Was ist ein Dreiwegemischventil? Wie funktioniert es in Kesselanlagen?

Ein Dreiwegemischventil ist eine Regelarmatur mit drei Anschlüssen – A, B und AB –, die Wasser unterschiedlicher Temperatur aus den Anschlüssen A und B in einem bestimmten Verhältnis mischt und als einen einzigen Strom über den Ausgang AB weiterleitet. In Heizsystemen wird Anschluss A an das heiße Wasser aus dem Kessel angeschlossen, Anschluss B an das aus dem Kreis zurückkehrende kalte Wasser und Anschluss AB an das zum Kreis geführte Mischwasser. Eine Drehscheibe oder ein Drehkegel im Gehäuse verändert das Verhältnis dieser beiden Zuläufe fortlaufend und hält so die Austrittstemperatur auf dem Zielwert. Die Auswahl des Mischventils für eine Kesselanlage ist eine maßgebliche Entscheidung für die Sicherheit und die Energieeffizienz der Anlage.

Für den Einsatz eines Mischventils in Kesselanlagen gibt es zwei verschiedene Gründe. Erstens sollen Kreise mit unterschiedlichen Temperaturanforderungen an denselben Kessel angeschlossen werden; während 80 °C warmes Kesselwasser direkt zum Heizkörperkreis fließen kann, muss es dem Fußbodenheizkreis auf 35–45 °C abgesenkt zugeführt werden. Zweitens soll der Kessel vor einer zu niedrigen Rücklauftemperatur geschützt werden; besonders bei konventionellen Heizkesseln schädigt das aus der Abgasanlage kondensierende Wasser den Kesselkörper, wenn das Rücklaufwasser unter 55 °C fällt. Das Mischventil erfüllt beide Aufgaben gleichzeitig.

Die Funktionsweise wird in Prozent ausgedrückt. Der Stellantrieb, der das Ventil steuert, erhält ein Öffnungssignal zwischen 0 und 100. Bei null ist Anschluss A vollständig geschlossen, und der gesamte Strom kommt aus B; bei hundert Prozent ist A vollständig geöffnet, und der gesamte Strom kommt vom Kessel. Im realen Betrieb pendelt das Ventil zwischen diesen beiden Extremen und hält den Ausgang AB auf konstanter Temperatur. Das Funktionsprinzip eines 3-Wege-Ventils beruht auf dieser proportionalen Mischlogik und bildet bei der Ventilauswahl für Heizsysteme den grundlegenden Bezugspunkt. Der Volumenstrom durch das Ventil und der Druckverlust der Rohrleitung werden durch den Kvs-Wert beschrieben; dieser liegt bei einem DN25-Ventil typischerweise im Bereich von 6–10 m³/h. Auf dieses Thema kommen wir in einem eigenen Abschnitt zurück. Die grundlegenden Unterschiede zwischen einem 2-Wege-Ventil und einem 3-Wege-Ventil finden Sie auch in unserem Vergleichsratgeber. (Details: 2-Wege-Ventil oder 3-Wege-Ventil? Welches wird wo eingesetzt?)

Die Kesselrücklauftemperatur muss bei konventionellen Heizkesseln mindestens 55 °C und bei Niedertemperaturkesseln mindestens 45 °C betragen; wird dieser Wert unterschritten, kondensiert der Wasserdampf in den Abgasen und bildet Säuretropfen, die den Kesselkörper angreifen und rosten lassen. Deshalb ist der Rücklauftemperaturschutz des Kessels die primäre ingenieurtechnische Aufgabe des Mischventils.

Der Mechanismus des Kondensationsschadens funktioniert folgendermaßen. Sinkt die Abgastemperatur unter den Taupunkt, verflüssigt sich der Wasserdampf im Gas und setzt sich an den Oberflächen der Abgasanlage ab. Der pH-Wert dieser Flüssigkeit liegt im Bereich von 3,5–4,5; bei Kontakt mit Eisen setzt rasche Korrosion ein. Bei einem konventionellen Kessel mit Stahlkörper treten deutliche Spuren dieses Schadens innerhalb weniger Jahre auf. Brennwertkessel sind dagegen anders konstruiert; der Wärmeübertrager aus Edelstahl oder Aluminium in ihrem Inneren nutzt die Kondensation als Wärmequelle, und der Effizienzvorteil entsteht genau hieraus.

Wie schützt das Mischventil vor diesem Mechanismus? Das Wasser in der Rücklaufleitung wird, bevor es in den Kessel gelangt, mit heißem Vorlaufwasser vermischt, das am Ventil entnommen wird. So wird die Temperatur des Wassers, das den Kesseleintritt erreicht, im Bereich von 55–60 °C gehalten. Diese Auslegung ist besonders beim morgendlichen Anlauf kritisch, wenn die Anlage erstmals mit Wasser beaufschlagt wird und der gesamte Kreis bei leerem Behälter kalt ist. Die Kesselregelung sollte ohnehin diese Bedingung überwachen und die Ventilöffnung entsprechend anpassen. Zum Rücklauftemperaturschutz des Kessels sollte die Fail-Safe-Stellung des Mischventils so gewählt werden, dass Anschluss B geöffnet ist, also die Rücklaufwasserseite; bei einem Stromausfall wird der Kessel so keinem Kaltwasserschlag ausgesetzt.

