In diesem Beitrag werde ich euch die Beimischschaltung als hydraulische Grundschaltungen vorstellen und erklären wie diese funktioniert. Wenn ihr wissen wollt was eine hydraulische Schaltung ist, weshalb sie notwendig ist und was es noch für hydraulische Grundschaltungen gibt, empfehle ich euch meinen Beitrag „Übersicht und Funktion hydraulischer Kreise„. Hier werden auch die Grundlagen zu den Schaltbildern erklärt.

Grundlagen der Beimischschaltung

Eine Beimischschaltung ist eine hydraulische Schaltung mit Heizungspumpe und kann bei offenen- und geschlossenen Heizungssystemen, Zweirohrheizungen und Einrohrheizungen sowie oberer-, horizontaler- und unterer Verteilung eingesetzt werden. Eine Beimischschaltung funktioniert nicht bei einer Schwerkraftheizung!

Die Beimischschaltung ist eine Mischregelung (mengenkonstanter Betrieb) und wird durch ein Dreiwegemischventil in einen Primärkreis (Erzeugerkreis) und einen Sekundärkreis (Verbraucherkreis) unterteilt (siehe Abbildung 2). Der Volumenstrom im Primärkreis ist dabei variabel und die Vorlauftemperatur konstant. Im Sekundärkreis (nach dem Mischventil) ist der Volumenstrom konstant und die Temperatur variabel.

Das heißt die Vorlauftemperatur im Sekundärkreis kann nach dem Mischventil je nach Bedarf durch die Veränderung der Ventilöffnung über den Bypass angepasst werden. Der konstante Volumenstrom im Sekundärkreis wird durch die Anordnung der Heizungspumpe im Sekundärkreis erreicht. Die Überwindung des Druckverlustes über dem Mischventil muss von der Pumpe im Sekundärkreis übernommen werden.

In Abbildung 1 seht ihr eine skizzenhafte Darstellung einer Beimischschaltung und in Abbildung 3 eine schematische Darstellung. Hier findet ihr noch einmal die Grundlagen zu den Schaltbildern um sie besser zu verstehen.

Funktion der Beimischschaltung

Um die Funktion einer Beimischschaltung besser zu verstehen, möchte ich euch anhand der folgenden Bilder zeigen, wie unterschiedliche Heizzustände erreicht werden können. Wir werden dabei die folgenden Zustände betrachten:

• hoher Leistungsbedarf
• mittlerer Leistungsbedarf
• niedriger Leistungsbedarf

Annahme 1: hoher Leistungsbedarf

Es wird eine hohe Wärmeleistung benötigt um das Gebäude zu erwärmen. Das Ventiltor 1 (von der Wärmequelle kommend) ist zu 100 % geöffnet, sodass die Vorlauftemperatur direkt in den Heizkreis fließen kann, um schnellstmöglich die gewünschte Raumtemperatur zu erreichen. Das Ventiltor 2 über den Bypass vom Rücklauf kommend ist geschlossen (0% geöffnet).

Nachdem das Heizwasser die Verbraucher passiert hat, fließt es im Rücklauf leicht abgekühlt direkt zum Wärmeerzeuger zurück, um erneut erwärmt zu werden.

Annahme 2: mittlerer Leistungsbedarf

Es wird eine mittlere Wärmeleistung benötigt um die Raumtemperatur im Gebäude zu halten. Die beiden Ventiltore sind nun zu jeweils 50% geöffnet, sodass heißes Wasser aus dem Heizkessel aber auch abgekühltes Heizwasser aus dem Rücklauf der Verbraucher wieder zum Heizkörper fließen kann. Die Wasserströme aus Heizkessel und Rücklauf werden am Mischventil gemischt, sodass eine mittlere Heizleistung für den Raum zur Verfügung gestellt wird.

Da das Ventiltor 2 zu 50% geöffnet ist, fließen die restlichen 50% des Heizwassers im Rücklauf zurück zum Heizkessel um erneut erwärmt zu werden. Das erwärmte Heizwasser fließt dann wieder in den Heizkreislauf.

