Killus Technik
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Auslegung und Berechnung von Membran-Druckausdehnungsgefäßen

Membran-Druckausdehnungsgefaess fuer Heizung TWL Killus-Technik.deJedes geschlossene Heiz-, Solar- und Warmwassersystem muß aus Sicherheitsgründen zwingend mit einem Druckausdehnungsgefäß ausgerüstet sein, da sich Wasser bei der Erwärmung ausdehnt und sonst die Rohrleitungen sprengen würde. Weiter unten finden Sie eine Berechnungshilfe.
Im Heizungssystem muß sich auch eine Kessel-Sicherheitsarmatur mit Überdruckventil befinden.

Wir bieten Ihnen hochqualitative Membran-Druckausausgleichsgefäße in Standausführung an. (Nicht für Solaranlagen oder für Trinkwasser geeignet! Ausdehnungsgefäße für Solaranlagen, Ausdehnungsgefäße aus Edelstahl und durchströmte Ausdehnungsgefäße für Trinkwasser.)
Sie sind bei Auslieferung mit 1,5 bar (bzw. bei MAG-HZ500 mit 2,5 bar) beaufschlagt. Über ein Ventil (wie bei einem Autoreifen) am Boden des Gefäßes läßt sich der Druck ändern.
Für den Betrieb ist es sinnvoll, den Anschluß über ein Kappenventil durchzuführen. Dies ist nötig, um regelmäßig den Vordruck überprüfen und um das Gefäß bei Defekt ohne Entleerung der Anlage wechseln zu können. Für die Wartung und das Erhöhen des Vordrucks (wenn er abgefallen ist!) empfehlen wir Ihnen Sprays mit Stickstoff und Korrosionsschutz. Fragen Sie uns bitte an. Zum Überprüfen des Vordrucks bei geschlossenem Kappenventil und entleertem MAG können Sie jeden Luftdruckprüfer für Kraftfahrzeuge verwenden.

Wir empfehlen auch, den Anschluß des MAG mit einem Panzerschlauch flexibel vorzunehmen. Dies hilft, diese Stichleitung von Spannungen frei zu halten.
Obendrein sind Sie flexibler, wenn das MAG einmal durch ein anderes Modell ersetzt werden muß.
Heizungsanlage mit Thermosiphon am Anschluß des Ausdehnungsgefäßes (MAG) Killus-Technik.deSehr wichtig ist es auch, Ihr MAG möglichst vor den hohen Temperaturen der Heizungsanlage zu schützen, da die Membrane sonst unnütz belastet wird.
Dazu sollte das Ausdehnungsgefäß, wenn platzmäßig möglich, an der kältesten Leitung das Systems angeschlossen werden (prinzipiell ist es sonst völlig egal, wo sich das MAG befindet).
Die optimale Positionierung bei den von uns vertriebenen Heizsystemen mit Pufferspeicher ist somit zwischen Pufferspeicher und Rücklaufanhebung (siehe Bild rechts).

Ganz wichtig ist es dann aber, das MAG mit einem Thermosiphon anzuschließen. Dazu muß die Leitung zunächst abwärts gehen, bevor sie zum Ausdehnungsgefäß aufsteigt. So wird sichergestellt, daß niemals warmes Wasser in das MAG einströmt (Energieverlust) und das MAG auch nicht isoliert werden muß. Ohne Thermosiphon bekommt man in einem aufsteigenden Rohr zum MAG Mikrozirkulationen, da warmes Wasser im Rohr aufsteigt, dort bzw. im MAG abkühlt und dann im gleichen Rohr wieder in die Heizungsleitung absteigt.

Durch solche Mikrozirkulationen an allen Anschlüssen von Pufferspeichern können bis zu 20% der Wärmeenergie verloren gehen, wie Studien gezeigt haben!
Abhilfe bringen Thermosiphons!

 

Es wird empfohlen, das Volumen des Ausgleichsgefäßes etwa mit 10% des Pufferspeichers bzw. des gesamten Heizungssystems zu verwenden.

