Jeder
Wärmeerzeuger benötigt
ein eigenes (kleines) Ausdehnungsgefäß,
das mindestens das Ausdehnungsvolumen des jeweiligen Wärmerzeugers
aufnehmen kann. Dadurch werden Verbindungsleitungen überflüssig
und es kann nicht zu Fehlzirkulationendurch durch die WE kommen. Außerdem
können Wartungs- und Inspektionsarbeiten
im abgesperrten Zustand durchgeführt werden. Das Ausdehnungswasser
der gesamten Anlage wird von einem zentralgesetzten,
ausreichend ausgelegten Gefäß aufgenommen. Jedes Ausdehnungsgefäß
muss durch ein Kappenventil
absperrbar sein, damit es für die jährliche
Wartung drucklos gemacht werden kann. |
Auch
ein Pufferspeicher ist ein Wärmeerzeuger,
wenn er einen oder mehrere Wärmetauscher hat und vom Kesselkreislauf
(MAG) abgesperrt werden kann. Dieser Umstand ist bei dem Einplanen eines
zusätzlichen Ausdehnungsgefäßes zu
beachten. |
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Der
Inhalt der Anlage sollte nie geschätzt,
sondern möglichst genau berechnet bzw. ermittelt werden. Nur dann
ist eine fachgerechte Auslegung des bzw. der Gefäße möglich.
Zu klein ausgelegte Gefäße führen beim Aufheizen zu
einem zu hohen Druckanstieg und somit evtl. zu einem Abtropfen des Sicherheitsventils,
was bei dem Abkühlen der Anlage zu einem Unterdruck an den höchsten
Stellen der Anlage und somit zum Einsaugen von Luft führen kann. |
Ein
Audehnungsgefäß kann nie zu groß sein
> aber bevor man "aufrundet", sollte es
schon genau berechnet werden |
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Membrandruckausdehnungsgefäß
(MAG) |
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Quelle: Reflex Winkelmann GmbH |
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1 Stahlbehälter
2 Gasfüllventil
3 Blase aus Butyl
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4 Wasseranschluss
5 Gas-/Luftraum
6 Blaseneinspannung |
Statico
Quelle: IMI Pneumatex
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MAG-Luftdruckprüfer |
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Gefäßfüller |
Adapter
für Gefäßfüller mit Manometer |
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Quelle:
Klostermann Chemie GmbH und Co. KG |
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Da in Heizungsanlagen,
Solaranlagen und Kühlkreisläufen
ständig ändernde Temperaturen auftreten, müssen
die dadurch auftretenden Wasservolumenschwankungen kompensiert
werden, damit der Druck annähernd gleich bleibt. Dies
wird durch ein richtig ausgelegtes Membrandruckausdehnungsgefäß
(MAG) sichergestellt. |
Das Membrandruckausdehnungsgefäß
(MAG) enthält eine gasdichte Blasenmembrane. Diese
unterteilt das Gefäss in einen Gas- und einen Wasserraum.
Das Gas befindet sich außerhalb der Blase, das Blaseninnere
ist mit dem Gefäßanschlussrohr verbunden und
nimmt das Ausdehnungswasser der Anlage auf. Einige Hersteller
trennen nur den Wasser- und Gasraum, sodass das Wasser mit
dem Metall des Gefäßes in Berührung kommt. |
Das Gas
wird mit dem anlagenbedingten Vordruck
versehen. Bei dem Temperaturanstieg in der Anlage dringt
das entstehende Ausdehnungswasser gegen den Gasdruck in
die Blase ein. Bei der Abkühlung und damit verbundener
Volumenminderung stellt der auf die Blasenwandung wirkende
Gasdruck sicher, dass der Anlage das Ausdehnungswasser wieder
zugeführt wird.
Die Gasfüllung wird durch ein
Schraderventil auf der Gasseite vorgenommen. Hier wird auch der Vordruck
bei Wartungsarbeiten überprüft. |
Die Membrandruckausdehnungsgefäße
sind für Betriebstemperaturen bis 70 °C
(DIN 4807) geeignet. Da Elastomere bei höheren Temperaturen
schneller altern, sollten die Gefäße so angeschlossen
werden, dass Dauertemperaturen von über 50 °C im
Gefäss vermieden werden. Hier bietet bietet sich der
Kesselrücklauf an. aber auch der Einbau einer Wärmedämmschleife
verhindert eine Erwärmung des Gefäßes. |
Inzwischen
haben sich in der Praxis wohl die Regeln für den Vordruck
eines Membrandruckausdehnungsgefäßes (MAG) dahingehend
geändert, dass bei Anlagen bis 10 m Anlagenhöhe
grundsätzlich ein Vordruck von 1 bar
eingesetzt werden sollte. Dadurch wird die Kavitation am
Pumpenlaufrad verhindert. Der Mindestanlagendruck im kalten
Zustand sollte 0, 3 bis 0,5 bar über
dem Vordruck liegen, damit eine größere Wasservorlage
vorhanden ist. Dies bedeutet aber eine genauere Berechnung.
Ansonsten bleiben die bekannten Regeln bestehen. |
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In letzter
Zeit kommt bei den thermischen Solaranlagen
wieder immer mehr das Steamback-Verfahren
zum Einsatz, das lange Zeit in Vergessenheit geraten war,
weil die "Hochdruckprediger"
in der Überzahl waren. Bei diesem Verfahren wird das
Wasser-Glykol-Gemisch weniger beansprucht, weil die Verdampfung
aufgrund des geringen Anlagendruckes niedrig gehalten wird.
Durch die niedrige Verdampfungstemperatur
(ca. 110 °C) kann das Frostschutzmittel
nicht auscracken. Der Vordruck des MAG's ist 0.2 bar über
dem statischen Druck und der Fülldruck im kalten Zustand
liegt 0.1 bar über dem Vordruck. |
 Auf
Grund der geringen Flüssigkeitsinhalte
von Solaranlagen sollte bei der Auslegung
des MAG's grundsätzlich nie mit der
Kollektorfläche, sondern mit dem Anlageninhalt
(Solarflüssigkeit),
gerechnet werden. Außerdem
hat ein Wasser-Glykol-Gemisch einen anderen
Ausdehnungskoeffizient.
Hier kann auch die Berechnungsgrundlage für MAG's
in Kühlanlagen genommen werden. |
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Funktion eines Schraderventils
Quelle: Staffanlincoln
Adapter - Gefäßfüller
Quelle: Klostermann Chemie GmbH und Co. KG |
Schraderventil
Das Schraderventil (Patent von Georg H. F. Schrader vom 11. April 1893) wird als Füll- und Prüfventil in Heizungs-, Solar-, Trinkwasser-, Kühl-, Kälte- und Luftdruckanlagen und auch an Auto- und Fahrradreifen eingesetzt.
Bei einem Membrandruckausdehnungsgefäß (MAG) befindet es sich auf der Gasseite.
Hier wird es zum Füllen bzw. Einstellen und Prüfen des Vordruckes bei Wartungsarbeiten verwendet.
Beim Aufstecken des Fülladapters oder eines Manometers wird im Ventil ein Stößel heruntergedrückt, wobei das Ventil öffnet.
Beim Abnehmen des Adapters bzw. Manometers schließt das Ventil dicht ab. Mit einer besonderen Ventilkappe, die auf der Oberseite eine Schraubfassung für Ventileinsätze besitzt und dazu umgekehrt aufgesetzt wird (Schlüsselventilkappe), lassen sich die Ventileinsätze von Schraderventilen ein- und ausbauen und bei defekter Dichtung austauschen.
