Schwerkraftbremse - Rückschlagklappe - Rückschlagventil

Thermosiphon - "Heat Trap Siphon"
Eine Schwerkraftbremse (SKB) soll eine unerwünschte (Schwerkraft-)Zirkulation in Heizungs- oder Solar-Systemen oder Warmwasserinstallationen, aber auch in Lüftungsanlagen, verhindern. In einigen Fällen reicht auch eine Wärmedämmschschleife oder ein Thermosiphon aus, um die gleiche Wirkung zu erzielen.
Rückschlagklappe - waagerechter Einbau
Quelle: ESSKA.de GmbH
Rückschlagklappen (Schwerkraftbremsen) schließen auf Grund des Gewichtes der metallischen Klappe, wenn z.B. die Umwälzpumpe abgeschaltet wird oder ein Wärmeträger (Wasser, Sole, Luft) zurückströmen will. Es gibt sie für je nach dem Verwendungszweck in den verschiedensten Bauformen.
Rückschlagklappe - Zwischenflanscheinbau
Quelle: Danfoss GmbH
Einlege-Schwerkraftbremse
Quelle: Reiche Spezialarmaturen GmbH
Die Einlege-Schwerkraftbremse mit oder ohne Luftschleuse wird in den Druckstutzen der Umwälzpumpe oder in eine flachdichtende Verschraubungen montiert. Da die zulässige Temperatur 190 °C ist, eignet sich dieses Bauteil auch für thermische Solaranlagen.
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Einlege-Schwerkraftbremse - Reiche Spezialarmaturen GmbH
Schwerkraftbremse oder Wärmedämmschleife?
Quelle: Landis & Staefa GmbH

Rückschlagventil
Quelle: Gestra AG
Scheibenrückschlagventil
Quelle: Philipp Wagner GmbH
Bei federbelasteteten Rückschlagventilen wird das Schließelement in einer Richtung durch die Feder geschlossen und in der anderen Richtung durch den Volumenstrom freigegeben.
Die Absperrung wird mit einer Feder ausgelöst, die eine Kugel, einen Kegel, eine Klappe oder eine Membran in den jeweiligen Sitz drückt. Im Gegensatz zu Schwerkraftbremsen sollen diese Bauteile auch das Rückströmen des Wärmeträgers verhindern.
Für den nachträglichen Einbau in bestehende Anlagen werden Scheibenrückschlagventile angeboten, die auf der Drucksseite der Pumpe eingebaut werden können. Wichtig ist bei diesen Bauteilen ist eine Luftschleuse, die verhindert, dass sich bei Stillstand eine Luftblase in der Pumpe bildet. dies würden ein Druckaufbau beim Wiedereinschalten verhindern.
 
Schwerkraftbremsen - Philipp Wagner GmbH

 

Wenn die Rückschlagklappe über der Pumpe sitzt, dann kann sich bei abgeschalteter Pumpe dort ein Luftpolster bilden, dieses führt zum Trockenlauf der Pumpe. Sie fördert keine Flüsigkeit mehr. Deswegen sollte die Klappe unter der Pumpe angeordnet sein. Dadurch kann sie Anlaufen, das Luftpolster mitreißen, an einer geeigneten Stelle (Lufttopf - wenn vorhanden) sammeln und dort automatisch oder von Hand entweichen. In Wassersytemen reicht oft eine kleine Bohrung in der Klappe, damit die Luft entweichen kann. In Systemen mit Frostschutzmittel funktioniert das nicht immer.
In Trinkwasserleitungen dürfen nur nach DVGW-zugelassene Rückflussverhinderer eingebaut werden, die das Zurückströmen 100%ig verhindern, also dicht schließen.
Rückschlagventil für Solaranlagen
Das Rückschlagventil in einer thermischen Solaranlage muss für Systemtemperaturen bis 200°C und für den Einsatz eines Frostschutzmittels (z.B. Glycol) geeignet sein. Meistens sind diese Bauteile in den Kompaktstationen eingebaut.
Der Kugelhahn muss so angeordnet werden, dass die Solarflüssigkeit nicht über 90 °C kommt. Der Griff ist aus einem Material gefertig, das eine geringe Wärmeleitfähigkeit hat. Somit kann es auch bei höheren Temperaturen betätigt werden.
Kugelhahn mit eingebautem Rückschlagventil
Quelle: CALEFFI Armaturen GmbH