Annahme 3: niedriger Leistungsbedarf

Es wird eine niedrige Wärmeleistung benötigt um die Temperaturen im Gebäude zu reduzieren. Das Ventiltor 1 (von der Wärmequelle kommend) ist geschlossen (0% geöffnet), da keine Wärme benötigt wird. Das Ventiltor 2 ist zu 100% geöffnet, sodass über den Bypass das abgekühlte Heizwasser vom Rücklauf kommend erneut in den Sekundärkreis fließend kann.

Das Heizwasser hat somit die Möglichkeit seine restlich gespeicherte Energie komplett an das Gebäude abzugeben um weiter abzukühlen. Vom Heizkessel kommt kein Wasser, da das Ventiltor 1 geschlossen ist.

Varianten der Beimischschaltung

Die Beimischschaltung gibt es in verschiedenen Varianten für unterschiedliche Anforderungen. Nachfolgend zeige ich euch die verschiedenen Anwendungsgebiete und Varianten der Beimischschaltung.

Variante 1 – Beimischschaltung

Die klassische Beimischschaltung entspricht dem Aufbau der Darstellungen in den Abbildungen 1 bis 7. Hier ist ein Dreiwegemischventil (3-WMV) im Einsatz. Die gezeigte Variante gibt es aber auch mit einem Dreiwegeverteilventil (3-WVV) – siehe Abbildung 8. Da der Aufbau von Ventilkegel und Ventilsitz in Dreiwegemischventilen einfacher ist, sind diese kostengünstiger als Dreiwegeverteilventile und kommen öfter zum Einsatz.

Typische Anwendungen

Diese Variante der Beimischschaltung findet in Heizsystemen mit Heizkörpern und Wärmepumpen sowie Niedertemperaturwärmeerzeugern (Brennwertkessel/ Niedertemperaturkessel) Anwendung, die keine untere Rücklauftemperaturbegrenzung benötigt wird. Weiterhin kann die Beimischschaltung bei Lufterhitzern mit Einfriergefahr verwendet werden, wenn der Kühler keine Entfeuchtungsfunktion besitzt.

Verteiler:

• Verteiler ohne Hauptpumpe
• Verteiler mit Hauptpumpe, differenzdruckarm/ -los

Merkmale:

• Einsatz zur Veränderung der Vorlauftemperatur im Sekundärkreis
• Differenzdruckarmer Anschluss
• Volumenstrom im Primärkreis variabel
• Volumenstrom im Sekundärkreis konstant
• Vorlauftemperatur im Primärkreis konstant
• Vorlauftemperatur im Sekundärkreis variabel
• maximale Vorlauftemperatur im Sekundärkreis entspricht der Vorlauftemperatur im Primärkreis
• niedrige Kesselrücklauftemperatur
• hohe Kesselrücklauftemperatur bei Entkopplung möglich (siehe Variante 2 und 4)

Einsatzgebiet:

• Heizsystem mit Heizkörpern
• geeignet für die Ladung von Warmwasserspeichern
• Speicherladung mit externem Wärmeübertrager
• Wärmepumpen, Niedertemperaturwärmeerzeuger (Brennwertkessel/ Niedertemperaturkessel)
• Lufterhitzer mit Einfriergefahr (Kühler ohne Entfeuchtungsfunktion)

Variante 1.2 – Beimischschaltung mit Entkopplung

Eine Untervariante der Variante 1 ist die Beimischschaltung mit Entkopplung. Eine Entkopplung der Primär- und Sekundärseite wird mit Hilfe einer hydraulischen Weiche oder einem Differenzdruckarmen Verteiler/ Sammler erreicht. Wichtig: Ein Differenzdruckbehafteter Verteiler ist nicht zulässig.

Diese Variante ist für Heizkessel notwendig, die eine bestimmte Rücklauftemperatur nicht unterschreiten dürfen. Eine untere Rücklauftemperaturbegrenzung wird beispielsweise bei alten Standardkesseln (Konstanttemperaturkessel) benötigt, da eine zu niedrige Rücklauftemperatur Korrosionsschäden durch Wasserdampfkondensation am Heizkessel hervorrufen kann.