Handpumpen für Auto- und Fahrradventile ein Rückschlagventil im Pumpenkopf benötigt. Ein Reifen mit Autoventil kann an Tankstellen aufgepumpt werden, ohne dass ein Adapter erforderlich ist. Für Dunlop- und Sclaverandventile werden spezielle Adapter benötigt.
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| Berechnung
des Ausdehnungsvolumens |
| Folgende Angaben
müssen bekannt sein: |
| – Totaler
Inhalt VA der Anlage |
| Falls der Inhalt
in Altanlagen nur schwer zu ermitteln ist, erfolgt Bestimmung
über die Nennleistung des Wärmeerzeugers (wenn ein Pufferspeicher
vorhanden ist, dann ist dessen Inhalt dem angenommenen Inhalt hinzuzurechnen): |
- Plattenheizkörper - ca.
9 l/kW Nennleistung
- Radiatoren - ca. 11 l/kW Nennleistung
- Fußbodenheizung - ca. 22
l/kW Nennleistung
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| – Höchste
Vorlauftemperatur tV und höchste Rücklauftemperatur
tR, für welche die Anlage ausgelegt worden ist. Aus diesen
zwei Werten wird als Basis für den thermischen Ausdehnungsfaktor
f die mittlere Wassertemperatur tZ ermittelt. |
tZ = (tV
+ tR )/ 2
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Das Bruttoausdehnungsvolumen
VN wird wie folgt berechnet: |
VN = VA
· f · x (l)
|
| f = Thermischer
Ausdehnungsfaktor |
| Temperatur |
30
°C |
40
°C |
50
°C |
60
°C |
70
°C |
80
°C |
90
°C |
100
°C |
| thermischer Ausdehnungsfaktor
f |
0,004 |
0,008 |
0,012
|
0,017 |
0,023 |
0,029 |
0,036 |
0,043 |
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| x = Zuschlagfaktor |
| 3 bis max. 30 kW |
| 2 bei über 30 bis 150
kW |
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Dichte von Wasser in g/cm3 in Abhängigkeit von der Temperatur bei Normdruck von 1013 hPa
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Berechnung des
Membranausdehnungsgefäßes |
Quelle:
Mitsubishi Electric |
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| Gefäßauswahl |
Das
mögliche Aufnahmevolumen des Gefäßes, welches zumindest
VN entsprechen muss, ist von den Druckgrenzen abhängig, innerhalb
derer das Gefäß arbeitet. |
Herstellertabellen
erlauben eine Schnellbestimmung für Anlagen, bei denen der Ansprechdruck des Sicherheitsventiles 3 bar beträgt. |
| Für andere
Ventilansprechdrücke oder zur genauen Auslegung sind folgende Angaben
erforderlich: |
- Druck pa des wasserseitig
leeren Gefäßes (Vordruck)
- Enddruck p
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| pA wird
in Funktion der statischen Höhe der Anlage festgelegt: |
pa = Hst
(bar) + 0,3 bar
|
Die
statische Höhe Hst wird von der mittleren Höhe des Ausdehnungsgefäßes
bis zum höchsten Punkt der Anlage gemessen (1 m = 0,1 bar). |
| Der Enddruck pe
wird in Funktion des Ansprechdrucks p0 des Sicherheitsventiles
bestimmt: |
pe = p0
/ 1,3
|
| Für die Berechnung
der minimal erforderlichen Gefäßgrösse VG gilt: |
VG = VN
· (pe + 1) / pe – pa
|
| Im Grenzbereich
ist das nächstgrößere Gefäß zu wählen. |
Die
geltenden Vorschriften für geschlossene Anlagen (DIN EN 12282)
sind zu beachten, so muss z. B. der zulässige Betriebsüberdruck
der in der Anlage eingesetzten Komponenten zumindest dem Wert p0
entsprechen. |
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Der
Strömungswiderstand der Ausdehnungsleitung darf
den Druckanstieg am Sicherheitsventil oder Sicherheitsdruckbegrenzer
nicht zum Ansprechen bringen. Es kann vorausgesetzt werden, daß
in aller Regel bei einer Fließgeschwindigkeit 0,5 m/s die Summe
der Widerstände in der gesamten Ausdehnungsleitung einschließlich
der Armaturen so niedrig ist, daß diese Forderung erfüllt
wird. |
Dies
ist in der Regel erfüllt, wenn die Nennweite dem Anschluss des
Gefäßes entspricht. |
Ein
Nachweis der Nennweite der Ausdehnungsleitung ist nicht erforderlich,
wenn die Zuleitungen zum Ausdehnungsgefäß einen Innendurchmesser
von 12 mm bis zu einer Nennwärmeleistung von 20
kW und 20 mm bis zu einer Nennwärmeleistung
von 350 kW haben. Bei Nennwärmeleistung über
350 kW ist die Ausdehnungsleitung unter Berücksichtigung einer
stündlichen Wasservolumenänderung von je 1 Liter je kW Nennwärmeleistung
und einer Strömungsgeschwindigkeit von 0,5 m/s zu berechnen.
| Ausdehnungsleitung |
DN 20
R ¾ |
DN 25
R 1 |
DN 32
R 1¼ |
DN 40
R 1½ |
DN 50
R 2 |
DN 65 |
DN 80 |
DN 100 |
| Q(Punkt)/kW Länge < 10 m |
350
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2100 |
3600 |
4800 |
7500 |
14000 |
19000 |
29000 |
| Q(Punkt)/kW Länge > 10 m < 30 m |
350
|
1400 |
2500 |
3200 |
5000 |
9500 |
13000 |
20000 |
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| Vordruck |
Der
Vordruck in einem Membrandruckausdehnungsgefäß (MAG)
ist der Gegendruck, der getrennt durch eine Membrane dem Ausdehnungswasser
einer Anlage entgegenwirkt. Dadurch wird ein starker Druckanstig vermieden.
Ein Druckanstieg zwischen 0,1 bis 0,5 bar wird als normal angesehen.
Wenn eine Druckerhöhung unter 0,1 bar gewünscht wird, dann
muss das Gefäß entsprechend vergrößert werden.
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Der
Vordruck wird über ein Gaspolster (Stickstoff)
aufgebaut. Bei dem Temperaturanstieg in der Anlage
dringt das entstehende Ausdehnungswasser gegen den
Gasdruck in die Blase (Gefäß) ein. Bei der Abkühlung
und damit verbundener Volumenminderung stellt der auf die Blasenwandung
wirkende Gasdruck sicher, dass der Anlage das Ausdehnungswasser wieder
zugeführt wird.
Die Gasfüllung wird durch ein Schraderventil auf der Gasseite vorgenommen. Hier wird auch der Vordruck bei Wartungsarbeiten überprüft. |
Der
Vordruck muss mindestens dem hydrostatischem Druck
(Anlagenhöhe über dem MAG) angepasst werden. In der Praxis
sollte der Vordruck 0,3 bar über dem hydrostastischen Druck
liegen, da je nach der Art bzw. Material der Membrane mit Druckverlusten
zu rechnen ist. Ein zu niedriger, aber auch zu hoher Vordruck kann zu
Betriebstörungen führen.
