Eine präzise und zuverlässige Temperaturregelung ist die Voraussetzung für ein angenehmes Klima in Gebäuden. Daher muss in allen Fällen die Hydraulik ordnungsgemäß ausgelegt, eingestellt und auf den Auslegungszustand abgeglichen werden. Bei HLK-Anlagen erfolgt dies über den hydraulischen Abgleich. Dieser kann konventionell mit statischen Strangregulierventilen oder aber mit dynamischen Regulierventilen durchgeführt werden. Ein hydraulisch abgeglichenes Rohrnetz stellt sicher, dass die einzelnen Verbraucher in Heiz- und Kühlsystemen mit den vom Anlagenplaner auf den Auslegungszustand errechneten Volumenströmen übereinstimmen. Fehlt bei HLK-Anlagen die Dokumentation für die Rohrnetz- und Lastberechnung, kann kein ordnungsgemäßer hydraulischer Abgleich durchgeführt werden. In der Praxis ist es nicht mehr möglich, nachträglich eine verlässliche Rohrnetzberechnung zu machen, da weder Druckverluste noch der Rohrleitungsverlauf bekannt sind. [1]
Ein weiteres Problem bei statisch abgeglichenen Hydrauliksystemen besteht darin, dass die Einstellung der Strangregulierventile auf den Auslegungszustand erfolgt (Bild 1). In der Regel befinden sich HLK-Systeme aber in Teillastzuständen. In Teillastzuständen ist der hydraulische Abgleich mit statischen Strangregulierventilen unwirksam (Bild 2). Oft genug ist daher der gewünschte Komfort nicht gegeben. Die Folgen sind Über- und Unterversorgung, Strömungsgeräusche und hohe Rücklauftemperaturen in Heizungsanlagen bzw. tiefe Rücklauftemperaturen in Kühlanwendungen. Abhilfe für alle Lastzustände liefern dynamische Regelventile, indem Druckschwankungen mittels eines Differenzdruckreglers automatisch erfasst und ausgeglichen werden. Eine kompakte Lösung mit integriertem Differenzdruckregler bieten druckunabhängige Kombiventile von Siemens, kurz PICVs (Pressure-Independent Combi Valves). PICVs stellen sicher, dass der Durchfluss von heißem oder kaltem Wasser nur vom Ventilhub abhängig ist.
Innerhalb ihres eingestellten Arbeitsbereichs können diese Ventile nicht durch Druckschwankungen beeinflusst werden. Dies wird als dynamischer Abgleich oder automatischer Abgleich bezeichnet. Die grundlegende Funktion wird durch den integrierten Differenzdruckregler (Bild 3, Nr. 3) erreicht, der zum Durchflussregelventil (Bild 3, Nr. 1) in Reihe geschaltet ist und den Differenzdruck über dem Ventil mit einem Druckeinlass und einer Membran konstant regelt. So ist der Durchfluss durch den gesamten Regelkreis von Druckschwankungen im System unabhängig und wird nur durch den Hub des Regelventils bestimmt. Daher ist die Ventilkennlinie von PICVs linear. Darüber hinaus bieten PICVs die gleiche Stellantriebsschnittstelle wie Standardregelventile. Hilfsenergie oder ein elektrischer Sensor sind nicht erforderlich. Die Energie für den Betrieb des Differenzdruckreglers stammt aus dem Hydrauliksystem selbst.
Eine besonders präzise Regelgenauigkeit wird durch die PICVs von Siemens erzielt, da bei diesen die Voreinstellung durch die Einschränkung des freien Regelpfadbereichs erreicht wird und nicht durch den Hub (Bild 3, Nr. 2). Das bedeutet nämlich, dass unabhängig von der Voreinstellung des maximalen Durchflusses der volle Hub des Ventils zur Durchflussregelung zur Verfügung steht. Und somit die volle Auflösung der Ventil-Antriebseinheit vorliegt (Bild 4). Die Temperatur kann in viel kleineren Stellantriebsschritten erreicht werden, wodurch spürbare Temperatursprünge verringert werden. Folglich fühlen sich die Benutzer während des Regelvorgangs zum Sollwert wohl und werden den Energiebedarf nicht ändern, um die Spitzen der Temperaturschwankungen auszugleichen. Wenn dies während der gesamten Saison auf das komplette Gebäude übertragen wird, ergeben sich signifikante Energieeinsparungen.
Fazit
Druckunabhängige Kombiventile sind Regelventile, dynamischer Differenzdruckregler und Absperrarmatur in einer Einheit. Anders als bei konventionellen Regelventilen erfolgt die Auslegung nur auf den maximal notwendigen Durchfluss. Eine kVS-Auslegung auf Basis des Druckverlustes im mengenvariablen Streckenabschnitt entfällt. Besonders bei Sanierungen, wo die Hydraulik und Druckverluste unbekannt sind, eignet sich diese Art von Regelventilen besonders. Dies spart Investitions- und Installationskosten, darüber hinaus wird ein energieeffizienter Betrieb sichergestellt und der Komfort für Anwender geschützt. Mit dem Einsatz von druckunabhängigen Kombiventilen in hydraulischen HLK-Anlagen von Gebäuden lassen sich Energieeinsparungen von bis zu 30 Prozent erzielen.
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