In Zentralheizungsprojekten beruht diese Konfiguration auf den Anforderungen der Norm TS EN 12828. Die in der Norm geforderte Mindestrücklauftemperatur macht den Einsatz eines Mischventils nahezu verbindlich; diese Anforderung zu erfüllen, indem man den Kreis direkt an den Kessel anschließt, ist planerisch äußerst schwierig. Weitere Informationen zu Kesselanlagen und Kreiskomponenten finden Sie auf unserer Produktseite. (Details: Heizung)

Die Anschlüsse A, B und AB eines Dreiwegemischventils haben feste ingenieurtechnische Rollen: A ist der Eintritt für heißes Wasser aus dem Kessel, B der Eintritt für kaltes Wasser aus der Rücklaufleitung und AB der Austritt der Mischung zum Kreis. Bei einem Rotary-Gehäuse öffnet die innere Scheibe beim Drehen den Eintritt A und schließt B oder umgekehrt; auf diese Weise wird das Mischungsverhältnis am Austritt fortlaufend verändert.

Die Anschlüsse vertauscht anzuschließen ist ein häufiger Montagefehler. Werden A und B vertauscht, arbeitet das Ventil mathematisch zwar unverändert weiter, doch ein steigendes Regelsignal senkt die Vorlauftemperatur, statt sie zu erhöhen. Das erzeugt im Automatisierungssystem ein Fehlersignal in die falsche Richtung, und ein Ausregeln der Anlage ist nicht möglich. Vor der Montage müssen die Durchflussrichtungspfeile und die Anschlussbeschriftungen unbedingt überprüft werden.

Einige Hersteller bieten dasselbe Gehäuse für den Misch- und den Verteilbetrieb an. Im Mischbetrieb gibt es zwei Eintritte und einen Austritt, im Verteilbetrieb einen Eintritt und zwei Austritte. Diese beiden Konfigurationen unterscheiden sich in der Rohranbindung und in der Regellogik. Für den Kesselschutz im Heizkreis wird stets der Mischbetrieb verwendet. Die Auswahl des Motorventils darf nicht erfolgen, bevor festgelegt ist, in welchem Betrieb der Kreis arbeiten wird.

Es gibt auch Konstruktionen, die statt einer Drehscheibe einen linear bewegten Keil verwenden. Bei der Linearbauart bewegt sich die Scheibe auf und ab und verändert so die Öffnungsfläche der Anschlüsse A und B; die Regelkennlinie kann linear oder gleichprozentig sein. Rotary-Gehäuse zeichnen sich dagegen durch ihre kompakte Größe und ihre hohe Drehmomentaufnahme aus. Die Resideo Honeywell DR-Serie gehört zu dieser Konstruktionsgruppe und bevorzugt bei kleinen Nennweiten den Verschraubungsanschluss.

Der Kvs-Wert ist der Volumenstrom des Wassers in m³/h, der bei 1 bar Druckdifferenz durch ein Ventil strömt, und er ist der wichtigste Einzelparameter für die Dimensionierung des Ventils. Die Kvs-Berechnung ist der grundlegende Schritt bei der Dimensionierung eines Mischventils; wird sie ausgelassen, leiden sowohl die Energieeffizienz als auch die Regelqualität. Wird der Kvs-Wert zu klein gewählt, kann das Ventil selbst in vollständig geöffneter Stellung keinen ausreichenden Volumenstrom durchlassen; wird er zu groß gewählt, arbeitet das Ventil im Bereich kleiner Öffnungen.

Die Berechnung des Kvs-Werts erfolgt mit folgender Formel: Q = Kvs × √ΔP. Dabei ist Q der Volumenstrom in m³/h, ΔP die Druckdifferenz am Ventil in bar und Kvs der Ventil-Volumenstrom in m³/h. Um den tatsächlichen Kvs-Wert zu ermitteln, wird die Formel umgestellt: Kvs = Q / √ΔP. Betrachten wir einen Kreis mit einem Auslegungsvolumenstrom von 3,0 m³/h und einer Druckdifferenz am Ventil von 0,25 bar. Es ergibt sich Kvs = 3,0 / √0,25 = 3,0 / 0,5 = 6,0 m³/h. Gewählt wird ein Ventil, dessen Kvs-Wert mindestens 25 Prozent darüber liegt, d. h. bei 7,5 m³/h oder höher.

Zur Berechnung des Volumenstroms aus der Heizlast wird die Standardformel verwendet: Q = P / (1,163 × ΔT). Dabei ist P die Heizlast in kW und ΔT die Spreizung (Differenz zwischen Vor- und Rücklauftemperatur) in °C. Für eine Heizlast von 60 kW und eine Temperaturdifferenz von 20 °C ergibt sich Q = 60 / (1,163 × 20) = 60 / 23,26 = 2,58 m³/h. Wird dieselbe Last mit einer Spreizung von 10 °C transportiert, verdoppelt sich der Volumenstrom auf 5,15 m³/h, und es kann erforderlich sein, auf eine Nennweite größer zu wechseln. Eine verringerte Spreizung vergrößert die Dimensionierung des Ventils unmittelbar.