Quelle: Oventrop GmbH & Co. KG
Der Rückflussverhinderer (RV) mit Prüföffnungen für Trinkwasser-Versorgungsanlagen verhindert das Rückdrücken, Rückfließen oder Rücksaugen von Trinkwasser. Dieser kontrollierbare RV nach DIN EN 13959 entspricht der Bauform Typ EA, ist totraumfrei und kann bis 95 °C eingesetzt werden.
Da der RV einen geringen Öffnungsdruck (> 10 mbar) hat, kann er auch in Kaltwasserleitungen und in Zirkulationsleitungen als Schwerkraftbremse eingebaut werden. Die Verschlussstopfen an den Kontrollstutzen sind so konstruiert, dass sie Totraumfreiheit gewährleisten.

Rückflussverhinderer mit Prüföffnungen

Einbau der RV
Quelle: Oventrop GmbH & Co. KG

 


Magnetventil
Oftmals erreicht man mit einer Schwerkraftbremse oder einem Thermosiphon nicht die Unterbrechung der Schwerkraftwirkung in der Warmwasser- und Zirkulationsleitung. Hier kann der Einbau eines für Trinkwasser zugelassenem Magnetventil in der Zirkulationsleitung Abhilfe schaffen.
Diese Ventile dürfen nicht in die Warm- bzw. Kaltwasserleitung eingebaut werden, weil es durch das schlagartige Absperren zu Druckschlägen (Wasserschläge) kommen kann.
Quelle: Danfoss GmbH

Nicht nur in Wassersystemen sondern auch in lüftungstechnischen Anlagen werden Rückschlagklappen eingebaut, um  einzelne Anlagenabschnitte abzusperren oder das unkontrollierte Eindringen von Außenluft zu unterbinden.
Luft-Rückschlagklappe
Quelle: TROX GmbH
Bei den Rückschlagklappen und Druckentlastungsklappen werden die Lamellen bei laufendem Ventilator in Abhängigkeit von der Luftgeschwindigkeit mehr oder weniger weit geöffnet. Die Lamellen schließen sich selbsttätig, wenn der Ventilator abgestellt wird. In Anlagen mit mehreren Ventilatoren kann dadurch die Luft nicht über die nicht in Betrieb befindlichen Ventilatoren abströmen.
Sie werden auch als Druckentlastungsklappen in überlastungsgefährdete raumlufttechnische Anlagen und Räume von Gebäuden eingesetzt. Bei dem Überschreitung einer vorgegebenen Öffnungs-druckdifferenz geben die Lamellen selbsttätig einen Querschnitt zur Druckentlastung frei. So werden Druckspitzen, die z. B. durch schnellschließende Brandschutz- oder Absperrklappen entstehen, abgebaut.
Rückstauklappe
Besonders in Fort- und Außenlufteinheiten, die in Außenwände eingesetzt werden, sollten je eine Rückschlagklappe (Rückstauklappe - Umkehrklappe ) haben, damit bei einer ausgeschalteten Anlage keine Luft durch den Windanfall rein- bzw.rausströmen kann. Dadurch wird ein unkontrolliertes Lüften (Durchströmen), besonders in luftdichten Gebäuden, verhindert. Außerdem wird ein Kaltlufteinfall verhindert, was Zugerscheinung im Gebäude ausschließt.
Die runde Rückstauklappe mit Federn ist für den Einbau in einem Fort- und Außenluftstutzen geeignet, wobei ein vertikaler und horizontaler Einbau möglich ist.. Die eckige Klappe für einen Fortluftstutzen (Lüftung, Dunstabzugshaube) vorgesehen. Die Wetterabdeckung (Wetterschenkel) verhindert das Eindringen von Regen und lenkt den Austrittsschall um.
Fortluft-Rückstauklappe mit Wetterabdeckung (Wetterschenkel)
Bevor man sich mit dem Einbau eines Thermosiphons befasst, muss geklärt werden, wodurch die Wärmeverluste verursacht werden.
 