Wählen Sie Ihr Druckausgleichsgefäß gemäß dieser Tabelle:

Art-Nr./ Liter Durch-
messer mm
Höhe
mm
Vordruck
bar
Maximal- druck bar Max. Temp. °C Anschluß-
 gewinde
Gewicht
kg
Anschluß
MAG-HZ35 380 475 1,5 5 100 3/4“ 7,7 oben
MAG-HZ50 380 595 1,5 6 100 3/4“ 9,5 oben
MAG-HZ80 460 690 1,5 6 100 3/4“ 14,0 oben
MAG-HZ100 460 810 1,5 6 100 3/4“ 15,5 oben
MAG-HZ150 510 970 1,5 6 100 1“ 24,5 seitlich
MAG-HZ200 590 985 1,5 6 100 1“ 33,0 seitlich
MAG-HZ250 590 1230 1,5 6 100 1“ 38,5 seitlich
MAG-HZ300 650 1220 1,5 6 100 1“ 42,5 seitlich
MAG-HZ400 650 1550 1,5 6 100 1“ 57,5 seitlich
MAG-HZ500 750 1570 2,5 6 100 1“ 69,5 seitlich

 

Achtung: Für thermische Solaranlagen müssen Druckausdehnungsgefäße höhere Temperaturen und Drücke sowie andere Flüssigkeiten aushalten. Sehen Sie dazu unser Angebot von Solar-Ausdehnungsgefäßen.

Achtung: Für Trinkwasser sind diese Ausdehnungsgefäße nicht zugelassen. Wir empfehlen Ihnen für diesen Zweck den Einsatz von durchströmten Ausdehnungsgefäßen (auf der Seite etwas nach unten gehen) in Anlagen zur Brauchwassererwärmung.
Wir können Ihnen aber auch Ausdehnungsgefäße aus Edelstahl liefern.

Für eigene (Trink-) Wasserversorgungen werden oft galvanisierte Druckwasserkessel eingesetzt (auf der Seite etwas nach unten gehen).
Eine gute Alternative dazu sind Membrandruckausdehnungsgefäße mit austauschbarer Membrane und diese mit einem Anschlußflansch aus Edelstahl.

Überschlägige Berechnung der Größe von Ausdehnungsgefäßen

Ein Membran-Ausdehnungsgefäß (MAG) ist eine vorgeschriebene Sicherheitseinrichtung in geschlossenen Wasser- und Heizungsanlagen, um die Druckerhöhung im Wasser durch Temperaturanstieg abzufangen. Im Ausdehnungsgefäß befindet sich eine Membran aus Gummi vor einem Stickstoffpolster. Das durch die Volumenerweiterung verdrängte Wasser wird gegen die Gummimembran gedrückt. Da der gasförmige Stickstoff im Gegensatz zum flüssigen Wasser zusammengedrückt werden kann, kann sich die Flüssigkeit ausdehnen und es kommt im Heizkreislauf nicht zu gefährlichen Druckerhöhungen.

Die genaue Auslegung von Membran-Ausdehnungsgefäßen erfolgt nach DIN 4807, T.2. Hier also nur eine kurze Überschlagsrechnung.

Bis 100°C Heizwassertemperatur muß der Vordruck des Ausdehnungsgefäßes mindestens dem statischen Druck, also der Höhe der Wassersäule im Gebäude, entsprechen. Für ein Einfamilienhaus muß man bei einer Höhe von 10 Metern ein Ausdehnungsgefäß mit einem Vordruck von 1 bar bis 1,5 bar kaufen. Der entstehende Enddruck, also statischer Druck plus Druckerhöhung durch die Wasserausdehnung, sollte maximal etwa 0,5 bar unter dem Ansprechdruck des Sicherheitsventils liegen. Bei einem Sicherheitsventil mit 2,5 bar Druck darf also der Enddruck 2 bar nicht überschreiten.

Die Wasserausdehnung pro 100 Liter Anlagenvolumen beträgt bei unterschiedlichen Betriebstemperaturen:

Maximale Betriebstemperatur in °C 50 60 70 80 90 100
Ausdehnung in Liter pro 100 Liter Anlagenvolumen 1,2 1,7 2,3 2,9 3,6 4,3

Eine Heizungsanlage mit einem Wasserinhalt von ca. 1.500 Litern und einer maximalen Betriebstemperatur von 90°C hat demnach eine Wasserausdehnung von ca. 54 Liter. Nach folgender Formel kann die Größe des Ausdehnungsgefäßes bestimmt werden:

MAG-Nennvolumen = (Ausdehnungsvolumen  x Enddruck in bar) / (Enddruck in bar - Anfangsdruck in bar)

Für das Beispiel gilt bei einer statischen Höhe von 10 Metern (= 1 bar, das ist der Anfangsdruck) und einem Enddruck von maximal 2 bar:

Nennvolumen = 54 Liter x 2 / (2 - 1) = 108 Liter.

Da der Preis eines MAG im Verhältnis zur gesamten Heizung nicht sehr hoch ist, empfehlen wir Ihnen die Größe des Ausdehnungsgefäßes nicht zu knapp zu wählen und auf den so errechneten Wert nochmals 30% bis 50% aufzuschlagen. In unserem Beispiel könnten Sie also unser MAG-HZ150 oder gar MAG-HZ200 einsetzen.

