzeranforderungen zu erfüllen. Hier kommen hydraulische Weichen ins Spiel. Sie ermöglichen den Betrieb von Kesseln mit einer bestimmten Leistung und Durchflussrate und passen sich so an, dass ein fester Temperaturunterschied zwischen kalten und heißen Anschlüssen aufrechterhalten wird. Dies führt zu einer gleichmäßigen Erwärmung und einem gleichmäßigeren Wasserfluss.

In diesem umfassenden Leitfaden zu hydraulischen Weichen wird ihre Funktionsweise, ihre Vorteile, Zubehörteile, Typen und Größen detailliert beschrieben. Außerdem werden die Wartungsaspekte der hydraulischen Weichen behandelt, damit Benutzer ihre Effizienz während des Betriebs aufrechterhalten können. Beginnen wir mit einem kurzen Überblick über hydraulische Weichen.

1. Überblick und Funktionsprinzip von hydraulischen Weichen

Die meisten Haussysteme funktionieren auch ohne hydraulische Weichen, aber angesichts steigender Energiepreise ist es besser, den Energiebedarf des Kessels besser unter Kontrolle zu haben. Hydraulische Weichen verbessern die Effizienz und Zuverlässigkeit eines Heizsystems. Zu wissen, was sie sind und wie sie funktionieren, ist ein Grundstein zum Verständnis, wie sie die Effizienz verbessern.

Was ist eine hydraulische Weiche?

Hydraulische Weichen trennen per Definition den Primär- und Sekundärkreislauf, damit diese ihre jeweiligen Durchflussraten haben können. Der Primärkreislauf bezieht sich hier auf den Kesselkreislauf, der eine Pumpe enthält, die Wasser über ein Rohrleitungsnetz durch den Kessel und zurück zu den Weichen leitet. Der Sekundärkreislauf kann eine Pumpe oder ein Regelventil enthalten, das den Flüssigkeitsfluss durch die Fußbodenheizung, Heizkörper, Industrieheizungen oder alles ermöglicht.

Hydraulische Weiche, Puffer und hydraulische Weiche

Hersteller oder Industrielle verwenden die Begriffe hydraulische Weiche, Puffer und verlustarme Weiche oft synonym. Es ist wichtig, auf diese Begriffe einzugehen, um unseren Lesern klarzumachen, dass wir sie im Blog in bestimmten Kontexten verwenden können. Jedes dieser Geräte hat unterschiedliche Merkmale. Hier sind die Einzelheiten:

• Hydraulische Weiche: Sie trennt zwei Hydraulikkreisläufe, sodass sie unabhängig voneinander arbeiten und gleichzeitig bei Bedarf einen Massenaustausch ermöglichen. Wir werden den Funktionsmechanismus im nächsten Abschnitt ausführlich erläutern.

• Puffer: Puffer können die Effizienz des Kessels steigern, indem sie den Kessel für einige Zeit ausgeschaltet lassen. Sie speichern etwas Wärme und versorgen den Sekundärkreislauf weiter, wenn der Bedarf gering ist.

• Verlustarme Weiche: Bei mehreren Heizkesseln oder Wärmeabnehmern aus den Heizkesseln minimieren verlustarme Weiche den Druckabfall und den Wärmeverlust im Warmwasserverteilungssystem.

Wenn wir diese drei Geräte untersuchen, können wir zu dem Schluss kommen, dass ein einzelnes Gerät alle drei Funktionen erfüllen kann. In unserer Richtlinie werden hydraulische Weichen verwendet und der Schwerpunkt auf deren Hauptzweck gelegt. Wir werden jedoch auch die sekundären Funktionen innerhalb ihrer Funktionalitäten erwähnen, wie z. B. die Funktion als Puffer oder verlustarmer Verteiler.

Wirkungsweise und Funktion hydraulischer Weichen

Um die Funktion und den Mechanismus einer hydraulischen Weiche zu verstehen, ist es wichtig, die Funktionsweise von Kesseln und Heizkomponenten zu verstehen. Dadurch wird die Wissensbasis geschaffen, um den Mechanismus und die Bedeutung der Weiche vollständig zu erfassen.