Woher nehmen Sie die Druckdifferenz? Werden Pumpenkennlinie und Rohrleitungs-Widerstandsberechnung gemeinsam durchgeführt, lässt sich der Differenzdruck am Ventil ablesen. In der praktischen Auslegung werden als Druckverlust des Ventils 30–50 Prozent des gesamten Druckverlusts des Kreises angesetzt. Dieser Wert, als Ventilautorität bezeichnet, drückt das Verhältnis zwischen dem Widerstand des Ventils bei freiem Durchfluss und dem im gedrosselten Zustand aus. Sinkt das Verhältnis, verschlechtert sich die Regelqualität; das System versucht dann, nicht das Ventil, sondern das Rohrsystem zu regeln. Bei typischen DN25-Dreiwegeventilgehäusen liegt der Kvs-Wert bei vollständiger Öffnung in der Regel im Bereich von 6–10 m³/h; dieser Wert muss mit den Anforderungen der Kesselanlage an Volumenstrom und Spreizung abgeglichen werden.

Die Dimensionierungsentscheidung zwischen DN25 und DN40 ergibt sich naturgemäß aus der Kvs-Berechnung; bei der Auswahl sind jedoch auch Rohrdurchmesser, Einbauort und Regelkennlinie maßgeblich. DN25-Rotary-Gehäuse sind die am häufigsten verwendete Größe in Wohngebäuden und kleinen gewerblichen Anlagen; DN40 und größer werden in der Regel in großen Gebäuden mit einer Heizlast von mehreren hundert kW bevorzugt.

• DN20 – Kvs in der Regel im Bereich 4–6; kleine Wohnungs-Kombithermen und Einzelwohnungen, Heizlast bis 30–40 kW
• DN25 – Kvs in der Regel im Bereich 6–10; Wohnungen und kleine gewerbliche Anwendungen, Heizlast 40–100 kW
• DN32 – Kvs in der Regel im Bereich 10–16; gewerbliche Gebäude mittlerer Größe, Heizlast 100–200 kW
• DN40 – Kvs in der Regel im Bereich 16–25; große gewerbliche und industrielle Anwendungen, Heizlast 200–400 kW
• DN50 und größer – Kvs 25 und höher; Heizzentralen, Krankenhäuser, große Bürohochhaus-Projekte

Es ist eine falsche Praxis, die Nennweite des Ventils automatisch nach dem Rohrdurchmesser zu wählen. Erfordert beispielsweise in einem Kreis mit DN25-Rohr die Kvs-Berechnung ein DN20-Gehäuse, ist DN20 die richtige Wahl; es ist technisch richtig, den Rohranschluss über eine Reduzierung zu lösen, statt den Ventildurchgang zu verengen. Wird das Ventil dagegen nach dem Rohrdurchmesser vergrößert, damit es den Volumenstrom nicht begrenzt, verschlechtert sich die Regelkennlinie, und ein im Regelbereich arbeitendes Ventil ist nur in vollständig geöffneter Stellung nützlich. Bei der Dimensionierung des Mischventils müssen neben der Kvs-Berechnung auch der Dichtschließdruck und die Temperaturgrenzen in der Auswahlliste stehen.

In Fußbodenheizkreisen ist die Dimensionierung restriktiver. Eine Vorlauftemperatur von 35–45 °C verringert die Spreizung und vergrößert den Volumenstrom; bei gleicher Heizlast kann das Fußbodenheizungsventil gegenüber einem Heizkörperkreis ein bis zwei Nennweiten größer ausfallen. Anders als beim Kesselanschluss muss das Ventil auf der Fußbodenheizungsseite sowohl die Mischung als auch die Volumenstromregelung übernehmen; daher ist der Kvs-Wert sorgfältiger zu berechnen. (Details: Fußbodenheizung)

Das DN25-Modell DR25GMLA der Resideo-Dreiwegemischventilreihe ist ein Dreiwegeventilgehäuse in Rotary-Bauart mit Verschraubungsanschluss, das für die Wassertemperaturregelung in Heizungs- und Klimaanlagen entwickelt wurde. Dieses Produkt, das auch als Honeywell-Motorventilgehäuse bezeichnet wird, bietet dank seines verchromten Innengehäuses hohe Beständigkeit gegen Korrosion und Kalkablagerung. Das Rotary-Ventil DR25GMLA ist für Heizraumanwendungen direkt aus dem Lager von Pomeka Mekanik in Kadıköy lieferbar.