Druckausdehnungsgefäße werden immer mit einem Nennvolumen bezeichnet und angeboten. Das tatsächlich aufnehmbare Wasservolumen ist deutlich kleiner als das Nennvolumen, da sich das hinter der Membrane befindliche Gas ja beim Füllen des Gefäßes zusammendrückt und ebenfalls sein Volumen behält.
In der Praxis wird also ein MAG mit einem Nennvolumen von 100 Litern nur ca. 50 bis 60 Liter Wasser aufnehmen können bis zum erreichen des erlaubten Anlagendrucks

.

Faustformel

Mit der folgenden Faustformel bestimmen Heizungsbauer in der Regel die Größe des MAG. Sie stimmt mit obigem Ergebnis auch recht gut überein:

Volumen aller Pufferspeicher    = MAG-Nennvolumen

10

Lediglich bei Heizungsanlagen mit viel Wasser außerhalb der Pufferspeicher paßt dieser Wert eventuell nicht ganz.

Hier noch eine Tabelle mit der tatsächlichen Ausdehnung von reinem Wasser von 4°C bis 130°C.

Temperatur
°C
Ausdehnungs-
faktor
Wasser pur
Volumen von
1.000 Liter
Wasser
4
1
1.000,0
10
1,0004
1.000,4
20
1,0018
1.001,8
30
1,0044
1.004,4
40
1,0079
1.007,9
50
1,0121
1.012,1
60
1,0171
1.017,1
70
1,0228
1.022,8
80
1,0290
1.029,0
85
1,0321
1.032,1
90
1,0359
1.035,9
95
1,0396
1.039,6
100
1,0435
1.043,5
110
1,0515
1.051,5
120
1,0603
1.060,3
130
1,0697
1.069,7

Mehr zu diesem Thema (und auch sonst zu Fragen rund um die Heizung) bei heiz-tipp.de und natürlich auch bei einem Anruf bei uns.

 

Vordruck des Ausdehnungsgefäßes

Kappenventil Killus-Technik.deNeben der Berechnung der nötigen Größe des Ausdehnungsgefäßes ist es noch wichtig, den Vordruck im Gefäß an die Heizungsanlage anzupassen.

Messen des Vordrucks

Der Vordruck kann am Luftventil des Ausdehnungsgefäßes nur gemessen werden, wenn das Gefäß ausgebaut ist oder aber kein Druck auf dem heizungsseitigen Anschluß ansteht.
Wenn die Heizung mit dem MAG verbunden ist, werden Sie bei der Messung in der Regel nur den Druck der Heizungsanlage bekommen.

Mit Kappenventil verfahren Sie folgendermaßen zur Druckmessung (die Messung sollte etwa ein Mal jährlich zur Kontrolle durchgeführt werden;
ohne Kappenventil müssen Sie die Anlage vor dem MAG absperren oder wenn dies nicht geht ganz drucklos machen, also viel Wasser ablassen):

  1. Entfernen Sie die Abdeckkappe am Kappenventil (ein Siegel werden Sie bei Ihrer Heizung normalerweise nicht vorfinden)
  2. Schließen Sie das Kappenventil mit einem passenden Schlüssel. So wird das MAG von der Heizung getrennt.
    Bitte beachten Sie aber, daß es bei einer heißen / warmen Heizungsanlage zu kritischen Situationen kommen kann, wenn kein MAG (mehr) im System wirksam ist!
    Bei weiterer Erwärmung wird Wasser aus der Kesselsicherheitsgruppe austreten.
    Bei Abkühlung wird Luft in Ihre Heizung einströmen, falls Sie einen offenen Schnellentlüfter im System haben (in unseren Kesselsicherheitsgruppen enthalten und wir bieten zu jedem Speicher einen Schnellentlüfter mit an).
    Sollten Sie aber keinen Entlüfter mit Lufteintritt haben, kann bei stärkerer Abkühlung ohne wirksames Ausdehnungsgefäß Ihre Heizung schwer beschädigt werden! Im schlimmsten Fall wird Ihr Pufferspeicher hinterher wie eine zerquetschte Getränkedose aussehen!
  3. Verbinden Sie einen Schlauch zu einem Auffanggefäß mit der Schlauchtülle des Kappenventils oder stellen Sie ein Gefäß direkt unter den Ausflußhahn.
  4. Öffnen Sie das Auslaßventil und warten Sie, bis kein Wasser mehr ausströmt.
  5. Messen Sie den Vordruck am Luftventil (wie das Ventil an einem Autoreifen).
  6. Sollte der Druck zu niedrig sein, füllen Sie mit einer geeigneten Kartusche (Gefäßfüller) oder Gasflasche (Stickstoff oder Argon) Gas nach.
    Manche machen dies auch mit einem Kompressor oder einer Luftpumpe. Der Kompressor muß aber unbedingt ölfrei laufen, da selbst kleinste Ölreste die Gummimembrane schädigen können.
    Eventuell mit eingebrachter Wasserdampf (immer in unserer Luft!), kann im Innern des MAG zu Rost führen, wodurch die Gummimembrane durch kratzen und scheuern schneller beschädigt werden kann.
  7. Schließen Sie das Ausflußventil.
  8. Öffnen Sie das Kappenventil ganz und schützen Sie es eventuell mit der Kappe.
  9. Vermerken Sie bitte auf Ihrem Gefäß, wann Sie welchen Druck eingefüllt bzw. geprüft haben!

