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Armaturen

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Quelle: www.oventrop.de

Grundlagen

Armaturen werden in Heizungsanlagen eingesetzt, um den Durchfluss des Heizmediums nach Bedarf freizugeben, zu drosseln oder zu versperren. Die Armaturen werden vor oder hinter einer Pumpe, in den Strängen, bei Verteilern und Rohrabzweigen oder vor Behältern und Kesseln eingebaut. Sie sollten im Rohrnetz immer mit einer lösbaren Verbindung, zum Beispiel Verschraubungen oder Flansche eingebaut werden, um einen einfachen Austausch bei Reparaturmaßnahmen zu gewährleisten. Als Hauptwerkstoffe kommen bei Heizungsarmaturen Messing, Rotguss, Gusseisen oder nicht rostender Stahl zum Einsatz.

Die Armaturen in Heizungsanlagen können entsprechend ihrer Funktion wie folgt unterteilt werden:

  • Absperrarmaturen
  • Regelarmaturen
  • Mess- und Anzeigearmaturen
  • Sicherheits und Sicherungsarmaturen

Absperrarmaturen

Mit Absperrarmaturen kann man den Durchfluss des Mediums in Rohrleitungen nach Bedarf absperren, freigeben oder drosseln. Eingebaut werden sie dort, wo aus Funktions- oder Sicherheitsgründen eine Sperrung, Öffnung oder Änderung des Durchflusses erforderlich ist. Beispielsweise vor oder hinter einer Pumpe. Sie lassen sich in folgende vier Bauarten einteilen:

Absperrventile

Beispiel: Geradsitzventil

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Quelle: www.oventrop.com

Absperrventile besitzen aufgrund ihrer Konstruktion eine große Abdichtfähigkeit und sind die am meisten verwendeten Absperrarmaturen. Man unterscheidet sie in Gradsitz- und Schrägsitzventile und nach der Gehäuseform in Durchgangs- bzw. Eckventile. Die Durchflussrichtung ist bei ihnen vorgegeben und die Absperrung erfolgt gegen die Strömungsrichtung des Mediums. Sie bestehen im Wesentlichen aus einem Gehäuseteil mit Dichtflächen zur Aufnahme des Absperrkörpers, einem Deckel bzw. Kopfstück zur Aufnahme und Führung der Antriebsspindel und dem Handrad zur Betätigung der Armatur. Nach der Art des Abschlusskörpers unterscheidet man sie außerdem in Tellerventile, Kegelventile, Nadelventile, Kugelventile, Kolbenventile und Membranventile.

Rückschlagventile

Eine besondere Form der Absperrventile sind die sogenannten Rückschlagventile. Sie sind Rückflussverhinderer, die den Durchfluss in nur eine Richtung ermöglichen. Geöffnet werden Rückschlagventile durch den Strömungsdruck des in die erwünschte Richtung fließenden Mediums. Sie schließen selbsttätig bei Strömungsstillstand oder wenn in der Rohrleitung durch Änderung der Fließrichtung ein Rückstrom entsteht.

Absperrschieber

Die Schieber werden hauptsächlich als Absperrorgan zur Sperrung oder Freigabe des Mediums eingesetzt. Sie werden vor allem bei größeren Nennweiten ( ab DN 50 ) wegen des geringeren Gewichtes gegenüber den Ventilen, der kleineren Einbaulänge und der geringeren Ströumungswiderstände im geöffneten Zustand bevorzugt. Es gibt sie als Muffenschieber ( DN 10 - DN 100 ) und Flanschschieber ( DN 40 - DN 1000 ). Die Einbaurichtung ist bei ihnen nicht festgelegt, da Gehäuse, Dichtflächen und Platte symmetrisch sind. Das Heben und Senken der Schieberplatte erfolgt mithilfe einer Spindel. Beim Absperren wird der Abschlusskörper senkrecht zur Strömungsrichtung abgesenkt und an die Gehäusedichtflächen gedrückt.

Absperrhähne

Beispiel: Absperrhahn ( Kugelhahn )

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Quelle: www.oventrop.de

Absperrhähne haben ein- oder zweiteilige Gehäuse zur Aufnahme des kugel- oder kegelförmigen Abschlusskörpers und einen Antriebszapfen mit Hebel-, Flügel- oder Knebelgriff. Durch die Viertelumdrehung des Abschlusskörpers wird ein schnelles Öffnen bzw. Schließen ermöglicht. Während bei Gasleitungen in Notsituationen ein schnelles Schließen erwünscht ist, kann dieser ruckartige Vorgang bei schnell strömenden Flüssigkeiten zu Druckschlägen führen. Deshalb muss in solchen Fällen der Absperrvorgang langsam erfolgen. Die strömungsgünstige Durchgangsöffnung in der Absperrkugel oder im Absperrkegel gewährleisten den vollen Durchgang des Mediums bei sehr geringen Druckverlusten. Absperrhähne eignen sich als Durchgangs-, Füll- oder Entleerungsarmatur, jedoch nicht als Drossel- oder Regelarmatur. In der Heizungstechnik sind sie oft als sogenannte Kugelhähne bekannt.

