Mengcircuit: kenmerken en voordelen

Het mengcircuit is een veel gebruikt circuit voor verwarmingssystemen. Het kan zeer goed worden geregeld en is vooral de moeite waard als de retourtemperatuur bij de warmteopwekker laag moet zijn. Dit is bijvoorbeeld het geval bij condensatieketels, die daardoor een hoger rendement behalen. Hierna geven wij een overzicht van de structuur van een mengcircuit en leggen wij uit welke voordelen het biedt.

Waarom is een hydraulisch circuit nodig?

Als een warmteopwekker een verwarmingscircuit voedt, bijvoorbeeld alle radiatoren in huis, kan hij de aanvoertemperatuur naar behoefte aanpassen aan de warmtebehoefte. Een condensatieketel, bijvoorbeeld, stuurt warmer water het netwerk in wanneer het buiten koud is en het huis veel energie nodig heeft om een comfortabele temperatuur te bereiken. Als de warmteopwekker zijn vermogen niet kan wijzigen of meerdere verbruikers warmte onttrekken, werkt dit niet meer. Vooral in het laatste geval zijn de eisen voor de aanvoertemperatuur soms zeer verschillend; bijvoorbeeld in flatgebouwen of gebouwen waar het verwarmingssysteem tegelijkertijd radiatoren en paneelverwarmingssystemen van warmte voorziet. In al deze gebieden zorgen hydraulische circuits ervoor dat de verbruikers verwarmingswater met de juiste parameters ontvangen. Afhankelijk van het circuit kunnen volumestromen of temperaturen worden gewijzigd om de warmteafgifte te beïnvloeden. Voorbeelden hiervan zijn het injectiecircuit of het mengcircuit.

Het bijmengcircuit van het verwarmingssysteem werkt met een constant debiet
Het bijmengcircuit van het verwarmingssysteem is een mogelijkheid om het energietransport in verbruikerscircuits variabel vorm te geven. Als circuit met constant volume stroomt er altijd dezelfde hoeveelheid verwarmingswater door het verbruikerscircuit. De temperatuur kan echter worden gewijzigd afhankelijk van de warmtebehoefte. Dit heeft het voordeel dat warmteverliezen kunnen worden beperkt in tijden van lagere warmtebehoefte. Bovendien is het hydraulisch gunstig als door de verwarmingsoppervlakken steeds dezelfde hoeveelheid verwarmingswater stroomt.

Fittings scheiden het systeem in verschillende circuits

Het basisprincipe van een verwarmingssysteem is het transporteren van verwarmd water van een warmtebron via leidingen naar de verwarmingsoppervlakken (verbruikers). Hier geeft het water warmte af voordat het bij lagere temperaturen terugstroomt naar het verwarmingstoestel. Dit verwarmt het verwarmingswater en zo gaat de cyclus verder. Het mengcircuit scheidt deze structuur in twee delen: De producentenkring (ook wel de primaire kring genoemd) en de verbruikerskring (ook wel de secundaire kring genoemd).

Ontwerp en werking van het mengcircuit

Bij het mengcircuit gaat het erom de aanvoertemperatuur in een verbruikerscircuit te wijzigen zonder het debiet van het verwarmingswater te beïnvloeden. Eenvoudig omschreven werkt het als volgt: als de stroom die uit de boiler komt te heet is, voegt een fitting koeler water toe uit de retourstroom van de verwarmingsoppervlakken. Het verbruikerscircuit heeft minder warm water nodig van de warmteopwekker en de aanvoertemperatuur daalt.

Mengcircuit met driewegklep en verwarmingspomp

De schakeling kan onder meer worden uitgevoerd met een driewegklep. Deze bevindt zich in de stromingslijn tussen de producenten- en verbruikerskring. Stroomafwaarts van de klep bevindt zich een pomp die verwarmingswater via de verbruikers stuurt. Afhankelijk van de warmtebehoefte in het verbruikerscircuit verandert de driewegklep van stand:

• Bij maximale warmtevraag laat hij de volledige stroom van de ketel naar de verbruikers stromen, waardoor het verwarmingswater warm wordt.
• Bij gemiddelde warmtebehoefte verandert de klep van stand, zodat een deel van de reeds afgekoelde retourstroom weer naar de verbruikers stroomt. Het verwarmingswater is daardoor koeler. Er stroomt minder water door de warmteopwekker.
• Wanneer de warmtebehoefte zeer laag is, leidt de driewegklep de gehele retourstroom van het verbruikerscircuit naar de verbruikers. Het verwarmende water kan al zijn warmte afgeven en de temperatuur daalt. Er stroomt geen water meer door de ketel. Hij kan gedurende die tijd uitgeschakeld blijven.