Funktionsweise von Kesseln

Kessel sind Wärmetauscher, die der Flüssigkeit, die durch ihren Kreislauf fließt, Wärme zuführen. Sie können eine Pumpe haben, die den Durchfluss durch die Kesselspulen aufrechterhält. Damit ein Kessel effizient bleibt, muss zwischen seinen heißen und kalten Anschlüssen ein bestimmter Temperaturunterschied bestehen. Dieser Temperaturunterschied (ΔT) liegt bei Kesseln normalerweise zwischen 5 und 10 °C.

Wenn der Heizbedarf steigt, erhöht sich der Durchfluss zu wärmeabgebenden Komponenten wie Heizkörpern oder Fußbodenheizungen. Dadurch sinkt die Rücklauftemperatur des Kaltwassers des Kessels. Der Kessel variiert seine Pumpgeschwindigkeit, um Bedarf und Angebot anzupassen. Er kann dem System mehr Wärme zuführen.

Hydraulischer Trennmechanismus

Angenommen, es gibt keinen hydraulischen Abscheider im Kesselsystem. Die Änderung der Pumpendrehzahl bei steigendem oder fallendem Bedarf kann zu unterschiedlichen Durchflussraten für die Benutzer führen, was zu ungleichmäßiger Erwärmung und in einigen Fällen zu keiner Erwärmung der am weitesten entfernten Komponenten führen kann. Hydraulische Abscheider ermöglichen mehrere Kessel und Pumpen in primären oder sekundären Lastkreisläufen. Sie verbinden die beiden Kreisläufe und bilden eine Verbindung, die dabei hilft, die Durchflussraten für den Primär- und den Sekundärkreis zu trennen.

Wie Sie im Diagramm unten sehen können, gibt es für den Arbeitsmechanismus der hydraulischen Weiche drei Fälle, die wir besprechen können.

• Gpr<Gsec: Wenn der Primärkreislauf (Gpr) eine geringere Durchflussrate aufweist als der Sekundärkreislauf (Gsec), ermöglicht der hydraulische Abscheider dem Sekundärkreislauf, seine Durchflussrate und Erwärmung aufrechtzuerhalten.

• Gpr=Gsec: Dies geschieht, wenn die Nachfrage der Lastkomponenten die Produktion des Kessels ausgleicht. Da die Durchflussraten übereinstimmen, leitet der hydraulische Abscheider beide Flüssigkeiten durch und fungiert als Rohr.

• Gpr>Gsec: Wenn der Primärdurchfluss höher ist als der Sekundärdurchfluss, leitet der Kessel einen Teil seines Durchflusses zurück zur Pumpe, um mit der gewünschten Durchflussrate zu arbeiten.

Funktionen hydraulischer Weichen

Wie bereits erwähnt, können hydraulische Weichen eine Vielzahl von Funktionen erfüllen. Sie können als Puffer, Strömungsabscheider und verlustarmer Verteiler fungieren. Hier sind ihre primären und sekundären Funktionen:

Hauptfunktionen

• Stellen Sie Strömungspfade für Primär- und Sekundärpumpen bereit, um ihre jeweiligen Strömungsraten aufrechtzuerhalten.
• Stabilisieren und homogenisieren Sie die Wärmeübertragungsleistung zwischen Wärmelasten wie Heizkörpern, Fußbodenheizungen oder Warmwasserbereiterkomponenten.
• Stellen Sie sicher, dass die Durchflussraten und der Kreislaufdruck ohne Schwankungen stabil bleiben, um die Lebensdauer der Geräte zu verlängern.
• Verbessern Sie die Effizienz des gesamten Systems.

Sekundärfunktionen

• Es verhindert Wasserschläge, indem es Luft- und Dampfpartikel trennt und den Durchfluss verlangsamt.
• Dadurch können sich die Ablagerungen absetzen und der Kreislauf kann unerwünschte Partikel ausspülen.
• Verhindert Korrosion durch Extraktion von Korrosion
• Hydraulische Weichen trennen den Primär- und Sekundärkreislauf physisch, wodurch Störungen vermieden und ein stabiler Durchfluss und Druck gewährleistet werden.
• Es hilft, das thermische Gleichgewicht in verschiedenen Temperaturzonen aufrechtzuerhalten, vermeidet Wärmeverlust und verbessert die Systemleistung.
• Es kann die Druck- und Durchflussanforderungen verschiedener Schaltkreise bewältigen, den Pumpenverschleiß verringern und die Lebensdauer der Ausrüstung verlängern.