• Modell: DR25GMLA – DN25-Dreiwegeventilgehäuse, Verschraubungsanschluss
• Typ: Rotary-Dreiwegeventilgehäuse
• Anschlussgröße: DN25, Verschraubung
• Nenndruckbeständigkeit: PN6 – für das Rotary-Ventil DN25 6 bar Betriebsdruck
• Maximale Betriebstemperatur: 130 °C
• Innengehäuse: verchromt, korrosionsbeständig
• Gehäusewerkstoff: komplett Guss
• Kompatible Motoren: Stellantriebe M6061A und L-Serie von Resideo/Honeywell (Ventil kompatibel mit Stellantrieb M6061A)
• Einsatzbereich: Temperaturregelung des Kesselaustrittswassers, Zentralheizung, Systeme mit witterungsgeführter Regelung, Klimatisierung

Der Verschraubungsanschluss erleichtert Montage und Wartung erheblich; gegenüber Flanschventilen ist die Installation vor Ort schneller, und beim Ventilwechsel ist keine Änderung der Rohrleitung erforderlich. Die volle Kompatibilität mit den Motoren M6061A und der L-Serie ermöglicht die direkte Integration in Automatisierungssysteme. Der Nenndruck von 6 bar ist für die große Mehrheit der Heizkreise in Wohn- und Gewerbegebäuden ausreichend; für industrielle Hochdruckanwendungen sind Nennweite DN und Druckstufe PN anders zu wählen. (Details: https://www.pomeka.com/resideo-honeywell-dr25gmla-dn25-uc-yollu-vana)

Die maximale Betriebstemperatur von 130 °C macht dieses Ventil neben Niedertemperaturanwendungen auch in älteren Hochtemperaturanlagen mit Steigleitungssystem einsetzbar. Pomeka Mekanik bietet die Dreiwegeventilgehäuse der Resideo DR-Serie als Originalware von Ademco-Resideo an. Über das in Kadıköy ansässige Liefernetz ist für Projekte in Istanbul und Umgebung ein Versand am selben Tag möglich. Das Resideo Honeywell DR25GMLA DN25 wird mit einem Montageflansch geliefert, der zu den auf dem Markt üblichen Stellantriebsgehäusen passt, und bildet zusammen mit einem geeigneten Motor eine vollständige Regelgruppe.

Die Auswahl des Stellantriebs für Motorventile ist die richtige Festlegung des elektromechanischen Elements, das an das Dreiwegemischventil angeschlossen wird. Der Stellantrieb setzt das Regelsignal in eine mechanische Drehbewegung um. Das Drehmoment, die Art des Regelsignals und die Stellung, in der das Ventil bei Wegfall der Versorgung verbleibt – diese Eigenschaft wird auch als Fail-Safe-Stellung des Ventils bezeichnet –, sind die drei Grundparameter dieser Auswahl.

Das gewählte Drehmoment muss die Kraft aufbringen, die erforderlich ist, um das Ventil von vollständig geschlossen auf vollständig geöffnet zu drehen. Rotary-Ventile mit kleiner Nennweite arbeiten in der Regel im Drehmomentbereich von 4–10 Nm; Ventile ab DN50 können 20 Nm oder mehr erfordern. Ein zu gering gewähltes Drehmoment kann das Ventil unter hohem Differenzdruck nicht bewegen, und das Ventil klemmt. Die Stellantriebe der Resideo M6061A-Serie bieten ein zu den Gehäusen der DR-Serie passendes Drehmoment und Positioniervermögen. Bei der Auswahl des Stellantriebs für Motorventile muss der Sicherheitszuschlag für das Drehmoment mindestens 25 Prozent betragen; unter Differenzdruck kann der statische Reibungsbeiwert über dem Katalogwert liegen.

Die Art des Regelsignals ist für die Integration in die Anlage maßgeblich. Eine Ein/Aus-Regelung lässt nur die Stellungen geöffnet und geschlossen zu; eine stetige Einstellung ist bei der Temperaturregelung nicht möglich. Die analoge Regelung mit 0–10 V oder 2–10 V erlaubt es dem Stellantrieb, den Öffnungsgrad fortlaufend zu verändern, und mit diesem Signal ist eine Proportionalregelung möglich. Die 4–20-mA-Stromschleife ist bei großen Leitungslängen widerstandsfähiger gegen Signalverluste; daher sollte das 4–20-mA-Signal bevorzugt werden, wenn der Abstand zwischen dem Steuerschrank der Gebäudeautomation und dem Mischventil 20 Meter übersteigt. Für die Integration in Gebäudeautomationssysteme können auch Stellantriebe mit Unterstützung für das Modbus- oder BACnet-Protokoll bevorzugt werden. (Details: Was sind 0–10 V, 2–10 V und Ein/Aus-Regelung? Grundlagen zu Ventilstellantrieben)

Die Fail-Safe-Stellung des Stellantriebs eines Motorventils ist der Sicherheitsparameter, der festlegt, in welcher Position das Ventil bei Stromausfall verbleibt. Bei Mischventilen, die zum Kesselschutz eingesetzt werden, ist die Fail-Safe-Stellung in der Regel Anschluss B geöffnet, also in Richtung des Rücklaufwassers; das verhindert, dass bei einem Stromausfall kaltes Wasser in den Kessel gelangt. Die Wahl der Fail-Safe-Stellung sollte aus Sicherheitsgründen je nach Gebäude unterschiedlich ausfallen und gemeinsam mit dem Automatisierungsingenieur festgelegt werden. Federrücklauf-Stellantriebe bringen das Ventil bei einem Stromausfall mit mechanischer Federkraft in die sichere Stellung; bei Typen ohne Feder kann eine Pufferung durch Kondensator oder Batterie erforderlich sein.