De positie van de klep kan worden gewijzigd met een servomotor. Als zogenaamde actuator is het de uitvoerende component van een regelsysteem dat de aanvoertemperatuur wijzigt afhankelijk van de ruimtetemperatuur.

Constante bypass beperkt de aanvoertemperatuur

Indien het verwarmingswater een paneelverwarmingssysteem voedt, mogen de aanvoertemperaturen een vooraf vastgestelde waarde niet overschrijden. Dit is om veiligheidsredenen en voorkomt schade die bijvoorbeeld zou kunnen worden veroorzaakt door water van 70 graden Celsius in een vloerverwarmingscircuit. De begrenzing kan worden uitgevoerd door middel van een mengcircuit met constante bypass en vaste premix. In dit geval verbindt een globe klep de aanvoer en de retour in het verbruikerscircuit en laat altijd enige retour in de aanvoer stromen. De juiste hoeveelheid kan worden bepaald aan de hand van de ketel bij vol vermogen en maximale aanvoertemperatuur. In dit geval moet er namelijk voldoende retourwater naar de verbruikerstroom stromen om de temperatuur van het verwarmingswater tot de voorgeschreven waarde te beperken.

Typische toepassingen van het hydraulisch circuit

De technologie is bijvoorbeeld geschikt voor radiatorverwarmingssystemen en warmteopwekkers met lage systeemtemperaturen. Het mengcircuit wordt ook gebruikt voor de ventilatie. Op deze manier kunnen verwarmingsspiralen altijd van enige warmte worden voorzien om ze tegen bevriezing te beschermen. Het systeem is echter ongeschikt als er zeer grote afstanden tussen de regelklep en de verbruikers zijn. Dit komt doordat het langer duurt voordat veranderingen in de klepstand meetbaar worden, waardoor de regeling veel moeilijker wordt. Deskundigen noemen dit een hoog transport of dode tijd. Het is ook belangrijk dat het circuit geen drukverdeler volgt, aangezien dit de controleerbaarheid verstoort. Het is gunstiger om het zonder verdeler achter een hydraulische afscheider te gebruiken.

De belangrijkste voordelen in een oogopslag

Het mengcircuit voedt verwarmingscircuits met vaste massastromen, waarbij de temperaturen gelijkmatig over de verwarmingsoppervlakken worden verdeeld. Vooral in grotere systemen heeft dit het voordeel dat afzonderlijke circuits niet onderbevoorraad raken als gevolg van het beperkte verwarmingswaterdebiet van de warmteproducenten. Bovendien gaat er minder warmte verloren via de distributieleidingen, aangezien de aanvoertemperatuur daalt naarmate de warmtevraag toeneemt. Een ander voordeel is het feit dat de schakeling temperatuurschommelingen van de warmteproducenten compenseert. Het is over het algemeen goedkoop en betrouwbaar en gemakkelijk te regelen dankzij de constante verwarmingswaterstromen in het verbruikerscircuit. Het generatorcircuit werkt ook met lage retourtemperaturen, wat een positief effect heeft op het rendement van met name lage-temperatuur- en condensatieketels.

Conclusie

Het mengcircuit is een van de meest gebruikte hydraulische circuits in verwarmingssystemen. Het zorgt voor een goede regelbaarheid door middel van constante verwarmingswaterstromen in de verbruikercircuits en zorgt ervoor dat alle verwarmingsoppervlakken optimaal van verwarmingswater worden voorzien. De technologie wordt vooral gebruikt voor lage-temperatuur- en condensatieketels en wanneer een warmteopwekker verschillende verwarmingscircuits voedt.