2. Vorteile und Grenzen hydraulischer Weichen

Hydraulische Weichen bieten in verschiedenen Kreisläufen zahlreiche Vorteile. Dies kann ein Kessel- oder Kühlkreislauf sein. Die Kesselkreisläufe sind jedoch komplexer, da sie Dampf enthalten können, was zu einer Zweiphasenströmung führt. Lassen Sie uns die Vor- und Nachteile der Verwendung hydraulischer Weichen abwägen:

Vorteile

● Höhere Stabilität

Das System bleibt stabil, da die hydraulische Weiche der Kesselpumpe und den Ladepumpen einen Weg bietet, ihre Durchflussraten beizubehalten. Im gesamten Kreislauf gibt es keine Vibrationen oder übermäßigen Druckpunkte, was zu einer besseren Stabilität führt.

● Längere Lebensdauer der Ausrüstung

Ihre Lebensdauer erhöht sich, da die Pumpen ohne nennenswerte Druck- und Durchflussschwankungen arbeiten. Auch die zyklische Ermüdung der Systemkomponenten nimmt ab, was die Lebensdauer der Geräte verlängert.

● Energieeffizienz

Hydraulische Weichen ermöglichen den Einsatz mehrerer Pumpen in einem Kesselkreislauf, was zu Energieeffizienz führt, die in der Technik als Quadratregel bezeichnet wird. Zwei Pumpen verbrauchen weniger Strom als eine einzelne Pumpe.

Einschränkungen

● Hohe Anschaffungskosten

Der Einsatz hydraulischer Weichen in Ihrem Kreislauf kann zu höheren Anschaffungskosten führen. Hydraulische Weichen können im industriellen Maßstab teuer werden und verursachen im Allgemeinen hohe Transportkosten.

● Platz einnehmen

Die hydraulischen Weichen, die mit der Puffertankfunktion ausgestattet sind, können beträchtlich sein. Sie können so groß sein, dass sie in einigen kleinen Systemen viel Platz beanspruchen.

3. Komponenten hydraulischer Weichen

Nachdem wir nun wissen, was eine hydraulische Weiche ist und wie sie funktioniert, können wir uns nun mit den Komponenten hydraulischer Weiche befassen. Das Wissen über die Komponenten hilft uns dabei, die richtige hydraulische Weiche für unsere Anwendung zu finden.

● Automatischer Hochdruck-Entlüfter mit Service-Check

Das Bauteil entfernt Luft und Dampf aus dem Kreislauf, falls vorhanden. Das Wasser, das durch die Anschlussöffnungen fließt, gelangt in den Abschnitt mit Leitblechen. Diese Leitbleche unterbrechen den Durchfluss, sodass Luft und Dampf nach oben strömen. Die Ansammlung löst den Entlastungsmechanismus aus und Dampf/Luft entweichen nach außen. Es gibt auch einen Kontrollknopf zum Lösen des Mechanismus.

● Temperatur-Taschenbrunnen

Hydraulische Weichen können auch mit Temperaturmessstellen ausgestattet sein, die die Temperatur des in den Weichen hinein- und aus ihm herausfließenden Wassers messen. Diese Messstellen geben Aufschluss über die Temperaturregelung und Effizienz des Systems.

● Ablassventil mit Endkappe

Wie bereits zuvor im Blog erwähnt, können sich Ablagerungen im Kreislaufwasser am Boden des hydraulischen Abscheiders absetzen. Ein Ablassventil kann diese Ablagerungen und Korrosionspartikel durch einen einfachen Öffnungs- und Schließmechanismus entfernen. Es kann auch mit einer Endkappe ausgestattet sein, um eine zusätzliche Schutzschicht gegen Fehlbedienung bereitzustellen.