Inzwischen
haben sich in der Praxis wohl die Regeln für den Vordruck
eines Membrandruckausdehnungsgefäßes (MAG) dahingehend
geändert, dass bei Anlagen bis 10 m Anlagenhöhe grundsätzlich ein Vordruck von 1 bar eingesetzt werden sollte. Dadurch wird die Kavitation am Pumpenlaufrad verhindert. |
In
der Praxis wird ein Vordruck von 1,5 bar in Verbindung mit einem 3-bar-Sicherheitsventil
als sinnvoll angesehen Dies besonders in Anlagen mit hohen Temperaturen
(z. B. Solar-Pufferspeicher) und wenn der Wärmeerzeuger (und Pufferspeicher)
im Dachgeschoss steht. |
Der
Anlagendruck im kalten Zustand sollte 0,3 bar über dem
Vodruck liegen, damit eine ausreichende Wasservorlage
vorhanden ist, weil über Undichtigkeiten (z. B. undichte Armaturen,
automatische Be- und Entlüfter, Sicherheitsventil) Wasserverluste
auftreten können, die dann zu einem Druckverlust führen. Der
Anlagendruck im vollaufgeheizten Zustand muss 0,5 bar unter dem Ansprechdruck
des Sicherheitsventiles liegen, damit es nicht zu "Leckverlusten"
kommen kann. |
Besonders
in größeren Heizungsanlagen muss das Ausdehnungsgefäß
genau berechnet werden. Dies ist besonders in Kühl- und Solarsystemen
notwendig, weil hier Frostschutzmittel eingesetzt werden,
die zu einer erheblich höheren Ausdehnung gegenüber Wasser
führen.
In Trinkwasserinstallationen soll der Vordruck 0,2
bis 0,3 bar unter dem Ruhedruck
(eingestellt durch einen Druckminderer am Hauswasseranschluss)
eingestellt sein (Wasservorlage). |
| Das MAG sollte einmal
im Jahr gewartet bzw. überprüft werden. |
Manometer
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Heizungsmanometer |
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Solar-Manometer |
Quelle: CALEFFI Armaturen GmbH |
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Das "normale" Heizungsmanometer hat eine Skala bis 4 bar. Ein roter Zeiger muss auf den Mindestdruck der Anlage eingestellt werden. Die 3 bar-Markierung entspricht dem Ansprechdruck der Sicherheitsventils.
In alten Anlagen können auch noch 2,5 bar-Ventile vorhanden sein. In diesem Fall muss der Ansprechdruck (2,5
bar) mit einem wasserfesten Rotstift markiert werden. |
Das Solarmanometer sollte mindestens 6 bar (Heizung 4 bar) anzeigen können
und einen einstellbaren roten Zeiger haben,
damit der maximal zulässige Druck der Anlage eingestellt werden kann. Aber auch der Mindestdruck sollte mit einem wasserfesten Stift markiert werden. |
Der Druckknopfhahn ist eine Absperrung von Hydro-
und Manometern in Heiz-, Solar- und Kühlwassersystemen..
Eine Druckmessung erfolgt nur bei gedrücktem
Kolben, ansonsten ist das Hydro- oder Manometer
drucklos. Dieser Betriebszustand schützt das
Messgerät vor Verschmutzungen und hohen Systemtemperaturen.
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Druckknopfhahn |
Quelle:
Pneumatex AG |
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Kappenventil mit Entwässerung
Quelle: AFRISO-EURO-INDEX GmbH
Schnellkupplung
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Kappenventil
Ein Kappenventil, in kleinen Anlagen
auch eine "Schnellkupplung", wird
in der Ausdehnungsleitung vor dem Membrandruck-Ausdehnungsgefäß
(MAG) in Heizungsanlagen nach DIN EN 12828
oder in Solar- und Kühlsystemen eingebaut. Das Absperrventil
ist mit einer Kappe und Plombe
gegen unbeabsichtigtes Schließen gesichert.
Sie sind für einen Nenndruck von PN 10 und einer max. Betriebstemperatur
von 120 °C geeignet.
Bei der vorgeschriebenen
Funktionsprüfung (Einstellen und Prüfen
des Vordruckes) oder beim Austausch, kann das
Membrandruck-Ausdehnungsgefäß (MAG) von der Heizungs-
oder Solaranlage getrennt und an der Entwässerung
entleert (drucklos gemacht) und wieder
befüllt werden.
Bei der Dichtheitsprüfung
schützt es die Membrane vor einem zu hohen Prüfdruck.
Der Begriff "Schnellkupplung"
ist eigentlich nicht richtig, weil das Verbindungen in Wasser-,
Hydraulik- und Pneumatiksystemen sind. Aber sie funktionieren
wie "Kupplungen", die durch das Lösen
der Verschraubung dicht schließen.
Eine Schnellkupplung
hat den Nachteil, dass das Bauteil keine
Entleerungs- und Fülleinrichtung
hat. Dadurch ist ein Drucklosmachen des Gefäßes "mühsam".
Kappenventil für Großanlagen
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| Wasservorlage |
Die
Wasservorlage soll die systembedingten Wasserverluste
einer Anlage von einer Wartung zur nächsten Wartung (einmal jährlich)
ausgleichen. Der Anlagendruck im kalten Zustand
sollte 0,3 bar über dem Vodruck liegen, damit eine ausreichende
Wasservorlage vorhanden ist, weil über Undichtigkeiten
(z. B. undichte Armaturen, automatische Be- und Entlüfter, Sicherheitsventil)
Wasserverluste auftreten können, die dann zu einem Druckverlust
führen. Der Anlagendruck im vollaufgeheizten Zustand muss 0,5 bar
unter dem Ansprechdruck des Sicherheitsventiles liegen, damit es nicht
zu "Leckverlusten" kommen kann. |
Bei
einer genauen Berechnung wird die Wasservorlage mit 1 %
des Anlageninhalts angesetzt. In Kühlsystemen ist die Vorlage besonders
wichtig, weil die Flüssigkeit unter der Fülltemperatur liegen
kann.
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Das MAG sollte einmal
im Jahr gewartet bzw. überprüft werden.
Wartung eines Membran-Drucksausdehnungsgefäßes - SHK TV - Reflex Winkelmann GmbH + Co. KG |
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MAG
für thermische Solaranlagen |
Nur
wenn der höchste Bereich (Kollektorfeld) immer
einen Überdruck hat, kann ein Sieden
von Solarflüssigkeit während des Betriebes
verhindert werden. Dadurch wird eine Dampfblasenbildung,
die den Durchfluss reduzieren oder unterbrechen kann, in den Kollektoren
ausgeschlossen.
Der Anlagenbetriebsdruck an der Solarstation sollte
0,8 bis 1,5 bar plus 0,1 bar pro Meter statischer Höhe
zwischen dem Manometer an der Solarstation
und dem höchsten Punkt der Anlage
betragen. Die Anlage sollte luftfrei gespült sein.
Trotzdem scheidet sich nach der Inbetriebnahme noch etwas in der Flüssigkeit
gebundene Luft aus. Deshalb muss der Fülldruck etwas höher
(+0,1 bis 0,2 bar) sein. Die notwendige "Wasservorlage"
wird über den richtigen Vordruck im MAG, der ca.
0,3 bar niedriger als der Anlagenbetriebsdruck sein soll, eingestellt.
Wenn das MAG unter dem Manometer angeordnet ist, muss der Vordruck um
die Höhendifferenz (1 m = 0,1 bar) niedriger sein.
Die Größe des MAG's oder besser das "Nutzvolumen"
des MAG's muss so groß sein, dass die durch die Erwärmung
ausgedehnte Flüssigkeit der Anlage und vor allem
das Volumen im Stagnationsfall (Dampf
drückt die Kollektoren und Teile der Solarleitung [Rücklauf]
leer) aufgenommen werden kann. In kleinen und mittleren thermischen
Solaranlagen hat sich der Einbau des MAG's
auf der Druckseite
der Pumpe durchgesetzt. Hiebei ist die Schwerkraftbremse
in Fließrichtung vor dem MAG zu setzen, damit die Solarflüssigkeit
im Stagnationsfall möglichst über die Rücklaufleitung
in das MAG gedrückt werden kann.