Die witterungsgeführte Regelung ist eine Regelstrategie, die von der Tatsache ausgeht, dass sich der Wärmeverlust eines Gebäudes in Abhängigkeit von der Außentemperatur ändert, und die Vorlauftemperatur proportional zur Außentemperatur einstellt; sie ist die effizienteste Betriebsweise eines Dreiwegemischventils. Bei dieser Regellogik öffnet das Mischventil anhand des Messwerts des Außensensors den Anschluss A mehr oder weniger und stellt dadurch die Vorlauf-Solltemperatur automatisch ein.

Die Funktionsweise wird durch eine Kurve beschrieben. Beispielsweise wird bei einer Außentemperatur von -10 °C eine Vorlauftemperatur von 75 °C angestrebt und bei einer Außentemperatur von +10 °C eine Vorlauftemperatur von 45 °C. Diese Kurve muss nach der Wärmeverlustberechnung des Gebäudes festgelegt werden. Wird die Kompensationskurve zu steil gewählt, überheizt das System bei milder Witterung und es kommt zu Energieverschwendung; wird sie zu flach gewählt, lässt sich das Gebäude an kalten Tagen nicht ausreichend erwärmen. In den Energieeffizienzvorschriften des Jahres 2026 ist die witterungsgeführte Regelung inzwischen als geförderte Regelungsmethode aufgeführt.

Im Vergleich zur Konstanttemperaturregelung kann die witterungsgeführte Regelung den jährlichen Energieverbrauch um 15–25 Prozent senken. Bei der Konstanttemperaturregelung wird die Vorlauftemperatur stets auf demselben Wert gehalten; bei der kompensierten Regelung verbraucht das Gebäude dagegen nur so viel Energie, wie es tatsächlich an Wärme verliert. In Verbindung mit Brennwertkesseln verlängert sich die Betriebszeit des Kessels im Kondensationsbereich, und die Effizienz kann weiter steigen. Zur Veranschaulichung eine Beispielrechnung: Wird die Vorlauftemperatur bei -5 °C Außentemperatur auf 70 °C, bei +5 °C auf 55 °C und bei +15 °C auf 40 °C eingestellt, arbeitet der Kessel in der Übergangszeit, die etwa 180 Tage des Jahres ausmacht, deutlich niedriger temperiert, und die Abgasverluste sinken. (Details: Was ist ein Brennwertkessel? Wie viel effizienter ist er als ein konventioneller Heizkessel?)

Während das Mischventil die Temperatur regelt, regelt das Strangregulierventil den Volumenstrom; diese beiden Funktionen haben unmittelbar nichts miteinander zu tun, und das eine kann nicht anstelle des anderen verwendet werden. Das Strangregulierventil ist ein fester oder einstellbarer Widerstand, der in parallelen Kreisen sicherstellt, dass jeder Zweig denselben Volumenstrom erhält.

In der Praxis sind diese beiden Elemente im selben Heizraum zusammen anzutreffen. Das Strangregulierventil gleicht in der Rücklaufleitung die Strömung der Kreise aus; das Mischventil dagegen schützt den Kessel und stellt die Vorlauftemperatur ein. Die Verwechslung der beiden rührt meist von Unterschieden in der Terminologie her; in manchen Quellen wird das Mischventil fälschlicherweise als Strangregulierventil bezeichnet.

• Mischventil – Zweck: Temperaturregelung; Anzahl der Anschlüsse: 3; Position: Kesselaustritt oder Kreiseintritt; Regelung: Stellantrieb oder Thermostatkopf
• Strangregulierventil – Zweck: Volumenstromabgleich; Anzahl der Anschlüsse: 2; Position: Rücklaufleitung jedes Zweigs; Regelung: manuelle Einstellung oder druckunabhängige Regelung
• Thermostatischer Mischer – Zweck: konstante Austrittstemperatur; Anzahl der Anschlüsse: 3; Position: Austritt des Warmwasserspeichers oder Solarkreis; Regelung: Wachselement, kein Stellantrieb erforderlich
• Kugelhahn mit Motorantrieb – Zweck: Auf/Zu (Ein/Aus); Anzahl der Anschlüsse: 2; Position: Absperrung des Kreises; Regelung: Stellantrieb, Proportionalregelung nicht möglich

Auch der Unterschied zum thermostatischen Mischer ist wichtig. Dank des Wachselements im Inneren hält die thermostatische Bauart ohne Stellantrieb eine konstante Austrittstemperatur; sie ist bei der Absicherung von Warmwasserspeichern und in Solarkreisen verbreitet. Das motorisch betätigte Mischventil arbeitet dagegen nach einem von außen kommenden Regelsignal und kann die Vorlauftemperatur veränderlich einstellen; diese Eigenschaft ist bei Systemen mit kompensierter Regelung zwingend erforderlich. (Details: Was ist ein thermostatischer Mischer? Die 60-°C-Regel beim Warmwasserspeicher und das Verbrühungsrisiko)

Die Auswahl des Fußbodenheizungs-Mischventils ist der Prozess, das geeignete Ventil zu bestimmen, das zwischen Kesselkreis und Fußbodenkreis eingebaut wird, um die Anforderung des Fußbodenkreises an eine Vorlauftemperatur von 35–45 °C zu erfüllen. Dieses Ventil macht beide Kreise hydraulisch voneinander unabhängig und ist bei der Planung von Fußbodenheizungssystemen ein nahezu unverzichtbares Element.