● Isoliermantel-Set

Da die gesamte Baugruppe hydraulischer Weichen normalerweise aus Metall besteht, ist sie anfällig für Wärmeübertragung, was die Effizienz des Systems verringern kann. Einige Hersteller, wie z. B. Alsavo , bieten Isoliermantel-Kits mit hydraulischen Weichen an, um ein einheitlicheres Erscheinungsbild und eine perfekte Passform für ein hocheffizientes System zu erzielen.

● Anschlussports

Je nach Systemgröße, an die Sie Ihren hydraulischen Abscheider anschließen, kann dieser einen einzelnen Kessel und mehrere Lastanschlüsse aufweisen. Der Anschluss kann vom Standard-DN (Diameter Nominal) oder NPS (Nominal Pipe Size) sein.

4. So wählen Sie die richtige hydraulische Weiche

Die Auswahl einer geeigneten hydraulischen Weiche für Ihr System gewährleistet einen ordnungsgemäßen Betrieb. Hier sind einige Faktoren, die beim Kauf einer hydraulischen Weiche zu berücksichtigen sind:

Systemgröße und Kapazität

Bei der Auswahl der hydraulischen Weiche stehen Systemgröße und -kapazität an erster Stelle. Berücksichtigen Sie Ihren Rohrdurchmesser, Ihre Durchflussraten und Ihre Anschlussanforderungen. Um die richtige Größe der hydraulischen Weiche zu bestimmen, müssen Sie Folgendes tun:

1. Maximaler Durchfluss: Bestimmen Sie die maximale Durchflussrate in Ihrem Kreislauf. Die maximale Durchflussrate entspricht wahrscheinlich der Durchflussrate Ihrer Kesselpumpe. Allerdings kann jedes System einzigartig sein, notieren Sie sich also die höchste Durchflussrate Ihres Systems. Verwenden Sie diese, um nach einem hydraulischen Abscheider zu suchen.

2. Verweilzeit: Dies ist die Zeit, die die Flüssigkeit im hydraulischen Abscheider verbleibt.

Verweilzeit = Abscheidervolumen / Durchflussrate

3. Abscheidervolumen: Wir können die Verweilzeitformel umstellen, um das Abscheidervolumen zu bestimmen.

Systemtyp

Es gibt viele Arten von hydraulischen Abscheidern. Einige bieten einen Weg für unterschiedliche Durchflussraten zwischen Primär- und Sekundärkreisläufen, während andere mithilfe von Prallplatten eine Dampf-/Lufttrennung ermöglichen. Beobachten Sie Ihren Kreislauf und prüfen Sie, ob Ihr System entgast oder dekontaminiert werden muss.

Funktionale Anforderungen und Anwendungen

Hydraulische Weichen bieten verschiedene Zusatzfunktionen, die nicht ihr Hauptzweck sind. Sie können Druckstabilisierung, Entlastung, Überwachung, Temperaturanzeige, Entleerung und Entlüftung bieten. Hydraulische Weichen werden häufig in HLK-, Heizungs- und industriellen Hydrauliksystemen eingesetzt, um Stabilität zu gewährleisten. Funktionen wie die Funktion als Puffertanks und verlustarme Verteiler sind Mehrwerte.

5. Wartung von hydraulischen Weichen

Hydraulische Weichen sind normalerweise wartungsfreie Komponenten. Benutzer können ihre Effizienz jedoch verbessern, indem sie wöchentliche oder tägliche Inspektionen basierend auf der Durchflussrate und den erwarteten Sedimentations- oder Entlüftungsanforderungen durchführen. Hier sind Dinge, die Sie während Ihrer regelmäßigen Inspektion überprüfen sollten.

Regelmäßige Inspektion und Reinigung

• Isolierungsentfernung: Da sich hydraulische Weichen innerhalb einer Isolierung befinden, können Undichtigkeiten auftreten und das Material beschädigen. Daher ist eine regelmäßige Sichtprüfung nach der Isolierungsentfernung unerlässlich.
• Schmutzansammlung: Je nach Größe des Systems kann sich Schmutz am Ablassanschluss ansammeln. Regelmäßiges Entleeren des Anschlusses hält das System effizient und verringert die Gefahr von Korrosion oder Verstopfung.
• Filterwechsel: In einigen Fällen verfügt der Hydraulikabscheider über eine Filterfunktion. Das Filterelement muss regelmäßig ausgetauscht oder gereinigt werden, um die Effizienz aufrechtzuerhalten.