 
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In Rohrleitungen, die vom Speicher wegführen, kann abhängig von der Temperatur, dem Material der Rohrleitungen, der Güte der Rohrdämmung und der Art der Rohrführung, die sogenannte Eigen-, Natur-, Gegenstrom-, In-Rohr- bzw. Mikrozirkulation auftreten.
Diese Zirkulation entsteht dadurch, dass sich das warme Wasser an den Rohrwänden abkühlt und im Zentrum des Rohres unabgekühlt nach oben steigt. Je länger die erste senkrechte Strecke (Anlaufstrecke) ist, desto größer wird sih diese Zirkulation auswirken. Dies passiert besonders an schlecht- oder nichtwärmegedämmten Stellen wie Speicheranschlüssen, Armaturen oder Pumpen, jedoch auch abgeschwächt bei gutwärmegedämmten Leitungen. Das abgekühlte Wasser sinkt an den Rohrwänden nach unten und horizontal in den Speicher, wo es sich mit dem Speicherwasser mischt, dieses abkühlt und sogar die  Speicherschichtung durcheinanderbringt.
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Thermosiphon (Heat Trap Siphon)

Die wärmeführenden Rohrleitungen sollten vom Speicher immer zuerst nach unten geführt werden. Dadurch wird verhindert, dass warmes Wasser vom Speicher in die Rohrleitungen aufsteigen kann.
Warmes Wasser wird aus dem Speicher abgezogen und fließt in der Rohrmitte nach oben. Über solche Leitungen können beträchtliche Energiemengen verloren gehen. Abhilfe kann ein so genannter Thermosiphon schaffen. Wird die Leitung zuerst nach unten verlegt, so sammelt sich das kalte Wasser am Grund des Siphons und kann nicht weiter in den Speicher fließen. Die Tiefe des Siphons sollte mindestens 3 bis 12 x den Rohrdurchmesser haben.
In größeren Anlagen können die verschiedenen Verteil-leitungen am Verteiler mit einem eigenen Siphon ausgestattet werden. Durch die kleineren Rohrdurchmesser kann so die Eigenzirkulation durch einer geringeren Tiefe besser begegnet werden.
Ob die Schleife gedämmt werden sollte, wird in der "Fachwelt" heiß diskutiert. Eigentlich ist jede nicht gedämmte Rohrleitung oder Anschluss ein unnötiger Wärmeverlust. Versuche haben ergeben, dass eine Dämmung des Siphons die Funktion nicht beeinträchtigt.

 

Konvektionsbremse (Heat Trap)
Bei der Konvektionsbremse handelt es sich um einen Thermosiphon, der in das waagerechte Rohr am Speicher oder in den Speicheranschluss integriert ist. Die Wirksamkeit ist aber von dem Rohr- oder Speicher-stutzenmaterial abhängig. Evtl. wird bei diesen Anschlüssen ein zusätzlicher Thermosiphon notwendig.

 

 

Konvektionssperre (Heat Trap Fitting)
Konvektionssperren unterbrechen die Zirkulation im Rohr. Hierbei handelt es sich um Ventile, die so konstruiert sind, dass sie den Durchfluss  der Schwerkraftzirkulation entgegenwirken. Dies erreicht man durch eine Feder oder bei waagerechtem Einbau durch ein Eigengewicht des Schließteiles. Anlagenabhängig kann es notwendig sein, dass diese Armatur nicht dichtschließend ist, damit ein Druckausgleich stattfinden kann.
Diese Ventile schließen nicht absolut dicht, damit die Volumenänderung des Wassers im Speicher nicht behindert wird. Evtl. sind im Warmwasser- und Kaltwasseranschluss verschiedene Bauteile notwendig.
 

 

Der Thermosiphon kann mit einer Wärmedämmschleife verglichen werden.
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