Die thermische Trägheit der Fußbodenheizung beeinflusst den Regelkreis des Mischventils. Die im Betonestrich verlegte Rohrleitung reagiert nur langsam auf Temperaturänderungen; daher muss das Regelsignal des Ventils unabhängig von der Änderung langsam wirken. Ein Stellantrieb, der zu schnell öffnet und schließt, lässt die Vorlauftemperatur ständig um den Zielwert schwanken. Das Anpassen der PID-Regelparameter an die Anlage verhindert dieses Pendeln. In einem typischen Fußbodenheizkreis wird die Integralzeit (Nachstellzeit) im Bereich von 60–180 Sekunden gehalten; dieser Wert liegt weit über den für Stellantriebe im Kesselkreis empfohlenen 15–30 Sekunden.

Im Fußbodenheizkreis ist eine zweite Umwälzpumpe erforderlich. Kesselkreis und Fußbodenkreis arbeiten mit getrennten Pumpen, und diese beiden Pumpen müssen unabhängig voneinander arbeiten. Das Mischventil ist der Punkt, an dem diese beiden Kreise hydraulisch verbunden werden. Die Förderhöhe der Pumpe des Fußbodenkreises wird in der Regel im Bereich von 1,5–3,0 mWS berechnet; die von diesem Wert unabhängige Auswahl der Pumpe des Kesselkreises sorgt an beiden Anschlüssen des Mischventils für einen ausgeglichenen Differenzdruck und erhöht die Regelqualität. Zur Auswahl der Fußbodenheizungs-Umwälzpumpe und zur Drehzahlberechnung finden Sie Informationen in unserem entsprechenden Ratgeber. (Details: Welche Umwälzpumpe wird für eine Fußbodenheizung verwendet?)

Die Betriebstemperatur im Bereich von 35–45 °C für die Fußbodenheizung steht in direktem Zusammenhang mit den Werkstoffgrenzen des im Fußboden verlegten Rohrs. Die Dauerbetriebstemperatur der PEX-a- und PEX-b-Rohre von Marken wie Rehau und Fränkische ist in der Regel auf 60 °C begrenzt; wird Kesselwasser mit einer Temperatur über 95 °C ohne Mischventil in den Fußboden eingespeist, verkürzt das die Lebensdauer dieser Rohre dramatisch. (Details: Bei wie viel Grad sollte eine Fußbodenheizung arbeiten? Was ist die ideale Vorlauftemperatur?)

Ein weiterer wichtiger Punkt bei der Auswahl des Fußbodenheizungs-Mischventils ist die Reihenfolge der Verteileranschlüsse. Der Austritt des Mischventils muss an den Verteilereintritt angeschlossen werden; jeder Kreis muss über ein Verteilerventil mit Stellantrieb geregelt werden. Bei dieser Anordnung lassen sich sowohl die Vorlauftemperatur als auch die Volumenströme der einzelnen Kreise unabhängig voneinander einstellen. Detaillierte Informationen zu Planung und Auswahl des Verteilers finden Sie in unserem entsprechenden Ratgeber. (Details: Was ist ein Verteiler? Warum wird er in Heizung und Sanitärinstallation eingesetzt?)

Der Einbauort eines Dreiwegemischventils richtet sich nach der Aufgabe, die es übernimmt; die häufigsten Positionen sind die Vorlaufleitung im Heizraum, der Kreiseintritt und Warmwasserspeicherkreise. Die Wahl des Einbauorts muss gemeinsam mit der Art der Bauteile vor und hinter dem Ventil und mit der physischen Anordnung der Rohrleitung beurteilt werden.

Bei der Anwendung zum Kesselschutz wird das Ventil zwischen Kessel und Rücklaufleitung angeschlossen. Anschluss A wird an den Kesselaustritt, Anschluss B an die Rücklaufleitung und Anschluss AB an die Vorlaufleitung zum Kreis angeschlossen. Da die Temperaturdifferenz über das Ventil in dieser Position in der Regel 20–30 °C beträgt, ist das Ventil einer hohen thermischen Belastung ausgesetzt; bei der Werkstoffauswahl und bei der Temperaturbeständigkeit der Dichtelemente muss dies berücksichtigt werden.

Bei der Anwendung am Kreiseintritt wird das Ventil am Eintritt des Heizkörper- oder Fußbodenheizkreises angeordnet. Diese Auslegung wird verwendet, wenn von einem einzigen Kessel mehrere Kreise versorgt werden, die mit unterschiedlichen Temperaturen arbeiten. Jeder Kreis erhält sein eigenes Mischventil und sein eigenes Regelsystem; die Last wird besser auf den Kessel verteilt, und eine individuelle Temperatureinstellung wird möglich.