Die Membrandruckausdehnungsgefäße sind für
Betriebstemperaturen bis 70 °C (DIN 4807) geeignet.
Da Elastomere bei höheren Temperaturen schneller
altern, sollten die Gefäße so angeschlossen
werden, dass Dauertemperaturen von über 50
°C im Gefäss vermieden werden. Hier
bietet bietet sich der Einbau einer Wärmedämmschleife
an, die eine Erwärmung des Gefäßes verhindert. Ist das
Einhalten der Temperatur nicht möglich, dann muss ein Vorgefäß
bzw. Zwischengefäß und/oder Kühlwärmetauscher
eingebaut werden.
Da Wasser-Frostschutzmittel (Solarflüssigkeit)
eine höhere Viskosität und Dichte
besitzen, muß mit einem höheren Druckabfall beim Durchströmen
der Anlage gerechnet werden. Zum Berechnen der Zuschläge gibt es
Diagramme für die Wärmeübergangszahl und den relativen
Druckverlust – im Vergleich mit reinem Wasser. Diese Kurven sowie
weitere physikalische Daten befinden sich in den technischen Unlagen
der Hersteller. Außerdem hat ein Wasser-Glykol-Gemisch
einen höheren Ausdehnungskoeffizient
gegenüber Wasser, was bei der Berechnung des Ausdehnungsgefäßes
berücktsichtigt werden muss. |
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Kubischer
Ausdehnungskoeffizient von GLYKOSOL N-Wasser-Gemischen
und Pekasol L-Wasser-Gemische |
Quelle:
pro Kühlsole |
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Hauswasserwerk
mit Windkessel |
| Quelle:
Grundfos |
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Der Windkessel
ist ein mit Luft gefüllter Behälter.
Er wird in der zentralen Trinkwasserversorgung
und bei der Einzelwasserversorgung (Eigenwasserversorgung)
in Hauswasseranlagen eingesetzt. Er soll Druckstöße
dämpfen und Druckschwankungen
ausgleichen. |
Windkessel
werden heute durch Druckerhöhungs- bzw.
Druckhalteanlagen mit speziellen Pumpen und Regelungen
ersetzt. |
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Kompressor-Druckhaltesysteme |
Der Luftdruck im Membrandruckausdehnungsgefäß
wird durch einen Kompressor erzeugt. Dadurch
wird der zulässige Druck im optimalen Bereich (+/-
0,1 bar) gehalten. So kann das Nennvolumen des Ausdehnungsgefäßes
bis zu ca. 90 % zur Aufnahme des Ausdehnungswassers genutzt werden.
Diese Systeme werden
aber nur in Großanlagen (0,1 bis
10 MW) eingesetzt, wobei die Betriebsdrücke bis 5 bar sind. |
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Pumpengesteuerte
Druckhaltung
mit Nachspeisung und Entgasung; Ausdehnungsgefäß
mit tauschbarer Blasenmembrane (Vollmembrane) |
Quelle:
Reflex
Winkelmann GmbH + Co. KG |
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Der Anlagendruck
wird durch Druckhaltepumpen erzeugt. Dabei
übernimmt im Gegensatz zu Kompressoranlagen ein druckloses
Membrandruckausdehnungsgefäß den Volumenausgleich.
Durch eine wasserseitige Steuereinheit mit Pumpe und Überströmventil
wird der richtige Betriebsdruck in Grenzen von ca. +/- 0,2
bar gehalten. |
Aufgrund der nahezu
trägheitslosen Arbeitsweise wird dieses
System in sehr großen Anlagen (Kraft- und Fernwärmeanlagen)
eingesetzt. Auch bei diesem System ist fasst das gesamte
Nennvolumen des Ausdehnungsgefäßes zur Aufnahme
des Ausdehnungswassers nutzbar. |
Werden Pumpen mit
einer Drehzahlregelung (z.B. über
einen Frequenzumrichter) eingesetzt, dann kann die Anlage
ohne Membrandruckbehälter betrieben
werden. Die Pumpe reguliert dann den Druck selber. |
Das drucklose Ausdehnungsgefäß
kann zusätzlich zur Entgasung des Heizungswassers
eingesetzt werden. Ein kleines Wasservolumen wird abgezweigt
und in einen drucklosen Behälter geleitet. Hier sinkt
der Druck auf den Umgebungsdruck und ein Großteil
der Luft entweicht. Ein gleichgroßes Wasservolumen
wird über eine Druckhaltepumpe zurück in die Anlage
gefördert, um so den Druck in der Anlage konstant zu
halten. |
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Membrandruckbehälter
für Brunnenwasserförderung |
Ein Membrandruckbehälter
wird in (fast) allen Brunnenanlagen zur Kompensierung
von Druckschlägen und nicht wie die Membrandruckausdehnungsgefäße
in Heizungs-, Solar- und Kühlanlagen zur Kompensierung der unterschiedlichen
Volumen durch schwankende Temperaturen eingesetzt. In den Gefäßen
befindet sich ein elastischer Ballon (Membran)
aus EPDM oder BUTYL. Der Druckbehälter
ist mit Luft oder besser mit Stickstoff
gefüllt (Vordruck) und presst die Membran zusammen.
Das in die Membran einströmende Wasser komprimiert den Stickstoff.
Sollte sich nun der Wasserdruck durch Entnehmen von Wasser an der
Zapfstelle absinken, presst das komprimierte Gas das Wasser wieder
aus den Behälter. Dies vermeidet starke Druckschwankungen,
die Beschädigung von anderen Bauteilen
durch Druckschläge oder/und das Auslösen
von Überdruckventilen (Sicherheitsventile).
Das Arbeitsprinzip bei Brunnendruckbehälter
in Kombination mit mit einem Druckschalter ist, dass
alles Wasser aus dem Behälter ins Leitungsnetz gepresst wird,
und erst danach wird die Pumpe wieder eingeschaltet und der Vorgang
wiederholt sich. Somit sollte der Vordruck der Stickstofffüllung
(Vordruck) immer gleich hoch wie der Einschaltdruck
der Pumpe sein. Dadurch wird eine maximale Ausnutzung
des Volumens des Druckbehälters erreicht. |
Um möglichst
wenige Ein- und Abschaltungen
der Pumpen eines Wasserversorgungssystems
zu erreichen und das Wasserschlagproblem
im Leitungsnetz zu verringern, sollte ein Druckbehälter
installiert werden.
Die Dimensionierung des Membrandruckbehälters
sollte nach folgender Formel durchgeführt
werden:
Quelle: GRUNDFOS GMBH
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Quelle:
Bosswerk GmbH & Co. KG / Besler Makina Ltd. |
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Ausdehnungsgefäße
in Kühlanlagen |
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Ausdehnungsgefäß für Kühlanlagen
(Kaltwasser ) |
Quelle: Horbach-Industriebedarf GmbH |
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In Kühlanlagen sind Zwischengefäße vorzusehen,
wenn Gefäßtemperaturen von unter
5 °C auftreten, da die meisten Gefäßhersteller
die niedrigste Temperatur mit + 5 °C angeben.
Der Ausdehnungsfaktor ist höher, wenn dem Wasser Frostschutzmittel zugegeben
wurde. Die entsprechenden Werten sind von dem Mischungsverhältnis
abhängig. Bei Kühlanlagen muss der Inhalt der Anlage rechnerisch
ermittelt werden, denn Pauschalwerte aufgrund der Nennleistung des Kühlaggregates
ergeben keine zuverlässigen Ergebnisse. Für die Bestimmung
des Ausdehnungsvolumens muss mit der max. möglichen Umgebungstemperatur
gerechnet werden, welche die Kühlflüssigkeit bei Ausfall des
Kühlaggregates annehmen kann (ca. 30–35°C).