Absperrklappen

Absperrklappen besitzen einen scheibenförmigen Absperrkörper, der durch einen mittig angeordneten Drehzapfen in der Durchflussöffnung des flanschförmigen Gehäuses bewegt werden kann. Wie bei den Absperrhähnen, wird auch hier durch eine Viertelumdrehung die Klappe geöffnet oder geschlossen. Wegen der sehr kurzen Einbaulänge und des geringen Gewichtes werden sie vor allem bei größeren Nennweiten (auch für Drosseleinstellungen) eingesetzt.

Eine besondere Ausführung dieser Absperrarmatur ist die Rückschlagklappe. Sie hat die gleiche Aufgabe wie das Rückschlagventil.

Regelarmaturen

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Quelle: www.oventrop.de

Allgemeines

Regelarmaturen sind Bauteile in einer Heizungsanlage zum Beeinflussen der Durchflussmenge des Wassers durch Veränderung des Durchflussquerschnittes. Während bei Absperrarmaturen hauptsächlich die Stellungen „offen“ und „geschlossen“ von Bedeutung sind, müssen bei Regelarmaturen den verschiedenen Stellungen des Abschlusskörpers bestimmte Durchflussmengen zugeordnet sein. Je nach Aufgabe kann die Regelgröße der Druck, die Temperatur oder der Volumenstrom sein. Da sie in der Lage sind die Durchflussmenge zu begrenzen und den Differenzdruck zu regulieren, dienen die Regelarmaturen vor allem dem hydraulischen Abgleich des Verteilsystems bzw. der Stränge in einer Heizungsanlage.

( Definition Regelung )

Überströmventil

Beispiel: Überströmventil

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Quelle: www.oventrop.de

Das Überströmventil ist eine Einrichtung in Heizungsanlagen zur Reduzierung des Pumpendrucks auf den eingestellten Wert. Durch das Schließen der Thermostatventile steigt in Heizungsanlagen der Differenzdruck , was zu Geräuschen und Schäden an der Pumpe führen kann. Das meist zwischen Vorlauf und Rücklauf eingebaute Überströmventil öffnet bei Überschreiten eines bestimmten Druckes und baut so den überschüssigen Druck ab. Bei Heizkesseln mit ausreichend großem Wasserinhalt kann der Bypass zur Saugseite der Pumpe geführt werden, bei Heizkesseln mit geringerem Wasserinhalt zum Kesselrücklauf, damit eine ausreichende Wasserzirkulation gewährleistet ist.

Beispiel: Überströmventil Schnittbild

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Quelle: www.sbz-monteur.de Überströmventile wurden hauptsächlich in Anlagen mit ungeregelten Umwälzpumpen eingebaut. Nachteilig ist, dass auch bei Teillastbetrieb ein unnötig großer Volumenstrom von der Pumpe gefördert wird; es entsteht dadurch ein an sich vermeidbarer Mehrverbrauch an elektrischer
Energie. Bei modernen Heizungsanlagen mit geregelten Pumpen sind Überströmventile nicht mehr erforderlich, da ein zu hoher Pumpendruck durch eine selbsttätige Drehzahlregelung vermieden wird.

Beispiel: Einbau Überströmventil

Quelle: www.wilo.de

Genaue Einzelheiten zur Auslegung und Montage sind stets den jeweiligen Herstellerangaben zu entnehmen.

Strangregulierventile

Beispiel: Strangregulierventil mit Voreinstellung ( waagerechter Einbau )

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Quelle: www.oventrop.de

Bei großen, weit verzweigten Heizungsanlagen können die Druckverluste der einzelnen Stränge sehr unterschiedlich sein. In solchen Fällen ist es sinnvoll, bereits die verschiedenen Stränge hydraulisch abzugleichen. Eine Möglichkeit hierfür sind Strangregulierventile. Man baut sie in den Vor- oder Rücklauf des jeweiligen Stranges. Die abzugleichenden Differenzdruckwerte sind entweder anhand der Rohrnetzberechnung oder durch Messung vor Ort zu ermitteln. Die Strangregulierventile bilden dabei einen zusätzlichen Strömungswiderstand im System und reduzieren somit den an den Thermostatventilen abzugleichende Differenzdruck.