Hinsichtlich der Einbaulage wird die horizontale Position empfohlen, da das Gewicht des Stellantriebs das Ventil in vertikaler Position belasten und den Lagerverschleiß beschleunigen kann. Vor dem Anschluss sind Fixpunkte vorzusehen, um zu verhindern, dass das Ventil die Rohrleitung trägt, und es dürfen keine Spannungen auf das Ventilgehäuse übertragen werden. Ein Schmutzfänger wird vor dem Ventil unbedingt eingebaut; Fremdkörper beschädigen die Dichtfläche der Rotary-Scheibe. Das Honeywell-Motorventilgehäuse und die Produkte der Resideo DR-Serie passen mit dem Standard-Anschlussadapter mit G-Gewinde zu den meisten auf dem Markt üblichen Rohrsystemen mit Verschraubung.

Der Kugelhahn mit Motorantrieb und das Dreiwegemischventil sind für unterschiedliche Funktionen konstruiert; das eine anstelle des anderen zu verwenden, gefährdet die Anlagensicherheit. Der Kugelhahn mit Motorantrieb arbeitet im Ein/Aus-Betrieb, das heißt, er hat zwei Stellungen, vollständig geöffnet oder vollständig geschlossen; das Mischventil regelt dagegen fortlaufend proportional.

• Betriebsart – Mischventil: stetig proportional, Öffnung 0–100; Kugelhahn mit Motorantrieb: Ein/Aus, nur 0 oder 100
• Kesselschutz – Mischventil: regelt die Rücklauftemperatur fortlaufend; Kugelhahn mit Motorantrieb: in geöffneter Stellung gelangt kaltes Wasser direkt in den Kessel
• Temperaturregelung – Mischventil: ja, die Austrittstemperatur wird auf dem Zielwert gehalten; Kugelhahn mit Motorantrieb: nein, er sperrt die Strömung lediglich ab oder gibt sie frei
• Kvs-Wert – Mischventil: wird nach der Regelkennlinie gewählt; Kugelhahn mit Motorantrieb: hoher Kvs-Wert bei vollständiger Öffnung, keine Regelung
• Anwendung – Mischventil: Temperaturmischung und Rücklaufschutz; Kugelhahn mit Motorantrieb: Zonenabsperrung, Gerätesperrung, Fan-Coil-Auf/Zu

Bei Zonenregelungsanwendungen werden beide Elemente gemeinsam eingesetzt. Das Mischventil schützt den Kessel und führt dem Kreis Wasser in der richtigen Temperatur zu; der Kugelhahn mit Motorantrieb öffnet oder schließt dagegen den Kreis jeder Wohnung oder jedes Raums entsprechend dem Thermostatsignal. Diese beiden Funktionen mit einem einzigen Ventil erfüllen zu wollen, ist technisch nicht möglich. Konzepte, die Zonenregelung und Mischventil kombinieren, können individuellen Komfort bieten, ohne die Anlagensicherheit zu gefährden. Informationen zu unserem Sortiment an Ventilsystemen finden Sie auf unserer Seite. (Details: Ventile & Armaturen)

Die Regelkennlinie des Stellantriebs beschreibt, wie sich der Volumenstrom durch das Ventil bei einer Einheitszunahme des Regelsignals ändert. Es gibt zwei grundlegende Kennlinien: linear und gleichprozentig. Bei der linearen Kennlinie steigt der Kvs-Wert um etwa 10 Prozent, wenn das Signal um 10 Prozent zunimmt. Bei der gleichprozentigen Kennlinie fügt dagegen jede Signalzunahme von 10 Prozent einen konstanten Prozentsatz des vorhandenen Volumenstroms hinzu; bei kleiner Öffnung ergibt sich eine kleine, bei großer Öffnung eine große Volumenstromzunahme.

Bei Anwendungen zur Temperaturregelung sorgt die gleichprozentige Kennlinie meistens für einen stabileren Betrieb. Der Grund ist folgender: Wird die Kesselaustrittstemperatur konstant gehalten, ändert sich die Volumenstromzunahme, die erforderlich ist, um die Vorlauftemperatur um 5 °C zu erhöhen, proportional zum Ausgangsvolumenstrom; bei der linearen Kennlinie bleibt dieses Verhältnis nicht konstant, und der Regelkreis wird bei niedriger Last instabil. Die gleichprozentige Kennlinie beseitigt dieses Problem, weil sie die Verstärkung in allen Betriebspunkten annähernd konstant hält. Die Norm EN 60534 legt dieses Auswahlkriterium zugrunde.

