Einspritzschaltung in Heizungsanlagen – Wozu dient sie?

Gründe und Arten der Einspritzschaltung in der Heizung  

Heizungsanlagen transportieren Wärme mit dem Heizungswasser durch das gesamte Gebäude. Muss dieses dabei große Strecken zurücklegen, kann es lange dauern, bis die thermische Energie am Einsatzort ankommt. Während das bei Heizkörpern oder einer Fußbodenheizung mit Komforteinbußen verbunden ist, kann dieser Umstand an  Heizregistern  von Lüftungsanlagen eine Gefahr darstellen. Und zwar immer dann, wenn diese anspringen und sehr kalte Außenluft erhitzen müssen. Hat das Heizungswasser am Heizregister dabei niedrige Temperaturen, dauert es nicht lange und es friert ein. Der Lufterhitzer geht auf Störung und kann sogar kaputt gehen.

Verhindern lässt sich das mit der Einspritzschaltung. Diese Art der hydraulischen Grundschaltungen ist so ausgeführt, dass immer heißes Wasser in Verbrauchernähe anliegt. Benötigen diese keine Wärme, strömt der Wärmeträger über einen Bypass zum Kessel zurück. Steigt der Wärmebedarf im Verbraucherkreis, wird Heizungswasser aus dem Erzeugerkreis in diesen eingespritzt. Es handelt sich also um eine sehr schnell reagierende Schaltung ohne nennenswerte Verzögerung (Totzeit). Geht es um die Umsetzung, unterscheiden Experten:

• die Einspritzschaltung mit  Dreiwegeventil  und
• die Einspritzschaltung mit  Durchgangsventil

Erkennen lassen sich die Systeme unter anderem daran, dass in Fließrichtung zwei Heizungspumpen in Reihe vorhanden sind. Außerdem gibt es mindestens eine Bypassstrecke, die den Vorlauf und den Rücklauf zwischen dem Erzeuger- und dem Verbraucherkreis verbindet oder kurzschließt.

Zum Einsatz kommt die Einspritzschaltung bei Lüftungsanlagen mit Heizregister oder Heizungsanlagen. So lassen sich zum Beispiel unterschiedliche Vorlauftemperaturen realisieren, wenn Fußboden- und Heizkörperkreise miteinander kombiniert sind.  

Sind die Anbindeleitungen zu Verbrauchern kürzer, kommt üblicherweise eine  Beimischschaltung  zum Einsatz. Dieses leitet einen Teil des Rücklaufs in den heißen Vorlauf, um die Heizwassertemperatur für den Verbraucherkreis zu reduzieren.  

Die Einspritzschaltung mit Dreiwegeventil  

Die Einspritzschaltung mit Dreiwegeventil besitzt zwei Bypassstrecken zwischen dem Erzeuger- und dem Verbraucherkreis. Während die zweite (vom Kessel gesehen in Fließrichtung) ohne zusätzliche Armaturen eingebaut ist, befindet sich an der ersten ein Dreiwegeventil im Rücklauf. Außerdem sind beide Kreise mit einer eigenen Pumpe ausgestattet. Im Auslegungsfall ist das Dreiwegeventil auf Durchgang gestellt. Das heißt, dass der gesamte Vorlauf aus dem Erzeugerkreis über die angebundenen Wärmeabnehmer im Verbraucherkreis strömt. Beide Bypassstrecken sind dabei ohne Funktion – in diesen findet also keine Durchströmung statt.

Sinkt der Wärmebedarf der Verbraucher, ändert das Dreiwegeventil seine Einstellung. Das führt dazu, dass ein Teil des Vorlaufs vom Kessel über den Bypass direkt wieder zu diesem zurückströmt. Da die Einspritzschaltung bei Heizungen und Lüftungsgeräten mit zwei Pumpen ausgestattet ist, läuft der Verbraucherkreis zunehmend unabhängig. Das heißt: Die Verbraucherpumpe nimmt das eingespritzte Wasser aus dem Vorlaufkreis und mischt es mit dem Rücklauf aus dem Verbraucherkreis. Dieses zieht sie dabei über den zweiten Bypass.

Die Stellung des Dreiwegeventils lässt sich bei dieser Art der hydraulischen Schaltung anhand der  Vorlauftemperatur  vor dem Verbraucher regulieren. Ist diese zu niedrig, schaltet sich das Ventil in Richtung Durchgang und die Einspritzschaltung stellt der Lüftungsanlage oder dem Heizkreis mehr heißes Vorlaufwasser zur Verfügung.  

Eigenschaften und Einsatzbereiche der Schaltung

Bei der hydraulischen Schaltung mit Dreiwegeventil ist der Durchfluss im Verbraucher- und im Erzeugerkreislauf immer konstant. Der Durchfluss in den Bypassstrecken ist hingegen variabel, um auf geänderte Wärmeanforderungen reagieren zu können.

Die Einspritzschaltung ist für Lüftungsgeräte mit Heizregister oder Heizungsanlagen geeignet. Da die Rücklauftemperatur zum Wärmeerzeuger im Teillastbereich allerdings sehr hoch ist, kommt die Schaltung nicht für jede Heizungsart infrage. Ungeeignet ist die Lösung für eine Brennwertheizung, eine Wärmepumpe oder Fernwärme.

Die Einspritzschaltung mit Durchgangsventil  

Die Einspritzschaltung mit Durchgangsventil besitzt nur eine Bypassstrecke. Sie ist ebenfalls mit zwei Pumpen ausgestattet und verfügt über ein Durchgangsventil im Rücklauf des Erzeugerkreises. Im Auslegungsfall (bei vollem Wärmebedarf) ist das Ventil voll geöffnet. Die Schaltung spritzt also den gesamten Vorlauf vom Kessel in den Verbraucherkreis ein und über den Bypass strömt kein Heizungswasser.

Sinkt der Wärmebedarf, schließt sich das Ventil allmählich. Die Pumpe im Verbraucherkreis zieht mehr Wärme aus dem eigenen Rücklauf und senkt dabei die Vorlauftemperatur. Während der Durchfluss im Bypass dabei steigt, entstehen im Erzeugerkreis sehr große Änderungen der Volumenströme sowie der Druckverhältnisse. Geht es bei der Schaltung mit Durchgangsventil um die Auslegung, ist das zu beachten.

Einsatzbereiche der speziellen Anlagenkonfiguration

Arbeitet die Heizung mit einer Einspritzschaltung mit Durchgangsventil, lassen sich sehr niedrige Rücklauftemperaturen realisieren. Günstig ist das vor allem für Brennwertkessel, Fernwärmeheizungen oder Wärmepumpenanlagen. Da sich der Durchfluss im Erzeugerkreis aber stark verändern kann, sollte die Heizungspumpe hier drehzahlgeregelt sein. Das verhindert ein Überhitzen im Schwachlastfall. Bei der Pumpe im Verbraucherkreis ist das nicht erforderlich, da dieser mit konstantem Durchfluss arbeitet.