Der Vordruck in einem
Membrandruckausdehnungsgefäß (MAG)
sollte mindestens 1,5 bar betragen, damit die angeschlossenen
Geräte nicht auf Grund eines zu geringen Druckes abschalten.
Die Wasservorlage, d. h. der Fülldruck
sollte entsprechend hoch über dem Vordruck liegen und bei der
Auslegung berücksichtigt werden. Dies ist besonders wichtig,
wenn das Kühlmedium stark unter die Fülltemperatur absinken
kann.
Bei dem Einsatz offener Ausdehnungsgefäße
muss darauf geachtet werden, dass es nicht zu Kavitationsschäden
in den Pumpen kommt.
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Kubischer
Ausdehnungskoeffizient von GLYKOSOL N-Wasser-Gemischen und Pekasol L-Wasser-Gemische |
Quelle: pro Kühlsole
Dichte von Wasser in g/cm3 in Abhängigkeit von der Temperatur bei Normdruck von 1013 hPa |
Transparenter Ausgleichsbehälter
Ein transparenter Ausgleichsbehälter wird eingesetzt, da sich der Wärmeträger (Wasser-Glykol-Gemisch bzw. Sole) im Kreislauf eines Erdkollektors oder einer Erdsonde im normalen Betrieb abkühlt. Hier ist es sinnvoll, den Füllstand im Ausgleichsbehälter beobachten zu können. Zumal eine Wärmepumpe bei zu niedrigem Druck auf Störabschaltung geht. Außerdem ist es normal, dass der Füllstand der Soleflüssigkeit im ersten Monat nach der Inbetriebnahme der Anlage etwas sinkt. Der Füllstand kann auch je nach Temperatur der Wärmequelle variieren. Im Gegenteil zu Heizungs- und Solaranlagen zieht sich die Flüssigkeit zusammen. |
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Das Gefäß kann auch in einer offenen Anlage betrieben werden, wenn die Wärmepumpe nicht einen höheren Mindestdruck benötigt.
Quelle: Bernd_K / Bosy
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Wenn der Füllstand der Soleflüssigkeit so weit gesunken ist, dass er im Soleausgleichsbehälter nicht mehr sichtbar ist, muss die Soleflüssigkeit nachgefüllt werden. Im Gegensatz zu den Membrandruckausdehnungsgefäßen (MAG) haben diese Gefäße keine Membran, da das Luftpolster den Gegendruck aufrecht hält. Bei Anlagen, die keinen Mindestdruck benötigen, kann auf das Sicherheitsventil verzichtet werden. Dann kann die Anlage offen betrieben werden. Jedes Ausdehnungsgefäß sollte mit einem Kappenventil angeschlossen werden, damit es bei der Dichtheitsprüfung und dem Luftfreispülen von der Anlage getrennt werden kann.
Der Sole-Fülldruck sollte zwischen 1 und 2 bar liegen. Wenn er für die Dauer von 2 Minuten unter 0,6 bar oder einmalig unter 0,2 bar sinkt, wird die Wärmepumpe automatisch abgeschaltet und eine Fehlermeldung wird angezeigt.
Auch bei der PC-Kühlung kommen transparente Ausgleichsbehälter zum Einsatz. |
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Füllstand des Sole-
Ausgleichsbehälters
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Wärmepumpen-Solebefüllstation
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Quelle: Vaillant Deutschland GmbH & Co. KG |
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Druck im Solekreis aufbauen
Für einen einwandfreien Betrieb des Solekreises ist ein Fülldruck zwischen 1,5 und 2,0 bar erforderlich. Das Sicherheitsventil bläst bei 3 bar ab.
• Öffnen Sie das Absperrventil (63), damit die Luft in der Rohrleitung zwischen den Absperrventilen (61 und 62) entweichen kann.
• Öfffnen Sie ggf. das Absperrventil (64), das aufgrund einer eventuellen Teilentlüftung noch verschlossen sein kann, damit die Luft in der Rohrleitung zwischen den Absperrventilen (70 und 72) entweichen kann.
• Schließen Sie das Absperrventil (61) und setzen Sie den Solekreis mittels der Befüllpumpe (67) unter Druck, bis der Sole-Ausgleichbehälter höchstens bis zu zwei Drittel gefüllt ist under Druck 3 bar nicht übersteigt.
• Schließen Sie nun auch das Absperrventil (62).
• Schalten Sie die Befüllpumpe (67) aus.
• Öffnen Sie das Sicherheitsventil (42a), um einen eventuellen Überdruck über dem gewünschten Fülldruck von 2,0 bar und unterhalb des Auslösedrucks des Sicherheitsventils von 3 bar entweichen zu lassen. Der Sole-Ausgleichsbehälter muss zu zwei Drittel mi Flüssigkeit gefüllt sein.
• Wiederholen Sie den Vorgang gegebenenfalls.
• Entfernen Sie den Schlauch vom Absperrventil (62).
Die weitere Entlüftung findet nach der Inbetriebnahme der Wärmepumpe statt.
• Bewahren Sie eventuelle Reste der Soleflüssigkeit in einem geeigneten Behälter (z. B. Plastikkanister) für späteres Nachfüllen auf.
• Versehen Sie den Behälter mit den Angaben des Typs der Soleflüssigkeit und der eingestellten Konzentration.
• Übergeben Sie den Behälter dem Betreiber zur Aufbewahrung.
• Weisen Sie den Betreiber auf die Verätzungsgefahr beim Umgang mit Soleflüssigkeit hin.
Quelle: geoTHERM plus VWS/VWW - Vaillant Deutschland GmbH & Co. KG |
In Kühlwasseranlagen gibt es zusätzliche Anforderungen an den Betrieb oder die Wartung. Die niedrigere Wassertemperatur führt zu verstärkten hydraulischen Problemen aufgrund von Luft bzw. Gase. Aber noch mehr muss z. B. Korrosion oder mikrobiologischem Wachstum (Biofilmbildung) und den daraus resultierenden Folgen in der Kühlanlage geachtet werden. In Kühlanlagen ist die Qualität des Anlagenwassers ein entscheidender Faktor für die Effizienz. Sie wird erreicht, wenn die Aspekte Druck, Korrosion, Luft/Gase und Schmutz in die Betrachtung einbezogen werden.
In Kühlanlagen ist die Vermeidung von Luft- bzw. Gaseinträgen besonders wichtig.
SpiroCool - Kühllösungen - Spirotech BV |
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Vorschaltgefäße
- Zwischengefäße (VSG - VG - ZG) |
Vorschaltgefäße
schützen die Membrane von Membrandruckausdehnungsgefäßen
vor unzulässiger Temperaturbelastung. Nach DIN 4807 Teil 3 und
DIN EN 13831 darf die Dauertemperatur an der Membrane 70 °C (spezielle
Solargefäße 110 °C) nicht überschreiten. In Kühlwassersystemen
sollte eine Temperatur von 0 °C vermieden werden. |
Außerdem
kann die Installation eines Vorschaltgefäßes erforderlich
sein. Da ein Vorschaltgefäß die Aufgabe hat, Wärme abzugeben,
darf es grundsätzlich keine Wärmedämmung erhalten. Ein
Vorschaltgefäß ist immer dann erforderlich, wenn die Kollektoren
mehr Dampf erzeugen, als in den angrenzenden Rohrleitungen bis zur Solarstation
wieder kondensieren kann. |
Das
Vorschaltgefäß in Heizungs- und Solaranlagen
wird von oben angeschlossen. Das heiße Ausdehnungswasser
> 70 °C ververdrängt das kühlere Wasser in die Membrane
des MAG's. In Kühlkreisläufen wird es von
unten angeschlossen. Das kalte Ausdehnungswasser < 0 °C
drängt das wärmere Wasser in die Membrane des MAG's. |
Pauschal
gilt: |
| Der
Einsatz von Vorschaltgefäßen zum Schutz des Ausdehnungsgefäßes
ist für jede Solaranlage zu empfehlen. Besonders trifft dies zu
bei allen Anlagen mit sehr kurzen Leitungswegen und/oder sehr geringen
Leitungsquerschnitten, oder bei großen Kollektorflächen bzw.