Die praktische Auswahlregel lautet: Liegt die Ventilautorität – also das Verhältnis des Anlagenwiderstands zum Ventilwiderstand – unter 0,5, genügt eine lineare Kennlinie; liegt sie über 0,5, sollte die gleichprozentige Kennlinie bevorzugt werden. Da die Ventilautorität in Heizsystemen in der Regel über 0,5 liegt, werden gleichprozentige Stellantriebe häufiger verwendet. Die PID-Regelparameter werden zusammen mit der Kennlinie des Stellantriebs festgelegt; wird ein sehr schneller Stellantrieb mit einem breiten P-Band kombiniert, pendelt das System, und wird ein sehr langsamer Stellantrieb mit einem schmalen P-Band verwendet, erreicht das System den Sollwert zu spät. Weitere Informationen zu Regelungskomponenten für Gebäudeautomationssysteme finden Sie auf unserer Seite. (Details: Was ist HLK-Automation? Wie lassen sich Heizungs- und Kühlsysteme in Gebäuden intelligent machen?)

Die hydraulische Weiche ist ein Mischpunkt mit geringem Widerstand, der den Kesselkreis hydraulisch von den Verbraucherkreisen entkoppelt. In Verbindung mit einem Mischventil arbeitet jeder Kreis mit seiner eigenen Pumpe und seinem eigenen Ventil mit Stellantrieb unabhängig; diese Auslegung wird besonders in großen Anlagen mit mehreren Kesseln und mehreren Kreisen bevorzugt. In Kaskadenanlagen mit mehreren Kesseln ist diese Architektur zum Standard geworden. (Details: Was ist eine Kesselkaskade? Warum werden in großen Gebäuden mehrere Heizkessel eingesetzt?)

Eine falsche Dimensionierung der hydraulischen Weiche beeinflusst den Betriebspunkt des Mischventils unmittelbar. Wird die Strömungsgeschwindigkeit in der hydraulischen Weiche im Bereich von 0,1–0,2 m/s gehalten, verläuft die Temperaturmischung am gleichmäßigsten; steigt die Geschwindigkeit über diesen Wert, setzt eine Kurzschlussströmung ein, und die Kesselaustrittstemperatur gelangt unterschiedslos in den Verbraucherkreis. In diesem Fall wird die Regelung des Mischventils sinnlos. In einer richtig dimensionierten hydraulischen Weiche bleiben dagegen die Vor- und Rücklauftemperaturen jedes Kreises voneinander unabhängig.

Nach unseren Erfahrungen bei Projekten vor Ort mit Schwerpunkt Istanbul-Kadıköy ist diese hydraulische Auslegung bei Gebäuden mit vielen Wohnungen und mehreren Kesseln inzwischen zur Standardpraxis der Ingenieurtechnik geworden. Für eine Anlagenplanung, die alle Komponenten des Heizraums – Kessel, hydraulische Weiche, Mischventil, Pumpe und Steuerschrank – gemeinsam betrachtet, wird empfohlen, Unterstützung durch das Projektingenieurwesen in Anspruch zu nehmen. Weitere Informationen zur Heizraumplanung finden Sie in unserem Ratgeber. (Details: Wie plant man einen Heizraum? Grundlegende Ausrüstung und Funktionsprinzip)

Die Wartung des Dreiwegemischventils erfolgt in der Regel vor Beginn der jährlichen Heizperiode und umfasst drei Prüfpunkte: die Dichtheit des Gehäuses, die Leichtgängigkeit der Scheibenbewegung und die Kalibrierung des Stellantriebs. Wird die Wartung ausgelassen, können Magnetit oder Kalk, die an der Scheibenoberfläche haften, das Ventil in einer Teilöffnung blockieren und zu einem Regelverlust führen. Diese Verschmutzung verursacht im Kreis Wärmeverluste und eine ungleichmäßige Temperaturverteilung.

Der Test der Scheibenbewegung wird durchgeführt, indem der Stellantrieb zwischen den Signalen 0 und 100 hin- und hergefahren wird und in jeder Stellung beobachtet wird, ob sich die Austrittstemperatur dem erwarteten Wert annähert. Passt sich die Vorlauftemperatur der Signaländerung nicht an, ist der erste Prüfpunkt die Verschmutzung durch Magnetit. Ein in Betrieb genommener Schlammabscheider mit Magnet verhindert diese Verschmutzung weitgehend; in Kreisen ohne Abscheider ist das Anhaften von Magnetit an der Scheibenoberfläche unvermeidlich. Den Temperaturfühler während des Tests nahe am Mischwasseraustritt zu positionieren – höchstens 30–50 cm vom Ventil entfernt –, beseitigt die Messverzögerung, und das Ergebnis wird zuverlässiger.

Die Kalibrierung des Stellantriebs sollte einmal im Jahr erfolgen. Die meisten digitalen Stellantriebe verfügen über eine Autokalibrierfunktion; dabei lernt der Stellantrieb unabhängig von der Stromversorgung die Stellungen vollständig geschlossen und vollständig geöffnet. Wird dieser Vorgang ausgelassen, kann der Stellantrieb das Ventil bei einem Signal von 100 Prozent möglicherweise nicht vollständig öffnen oder bei einem Signal von 0 Prozent nicht vollständig schließen. In beiden Fällen wird die Temperaturregelung gestört. Auch die jährliche Reinigung des Schmutzfängers sollte in die Wartungsroutine aufgenommen werden. (Details: Was ist ein Schmutzfänger? Wo und warum wird ein Y-Schmutzfänger eingesetzt?)