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Autoren
OldBo
05.07.2019
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 Membran-Druckausdehnungsgefäß (MAG) sichergestellt.
Membran-Druckausdehnungsgefäß
 Membran-Druckausdehnungsgefäß
Quelle: Reflex
Aufbau - Membran-Druckausdehnungsgefäß  1 Stahlbehälter 2 Gasfüllventil 3 Blase aus Butyl 4 Wasseranschluss 5 Gas-/Luftraum 6 Blaseneinspannung
 Aufbau - Membran-Druckausdehnungsgefäß 1 Stahlbehälter 2 Gasfüllventil 3 Blase aus Butyl 4 Wasseranschluss 5 Gas-/Luftraum 6 Blaseneinspannung
Quelle: IMI Pneumatex
Statico
 Statico
Quelle: IMI Pneumatex
Kubischer Ausdehnungskoeffizient von GLYKOSOL N-Wasser-Gemischen (Kühlanlagen)
 Kubischer Ausdehnungskoeffizient von GLYKOSOL N-Wasser-Gemischen (Kühlanlagen)
Quelle: pro Kühlsole
Kubischer Ausdehnungskoeffizient von Pekasol L-Wasser-Gemischen (thermische Solaranlagen)
 Kubischer Ausdehnungskoeffizient von Pekasol L-Wasser-Gemischen (thermische Solaranlagen)
Quelle: pro Kühlsole
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.

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 Membran-Druckausdehnungsgefäß (MAG) sichergestellt.

Das Membrandruckasdehnungsgefäß (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 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.

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.

Ausdehnungsleitung
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 0,5m/s zu berechnen.

Weitere Links zum Thema:

Berechnung des Ausdehnungsvolumens

Gefäßauswahl - MAG

Pumpen-Druckhaltesysteme

Kompressor-Druckhaltesysteme

MAG in Solaranlagen

MAG in Kühlanlagen

Vorschaltgefäß - Zwischengefäß

MAG für die Trinkwassererwärmung

Ausdehnungsgefäße - DIN 4807

Schraderventil
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lowenergy schrieb: Bei ausschließlich Fußbodenheizung benötigst bei entsprechender Bauart der Hydraulik definitiv keinen zusätzlichen Pufferwasserspeicher im Hausheizkreis! Daher nochmal die Frage für wieviele Personen...
schorni1 schrieb: Der Wärmebedarf ist an sich linear zur Außentemperatur. Bei der örtlich festgesetzten niedrigsten Norm-Außentemperatur ist dieser 100% und läuft gegen Null an der Heizgrenze (zwischen 12 und 20 Grad außen)....
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