Kollektoren mit großem Inhalt (z.B. Vakuum Röhrenkollektoren).
Anlagen zur Heizungsunterstützung sollten prinzipiell mit Vorschaltgefäß
ausgerüstet werden. Das Gefäß sollte ca. 50 % des Nutzvolumens
des nachgeschaltetem MAG's haben. |
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Reflex Winkelmann GmbH
+ Co. KG |
IMI Pneumatex |
Reflex Winkelmann GmbH
+ Co. KG |
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Zur
Berechnung des Vorschaltgefäßes in Heizungsanlagen
ist entscheidend, welche Wassermenge über 70 °C aufgeheizt
wird. In der Regel werden dies etwa 50% des Anlagenvolumens (VA) sein.
Bei Anlagen mit Wärmespeichern sind bis 100% möglich. |
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Stoffwerte (delta)n
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Quelle: Reflex
Winkelmann GmbH + Co. KG |
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0,5
falls Rücklauf 50% von VA |
| Vn
= (delta)n / 100 * VA * (0,5...1,0) |
1,0
falls Wärmespeicher mit 100 % VA |
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aus
Sicherheitsgründen mit Faktor 1 rechnen |
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| Berechnung
des Vorschaltgefäßes in Solaranlagen ohne
Verdampfung |
Vn = (delta)n
/ 100 * VA
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| Berechnung
des Vorschaltgefäßes in Solaranlagen mit
Verdampfung (Stagnation) |
Vn = (delta)n
/ 100 * VA + VK
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| Berechnung
des Vorschaltgefäßes in Kühlsystemen
bei Temperatur-unterschreitungen von 0 °C |
Vn = 0,005
* VA
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Stagnationskühler (Luftkühler)
Wasserkühler mit thernischer Ablaufsicherung (TAS)
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MAG
für Trinkwassererwärmungsanlagen |
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Quelle:
IMI Pneumatex |
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Trinkwasser-Membran-Druckausdehnungsgefäß
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Quelle: Reflex
Winkelmann GmbH + Co. KG |
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Quelle:IMI Pneumatex
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Bei dem
Aufheizung von Trinkwasser dehnt sich das
Wasser aus. Dieser Vorgang erhöht den Anlagendruck
bis das Sicherheitsventil das überschüssige Ausdehnungswasser
abtropfen lässt. |
| Damit nicht
unnötig Wasser verschwendet und der Anlagendruck in
den Warmwasserleitungen im Verhältnis zur Kaltwasserleitung
nicht ansteigt, werden durchströmte Membran-Druckausdehnungsgefäße
eingebaut. Dadurch wird Wasser gespart und das Mischen von
Kalt- und Warmwasser an den Armaturen wird verbessert. |
Das Gefäß
wird in der Kaltwasserzuleitung zum Trinkwassererwärmer
montiert. Bei der Erwärmung drückt das entstehende
Ausdehnungswasser Kaltwasser zurück in das Gefäß.
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Eine einwandfreie
Funktion ist nur gegeben, wenn durch einen Druckminderer
am Hauswasseranschluss ein konstanter Ruhedruck
im Wassernetz sichergestellt wird. Die Anschlussleitungen
zum Gefäß sollen mindestens die gleiche Nennweite
aufweisen wie die Gefäßanschlüsse. |
Wichtig
ist, dass der Vordruck 0,2 bis 0,3 bar unter dem Ruhedruck
eingestellt ist (Wasservorlage). |
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?
?
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Warum
ein Gefäß im Trinkwassersystem
eine Wasservorlage haben muss, konnte
mir noch kein Hersteller erklären. Im Gegensatz
zu Heizungsanlagen,
Solaranlagen und Kühlkreisläufen gibt es
in einem Trinkwassersystem keinen Druckabfall (Flüssigkeitsverlust)
aufgrund von Undichtigkeiten. Wichtig ist nur, dass
der Vordruck maximal dem eingestellten Wasserdruck
entspricht, damit das Ausdehnungswasser bei der Erwärmung
aufgenommen werden kann. Oder kann es am Fließdruck
liegen? Wer
hat auf diese Frage eine Erklärung?
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?
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Außerdem
sind die Vorschriften der Wasserversorgungsunternehmen sind
zu beachten. |
| Berechnung (Basis
DIN 4807 Teil 5) |
| Folgende Angaben werden benötigt: |
- Volumen des Trinkwassererwärmers
VSp (l)
- Aufheiztemperatur
des Wassers tww
- Temperatur des Kaltwassers
(Annahme 10°C)
- Ruhedruck pa [bar]
Daraus berechnet sich der Gefäßvordruck po
= pa –0,2 bar
- Ansprechdruck
des Sicherheitsventils psv (bar) Daraus berechnet
sich der Enddruck pe = psv ·
0,8
|
| Die Berechnuing ist
nach zwei Methoden möglich: |
1.
Berechnung des Ausdehnungsvolumens bzw. der für
die Aufnahme der Ausdehnung nötigen Gefäßgröße. |
| Berechnung des Ausdehnungsvolumens
Ve |
Ve = VSp
* n
|
| tww |
60
°C |
70
°C |
80
°C |
| n |
0,017
|
0,023
|
0,029 |
|
| Berechnung des nötigen
Gefäßvolumens Vnmin |
Vnmin
= Ve * (pa + 1) * (pe
+ 1) / (pa + 0,8) * (pe –
pa)
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| 2.
Bestimmung des Gefäßvolumens für
100 l Trinkwasser-erwärmerinhalt in Funktion
des Ruhedrucks und des Ventilansprechdrucks
anhand der nebenstehenden Tabelle.
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Das Ergebnis
ist mit der Trinkwassererwärmergrösse (dividiert
durch 100) zu multiplizieren. |
Es ist
immer die nächste größere Gefäßgröße
oberhalb des minimal nötigen Volumens liegende Größe
auszuwählen. Darüber hinaus sollte nicht gegangen
werden, denn bei überdimensionierten Gefäßen
wird der Wasseraustausch schlechter. |
Von einigen
Herstellern wird der Einbau einer Umgehungsleitung
am TW-MAG empfohlen, aber davon ist aufgrund von entstehenden
Stagnationswasser dringend abzuraten. |
Ob der Einbau eines MAG's wirklich sinnvoll ist, muss von Fall zu Fall entschieden werden. Dabei ist zu bedenken, dass jedes Bauteil, das nicht unbedingt notwendig ist, unnütze Wartungsarbeiten nach sich zieht.
Über die beobachteten Biofilmbildungen in den Gefäßen muss wohl erst eimal eine Studie erstellt werden, bevor die Aussagen entgültig übernommen werden.
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Die
Errichtung einer Trinkwasserinstallation und wesentliche
Veränderungen an diesen dürfen nur von Installationsbetrieben
durchgeführt werden, die in das Installateurverzeichnis eines WVU eingetragen sind.
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.