Ein weiteres Anwendungsgebiet kann beispielsweise ein Mehrfamilienhaus mit eigenem Wärmeerzeuger sein. Da in Mehrfamilienhäusern oft kleine Brennwertthermen zum Einsatz kommen und dadurch die Wasserumlaufmenge über die Verbraucher (Heizkörper) größer ist als über die Therme (Wärmeerzeuger), kann durch die Entkopplung von Primär- und Sekundärkreis eine Unterversorgung der Verbraucher verhindert werden.

Variante 2 – Beimischschaltung mit Festbeimischung

Eine Beimischschaltung mit Festbeimischung wird auch Doppelbeimischschaltung genannt. Sie kommt zum Einsatz, wenn die Vorlauftemperatur im Sekundärkreis deutlich niedriger sein soll, als die bereitgestellte Vorlauftemperatur vom Wärmeerzeuger. Die Festbeimischung wird mit Hilfe eines Bypasses mit Einstell-/ Drossel Armatur realisiert. Diese befindet sich zwischen Vor- und Rücklauf, hinter dem Mischventil und vor der Heizungspumpe.

Dadurch wird sichergestellt, dass ein Teil des Rücklaufwassers auch bei geschlossenem Ventiltor 2 in den Vorlauf des Sekundärkreises gelangt und die Temperatur des Vorlaufwassers aus dem Wärmeerzeuger kommend reduziert. Die Vorlauftemperatur im Sekundärkreis ist somit immer niedriger als die maximale Vorlauftemperatur im Primärkreis.

Typische Anwendung:

Die Variante 2 der Beimischschaltung wird auf der Verbraucherseite hauptsächlich für Fußbodenheizungen eingesetzt.

Verteiler:

• Verteiler ohne Hauptpumpe
• Verteiler mit Hauptpumpe, differenzdruckarm/ -los

Merkmale:

• Einsatz zur Erzeugung geringer Vorlauftemperaturen im Sekundärkreis
• Differenzdruckarmer Anschluss
• Volumenstrom im Primärkreis variabel
• Volumenstrom im Sekundärkreis konstant
• Vorlauftemperatur im Primärkreis konstant
• Vorlauftemperatur im Sekundärkreis variabel
• maximale Vorlauftemperatur im Sekundärkreis ist geringer als die Vorlauftemperatur im Primärkreis
• niedrige Kesselrücklauftemperatur
• hohe Kesselrücklauftemperatur bei Entkopplung möglich (siehe Variante 2 und 4)

Einsatzgebiet:

• Fußbodenheizungen
• Wärmepumpen, Niedertemperaturwärmeerzeugern (Brennwertkessel/ Niedertemperaturkessel)

Variante 2.1 – Beimischschaltung mit Entkopplung und Festbeimischung

Auch eine Beimischschaltung mit Festbeimischung kann entkoppelt werden. Die Entkopplung der Primär- und Sekundärseite wird ebenfalls mit Hilfe einer hydraulischen Weiche oder einem Differenzdruckarmen Verteiler/ Sammler erreicht.

Fazit

Die Beimischschaltung als mengenkonstante hydraulische Schaltung ist eine der am häufigsten eingesetzten hydraulischen Schaltungen, da sie sich auf der Verbraucherseite sehr gut regeln lässt und niedrige Rücklauftemperaturen erreicht werden können.

Ich hoffe ich konnte euch damit einen kleinen Überblick zur Beimischschaltung geben. Ich freue mich auf eure Fragen, Anregungen und Kritik in den Kommentaren.

Liebe Grüße! Martin

Weiterführende Links und Quellen:
– Siemens Hydraulikbuch
– Bosy Online – Hydraulische Schaltungen
– Bosy Online – Hydraulische Weiche
– Bosy Online – offener Verteiler
– Hydraulischer-abgleich.de – Beimischschaltung 3 WMV
–  Rietschel - Raumklimatechnik: Band 3: Raumheiztechnik*
– DeltaQ – Überblick Heizkessel– VDMA Einheitsblatt 24199– Recknagel Sprenger  – Taschenbuch für Heizung und Klimatechik