Systemkalibrierung und -anpassung

• Kalibrierung der Messgeräte: Wenn der hydraulische Abscheider über Temperaturmessgeräte verfügt, kann eine jährliche Kalibrierung dieser Messgeräte zu genauen Messwerten führen.
• Kalibrierung des Durchflusses: Kalibrieren Sie regelmäßig den Systemdurchfluss und das Gleichgewicht, um die langfristige Leistung des hydraulischen Abscheiders und die Systemstabilität sicherzustellen.

Abschluss

Als wesentlicher Bestandteil des Hydrauliksystems kann der Hydraulikabscheider die Primär- und Sekundärkreisläufe effektiv steuern, um einen stabilen Systembetrieb zu gewährleisten. Durch die Optimierung des Flüssigkeitsflusses und der Wärmeübertragung wird die Systemeffizienz verbessert und die Lebensdauer der Geräte verlängert. Obwohl die Installationskosten für große Systeme, insbesondere HLK- und Industrieanwendungen, hoch sind, überwiegen die Vorteile die Investition bei weitem. Die Wahl des geeigneten Hydraulikabscheiders in Kombination mit regelmäßiger Wartung und Pflege kann den langfristigen effizienten Betrieb des Systems sicherstellen. Die Alsavo-Plattform bietet eine breite Palette an Hydraulikabscheidern, um den Anforderungen verschiedener Systeme gerecht zu werden und bei allen Arten von Projekten eine optimale Leistung zu erzielen.

Häufig gestellte Fragen

• Welche Größe der hydraulischen Weiche ist für mein System am besten geeignet?

Die Größe des hydraulischen Abscheiders hängt von der maximalen Durchflussrate in Ihrem System ab. Die Hersteller dimensionieren sie auf Grundlage der maximalen Durchflussrate. Wenn Ihr hydraulischer Abscheider jedoch auch über eine Sedimentabscheidungsfunktion verfügt, verwenden Sie die Formel „Verweilzeit = Abscheidervolumen / Durchflussrate“, um das Abscheidervolumen zu ermitteln.

• Wie kann eine hydraulische Weiche die Effizienz der Heizungs-, Lüftungs- und Klimatechnik verbessern?

In Heizungsanwendungen können hydraulische Weichen mehrere Pumpen für Lasten und mehrere Pumpen für Kessel installieren. Zusammen benötigen sie weniger Strom als eine einzelne Pumpe. Sie ermöglichen auch eine bessere Steuerung von Lasten wie Heizkörpern oder Fußbodenheizungen ohne unerwünschte Druck- oder Temperaturschwankungen.

• Sind bei Kleinheizungsanlagen hydraulische Weichen notwendig?

Hydraulische Weichen sind in großen und kleinen Heizanlagen gleichermaßen von Vorteil. In kleinen Heizanlagen können sie einen effizienten, geräuscharmen Betrieb mit höherem Wirkungsgrad gewährleisten. Dies führt zu einer gleichmäßigen Erwärmung oder Kühlung aller Geräte und verbessert die Effizienz der Anlage.

• Wie oft sollte ich die Filter einer hydraulischen Weiche reinigen bzw. austauschen?

Je nach Filtertyp in Ihrem Hydraulikabscheider können die Austausch- und Reinigungsintervalle variieren. Normalerweise ist es für einen effizienten Betrieb ideal, die Filter monatlich zu prüfen und zu reinigen. Sedimentfilter und Kohlefilter sollten jedoch alle 6 Monate bis 1 Jahr ausgetauscht werden. Mechanische Filter können alle 1-2 Jahre ausgetauscht werden.

• Was sind die Hauptunterschiede zwischen hydraulischen Abscheidern zur Luft- und Schmutzabscheidung?

Bei vertikaler Installation auf dem Hydraulikabscheider verfügt der Lufthydraulikabscheider über ein Entlüftungsventil, das aktiviert wird, wenn sich oben genügend Luft oder Dampf sammelt. Hydraulikabscheider mit Schmutzentfernung verfügen über Ablassventile, die Schmutz und Ablagerungen entfernen, die sich unten ansammeln.