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Wasserschlagdämpfer
(WSD) |
Wasserschlagdämpfer
werden vor Geräten mit schnellschließenden Armaturen
(z. B. Waschmaschinen, Geschirrspüler, automatischen Druckspüler,
Gas-Kombiheizer, Einhebelarmaturen, Kugelventile bzw. -hähne) eingesetzt,
um Druckspitzen auf ein zulässiges Niveau zu dämpfen.
Unter ungünstigen Verhältnissen können für eine
1/100 Sekunde Drücke bis 90 bar
auftreten. |
Die
Wirkungsweise der Wasserschlagdämpfer ist relativ
simpel: Basis ist ein Zylinder, der von einem Kolben mit doppelter Ringdichtung
in zwei Kammern unterteilt ist. In der geschlossenen Kammer befindet
sich komprimierte Luft. Die offene Kammer ist direkt mit der Trinkwasseranlage
verbunden und mit Wasser gefüllt. Bei Wasserschlägen wird
der Druck im Dopplereffekt von beiden Kammern und einer Gegenfeder ausgeglichen.
Die Wasserschläge werden bis zu 60 Prozent reduziert. Um die beste
Wirkung erzielen zu können, müssen die Dämpfer so nah
wie möglich hinter dem Auslöser der Wasserschläge installiert
werden. Dabei spielt es keine Rolle ob der Dämpfer hängend,
senkrecht oder waagrecht eingebaut wird. Übrigens: Eine optimale
Funktion wird erreicht, wenn am Anfang des Verteilernetzes ein richtig
dimensioniertes Druckminderventil installiert ist. |
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Wasserschlagdämpfer
Quelle: Reflex
Winkelmann GmbH + Co. KG
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Funktion des MAG's
a) Wasser fliesst durch offene Leitung.
b) Absperrorgan wird geschlossen. Das Wasser strömt
in das Gefäß und komprimiert mit seiner Energie
das Gaspolster.
c) Momente später erfolgt der Ausgleich, das Gaspolster
drückt das "erschöpfte" Wasser ins
Leitungssystem. |
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Massgebende
Leitungslänge L
a) L = l1 + 1/3 l2
b) L = l1
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Quelle:
IMI Pneumatex |
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Ständige Wasserschläge
führen nicht nur zu lästigen Geräuschen,
sondern auch zu Kaltbrüchen in den
Rohrnetzen. Vor allen Dingen an hartgelöteten Bogen.
Gegenmaßnahmen
Der Wasserschlagdämpfer muss in
der Nähe der Mischvorrichtungen
(z. B. Einhebelmischer), Magnetventile
von Waschmaschinen, Geschirrspüler,
Druckspüler und Kugelventile
bzw. -hähne installiert werden,
um das Weiterleiten des Wasserschlages
zu mindern.
Außerdem muss am Hauswasseranschluss
ein Druckminderer zu montieren werden,
der den Anlagendruck auf 3 bis 4
bar reduziert. Ein verringern der Fließgeschwindigkeit
durch eine fachgerechte Rohrauslegung
der gesamten Anlage sollte selbstverständlich sein.
Wenn eine in Bewegung befindlichen
Wassermasse schlagartig gestoppt wird, so z. B. bei schnell
schließenden Armaturen, dann führt das zu einer
kurzzeitigen Druckspitze (Schlag) am
Ort, an der die Wassermasse auftrifft.
Druckschläge (Wasserschläge)
können auch bei starker Beschleunigung von Wasser
(so z. B. Einschalten von Pumpen) oder durch plötzliche
Richtungsänderung von strömendem Wasser hervorgerufen
werden. |
Da die
Druckspitzen ein Mehrfaches der vorhandenen Leitungsdrücke
erreichen (bis zu 90 bar), ist abgesehen von Lärm auch
mit der Zerstörung von Anlagenteilen (Kaltbrüche)
zu rechnen. |
Bei Druckschlägen
kann durch spezielle Wasserschlagdämpfer,
aber auch mit einem TW-MAG, Abhilfe geschaffen
werden. |
Natürlich wäre
der Versuch, die Störquelle zu beseitigen,
die beste Möglichkeit. Ist das aber nicht möglich,
so z. B. durch Fehler im Rohrsystem, so muss das einzusetzende
Gefäß berechnet werden. |
Da die Berechnung von Druckschlägen
ist sehr komplex und kompliziert ist, empfiehlt es sich,
die exakte Berechnung durch ein spezialisiertes
Ingenieurbüro durchführen zu lassen.
|
Es gibt
auch eine Methode, das Gefäß
durch eine überschlägige Berechnungen
durchzuführen. Dabei wird die im fließenden Wasser
vorhandene (kinetische) Energie errechnet.
Daraus kann die nötige Gefäßgröße
bestimmt werden, dass das Gaspolster fähig ist, die
Energie des Wassers innerhalb der zulässigen Druckgrenzen
in Kompressionsenergie umzuwandeln. |
| Erforderliche Angaben: |
- Nennweite der Leitung,
in der sich die Absperrarmatur befindet
- Volumenstrom/Pumpenleistung
Q (m3/h)
- Fließdruck
pfl (bar). Daraus Vordruck po des
Gaspolsters
pfl – 0,2 bar
- Zulässiger Druck
pmax (bar) im System. Entspricht normalerweise dem Ansprechdruck
psv des Sicherheitsventils
- Maßgebende
Leitungslänge L (m)
|
Bei der
Berechnung muss eine Annahme bezüglich der zu berücksichtigenden
Leitungslänge getroffen werden. Maßgebend ist
die Länge gemessen vom Absperrorgan zurück zum
Punkt, an der die Leitung eine Querschnittserweiterung aufweist. |
Falls die
Querschnittserweiterung weniger als 2 Nennweiten beträgt,
wird vom erweiterten Leitungsabschnitt 1/3 der Länge
bei der Berechnung berücksichtigt. |
| Minimal nötiger Gefäßinhalt |
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Wenn
• Maßgebende Leitungslänge = 100 m
• Fließgeschwindigkeit im Rohr = 2 m/s
• Fließdruck pfl = 6 bar bei psv10
bar = 10 bar bei psv 16 bar |
gilt die Regel, dass der
Gefäßinhalt (in lt.) mind. 1/3 des Durchmessers
der Leitung (in mm) entsprechen sollte.
WATTS LF150A Wasserschlagschutz |
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Geräusch-
und Druckschlagdämpfer - "Pax" Adapter für Einloch-Armaturen (Aufsatz zu Eckventil), Aufputz- und Unterputz-Armaturen |
Quelle:
AW SA |
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Geräusch-
und Druckschlagdämpfer
Dieser Geräusch- und Druckschlagdämpfer
kann Druckstöße und Fließgeräusche
mindern, die aufgrund von knapper Leitungs-Dimensionierung, ungenügenden
Befestigungen, schwierige Verlegungen bei komplexer Bausituation,
Schnellschluss von Keramikscheiben-Mischern, defekten Magnetventilen
und schwingenden Druckminderern entstehen können.
Dies ist besonders wichtig, wenn die Druckstöße und
Geräusche nachträglich nicht mehr zu orten und zu beheben
sind. Außerdem bieten sich diese Bauteile an, wenn kein Platz für Wasserschlagdämpfer (WSD) vorhanden ist (z. B. Badewannen- und Duscharmaturen).