Beispiel: Strangregulierventil mit Voreinstellung ( Schnittbild )

Quelle: www.oventrop.de

Wichtig:

Ein einwandfreier hydraulischer Abgleich mit Strangregulierventilen ist nur im Volllastbereich gewährleistet. Bei Teillast reduziert sich die die abdrosselnde Wirkung, da der Druckverlust des Strangregulierventils bei zurückgehendem Volumenstrom fällt. In der Folge steigt der Differenzdruck über den Thermostatventilen und die Gefahr der Geräuschentwicklung steigt. Man spricht daher auch von einem statischen Abgleich des Verteilsystems.

Beispiel 1: Strangregulierventil, Volllast

Quelle: www.intelligent-heizen.info Überschüssiger Differenzdruck wird vom Strangregulierventil übernommen, in diesem Beispiel 140 mbar.

Beispiel 2: Strangeregulierventil, Teillast

Quelle: www.intelligent-heizen.info

Im Teillastbetrieb verlieren fest eingestellte Widerstände ( auch Rohre ) an Druckverlust. Überschüsse verschieben sich auf Thermostatventile, auch bei konstanter Förderhöhe. Dadurch Gefahr der Geräuschbildung.

Als Lösung der Geräuschprobleme gilt der dynamische Abgleich mittels Differenzdruckregler.

Genaue Einzelheiten zur Auslegung, Voreinstellung und Montage sind stets den jeweiligen Herstellerangaben zu entnehmen.

Differenzdruckregler

Beispiel: Differenzdruckregler ( waagerechter Einbau )

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Quelle: www.oventrop.de

Beispiel: Differenzdruckregler ( Schnitt )

Quelle: www.oventrop.de

Eine andere Möglichkeit zum hydraulischen Abgleich von einzelnen Strängen bieten die Differenzdruckregler. Sie sind im Prinzip automatisch arbeitende Strangregulierventile. Deshalb spricht man auch von einem dynamischen Abgleich. Differenzdruckregler halten den Differenzdruck im Strang unter allen Betriebsbedingungen innerhalb ihres Regelbereichs konstant. Sie werden im Rücklauf eingebaut und durch eine Impulsleitung mit jeweils einem im Vorlauf installierten Strangabsperr- und Messventil verbunden. Steigt der Differenzdruck, zum Beispiel durch das Schließen von Thermostatventilen in anderen Rohrabschnitten, drosselt der Regler ( Rücklauf ) das Ventil ( Vorlauf ) bis das Gleichgewicht wieder hergestellt ist. Dadurch werden Geräuschprobleme, wie sie zum Beispiel in Thermostatventilen bei hohen Pumpendrücken Auftreten können, vermieden. Sie eignen sich deshalb vor allem für den hydraulischen Abgleich von Zweirohranlagen mit voreinstellbaren Thermostatventilen.

Beispiel: Einbau Differenzdruckregler

Quelle: www.oventrop.de

Beispiel: Differenzdruckregler, Teillastbereich

Quelle: www.intelligent-heizen.info

Schließen einige Thermostatventile und die Anlage geht von Volllast auf Teillast, so entsteht ein höherer Differenzdruck zwischen Vor- und Rücklauf. Der Differenzdruckregler reagiert auf den Differenzdruckanstieg und übernimmt den Anstieg. Geräusche werden vermieden.

Genaue Einzelheiten zur Auslegung, Voreinstellung und Montage sind stets den jeweiligen Herstellerangaben zu entnehmen.

Volumenstromregler ( Durchflussregler )

Beispiel: Durchflussregler

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Quelle: www.oventrop.de

Volumenstromregler regeln den Volumenstrom in einem Strang ( also die Durchflussmenge in einem bestimmten Teil der Heizungsanlage ) auf den berechneten und eingestellten Sollwert unabhängig von den Druckverhältnissen. Im Rahmen des hydraulischen Abgleichs wird somit eine Überversorgung von einzelnen Wärmeverbrauchern oder Verbrauchergruppen im Voll- und Teillastbereich sowie in der Aufheizphase nach der Nachtabsenkung vermieden. Gleichzeitig verhindert man eine Unterversorgung in anderen Strängen. Bevorzugte Anwendungsbereiche sind Verbrauchergruppen mit größeren Volumenströmen sowie Einrohranlagen, weil in diesen weitesgehend konstante Differenzdrücke herrschen.

Beispiel: Einbau Durchflussregler

Quelle: www.oventrop.de

Genaue Einzelheiten zur Auslegung, Voreinstellung und Montage sind stets den jeweiligen Herstellerangaben zu entnehmen.