Die AW Pax reduzieren Fliessgeräusche um bis zu 5 dB(A) und Druckstöße um bis zu 25 bar. Die auftretenden Geräusch durch Druckstöße werden stark gemindert. Es gibt Adapter für Aufputz-, Unterputz- und Einloch-Armaturen. |
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Druckausgleichsarmatur
- Heizöl |
Eine Druckausgleichsarmatur
wird dann notwendig, wenn sich Heizöl in Leitungsabschnitten
bei der Erwärmung durch die Umgebungstemperatur
(z. B. Heizraum, Kanäle mit wärmeführenden
Rohren) ausdehnen kann. |
Dieser
Fall kann eintreten, wenn im/am Tank ein Fußventil,
ein Rückflussverhinderer in der Entnahmearmatur oder
eine Hebereinrichtung (Magnetventil) eingebaut ist. Bei
einem Brennerstillstand dehnt sich das kalte Öl aus
und baut einen Druck auf, der Leitung und Bauteile belasten
oder zerstören kann. Es können auch Funktionsstörungen
an dem Sperrventil, Hebereinrichtung, Magnetventil und den
Verbindungsstellen auftreten, die zu Betriebsstörungen
des Brenners führen. |
Die Druckausgleichsarmatur
nimmt das sich ausdehnende Heizöl auf, indem ein federbelastete
Kolben ausweicht. Ein austretender Stift zeigt die Ausdehnung
an.
Beim Einschalten des Brenners wird das Öl wieder in
die Leitung zurückgegeben. Diese Armatur ist mit der
Funktion eines Membrandruckausdehnungsgefäßes
(MAG) in Wassersystemen vergleichbar. |
| Das Leitungsvolumen
gibt die Auslegung dieser Armatur vor. |
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Druckausgleichsarmatur |
Quelle:
Oventrop |
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Offenes
(und geschlossenes) Ausdehnungsgefäß (AG) |
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offene
AG's nach DIN 4807 |
Quelle:
FW Heider |
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Das Ausdehnungsgefäß
(AG) ist ein Bestandteil einer offenen Heizungsanlage. Diese
Anlagen sind auch in der DIN EN 12828 vorgesehen,
weil diese eigensicheren Anlagen bei dem
Boom der Holzkessel evtl. wieder eine Alternative sind,
wenn eine thermische Ablaufsicherung (TAS) nicht möglich
ist. |
Grundlage
für den Bau der offenen Anlage ist die nicht mehr gültige
DIN 4751 - Teil 1. Die Vorgaben wurde in
die neue Norm für die sicherheitstechnische Einrichtungen
in Wärmeerzeugungsanlagen (DIN EN 12828) übernommen. |
Bei dem
genormten Ausdehnungsgefäß (DIN 4807)
sind die Anschlüsse so angeordnet, dass es ohne Probleme
in stehender oder liegender Anordnung eingebaut werden kann.
Die Größe der offenen Ausdehnungsgefäße
ist einfach zu berechnen. Die Ausdehnung des Wassers von
10 bis 100 °C beträgt ca. 4 %, wobei für die
Berechnung mit 10 % des Anlageninhalts
gerechnet wird. |
Der
Zulaufdruck
zur Pumpe einer offenen
Anlage liegt bei einem normalen Einfamilienhaus
bei ca. 0,7 bar und ist weitaus geringer als bei einem geschlossenen
System. Diese Tatsache sollte immer beachtet werden, denn
der Zulaufdruck zur Pumpe muss gewährleistet sein,
damit es nicht zu Kavitationsschäden (hohe Systemtemperatur)
an den Umwälzpumpen kommt, deswegen ist eine offene
Anlage mit geringer statischer Höhe oder im Dachgeschoss
eher problematisch. |
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Ein
Ausdehnungsgefäß mit schwimmender Membran
gab es von der Firma Reflex Winkelmann GmbH + Co. KG. Bei
diesem Gefäß wurde der Lufteintrag bei offenen
Anlagen durch die trennende Membran erheblich verringert,
weil das Anlagenwasser nur noch über die kleine
Querschnittsfläche des Sicherheitsvorlaufes
mit der Atmosphäre in Verbindung stand und im Gefäß
keine Zirkulation stattfand. Da aber offene
Anlagen nicht mehr "modern" sind, wurde die Herstellung
wohl eingestellt. Ob es möglich ist, ein MAG entsprechend
umzubauen, müsste mit den jeweiligen Herstellern besprochen
werden. |
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| Geschlossenes Ausdehnungsgefäß
ohne Membrane |
Wenn nach
der alten DIN 4751 Teil 2 eine geschlossene
Anlage (< 110°C) gebaut werden sollte, so
wurde das DIN-Gefäß
an der höchsten Stelle der Anlage
mit einem Belüftungsventil und einem
Sicherheitsventil, meistens gewichtsbelastet
(0,5 bar), eingebaut. |
| Funktionsweise |
Diese Anlage
wird vollständig gefüllt. Bei
dem Aufheizen steigt der Druck und das Ausdehnungswasser
wird über das Sicherheitsventil abgeführt. Bei
dem Abkühlen des Wassers wird Luft in das Gefäß
durch das Belüftungsventil eingesaugt. Bei den nächsten
Aufheizungen stellt sich ein, dem Druck entsprechendes Luft-
oder besser gesagt Stickstoffpolster, ein, denn der Sauerstoffanteil
der Luft geht eine innige Verbindung mit den Stahlteilen
ein. |
Diese Gefäßart
ist der Vorläufer der Membrangefäße. |
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| druckloses
Ausdehnungsgefäß |
| Quelle:
Laing |
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Ein druckloses
Ausdehnungsgefäß (Fa. Laing)
hat neben der Ausdehnungsleitung eine zusätzliche Verbindung
zur höchsten Stelle des Fußbodenheizungssystems,
über welche die im System enthaltene Luft in das Ausdehnungsgefäß
entweichen kann. Diese Art der Entlüftung scheidet
die Luft aus den Fußbodenheizkreisen besser aus als
die Abscheidung aus mit Druck beaufschlagten Systemen. |
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| Ausdehnungsgefäße
- DIN 4807 |
Teil
1 : Diese Norm gilt für Ausdehnungsgefäße in
wärmetechnischen Anlagen, mit deren Hilfe Volumenänderungen
flüssiger Medien ausgeglichen werden sollen. Unter flüssigen
Medien versteht man in diesem Zusammenhang : Wasser und Gemische aus
Wasser und Frostschutzmitteln ( z.B. in Kaltwassersätzen , Solaranlagen
). |
Sie
schafft die begrifflichen Grundlagen für die übrigen Teile
dieser Normenreihe, beschreibt die Zusammenhänge mit den einschlägigen
gesetzlichen Vorschriften und enthält Angaben über Prüfung
und Kennzeichnung. |
Teil
2 : Diese Norm enthält Anforderungen und gilt für
die Größenbestimmung, Abmessungen und Ausführung des
äußeren Korrosionsschutzes von Ausdehnungsgefäßen
in offener und geschlossener Ausführung in WW- und Heißwasserheizanlagen
mit direkter und indirekter Beheizung und in Kühlanlagen. |
Teil
3 : Diese Norm gilt für die technischen Anforderungen
, die Konstruktion und die Prüfung von Membranen für offene
und geschlossene Ausdehnungsgefäße der Normreihe DIN 4807.
Das offene Ausdehnungsgefäß ist mit dem Sicherheitsvor- und
Rücklauf mit dem Heizkessel verbunden und muss bei Wärmedehnung
das Ausdehnungswasser aufnehmen können. Da das Ausdehnungsgefäß
die höchste Stelle der Anlage ist, also sich in der Regel auf dem
Dachboden befindet, sind Schutzmaßnahmen gegen Einfrierung. Die
Rohrleitungen müssen immer eine leichte Steigung haben, damit keine
Luftblasen die Wasserzirkulation verhindern und die Schwerkraftwirkung
besser anlaufen kann. Damit die Lufteintragung minimiert wird, sollte
das Gefäß nichtdurchströmt angeschlossen werden. |
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