Mehrere MAG in einem System

Sind mehrere Ausdehnungsgefäße in einem geschlossenen Heizungssystem verbaut, ist es unbedingt notwendig, alle MAG auf den gleichen Vordruck zu überprüfen und gegebenenfalls nachzufüllen bzw. abzulassen! Wird dies vernachlässigt, wirkt zunächst immer nur das Gefäß mit dem niedrigsten Vordruck, bis der Druck des nächsten erreicht wird. Ist eines der Gefäße gar mit einem Vordruck in der Nähe des Auslösedrucks des Sicherheitsventils (meist 3 bar), so wird es kaum wirken und Wasser über das Sicherheitsventil austreten.

Bestimmen des nötigen Vordrucks

Heutige Heizungsanlagen sind fast immer geschlossene Systeme mit Membranausdehnungsgefäß, die unter einem gewissen Druck stehen.
Der Druck in der Heizung darf nicht über 3 bar sein, weshalb Sicherheitsventile (Überdruckventile) für Heizungen auf 2,5 oder 3 bar ausgelegt sind.

Der nötige Druck in Ihrer Heizung am tiefsten Punkt wird folgendermaßen bestimmt:

   Heizungsdruck =   Höhe bis zum höchsten Heizkörper im Haus    + 0,5 bar

10

Hocheffizienz Heizungsumwälzpumpe WITA Delta-HE 55 mit Leistungsanzeige 5,5m Killus-Technik.deWenn Ihr Haus also vom Keller (Heizungsstandort, MAG hier montiert) bis zum letzten Heizkörper im 2. Obergeschoß 8 m mißt,
ist der mindestens nötige Vordruck 8 m / 10 [m/bar] + 0,5 bar = 1,3 bar.
Die aufgeschlagenen 0,5 bar können auch bis auf 0,2 bar reduziert werden, aber wirklich nur bei kalter Heizung (ca. 10°C Wassertemperatur).

Wichtig ist, daß Sie den Vordruck der Heizungsanlage im kalten Zustand machen! Sollte die Heizung warm sein, erhöhen Sie die zugezählten 0,5 bar.

Übrigens ist es für die Auswahl der Heizungsumwälzpumpe nicht von Bedeutung, wie hoch Ihr Haus ist, obwohl die Leistung der Pumpen in der Regel in Metern (Höhe) angegeben wird.
Diese Angabe ist irreführend, wenn man nicht versteht, daß hiermit nur der maximale Druck der Pumpe in 1/10 bar gemeint ist. Für die Bestimmung der nötigen "Pumpenhöhe", also der Leistung der Heizungspumpe, ist es nötig eine Rohrnetzberechnung zu machen, um festzustellen, welchen Druckverlust die Pumpe in diesem geschlossenen System überwinden muß. Dagegen muß die Pumpe nicht die Höhe des Hauses "schaffen", da die gefüllte Heizungsanlage im auf- und absteigenden Zweig die gleiche Wassersäule hat und sich so das Gewicht ausgleicht.

Defektes Ausdehnungsgefäß erkennen

Membrandruckausdehnungsgefäße sind mit die Teile einer Heizungsanlage, die am ehesten versagen.

Bei folgenden Störungen in der Heizung sollten Sie das MAG sofort überprüfen:

  • Der Druck in der Heizung fällt immer wieder ab (nicht durch Temperaturänderung!)
  • Es tritt Wasser aus einem Überdruckventil aus (Kesselsicherheitsgruppe)
  • Sie müssen immer wieder Luft aus der Heizung ablassen
  • Sie müssen immer wieder Wasser in der Heizung nachfüllen

Bei heutigen Heizungsanlagen ist es sehr schlecht, oft Wasser nachzufüllen (frisches Wasser hat Sauerstoff gelöst) oder Luft in die Anlage zu bekommen (defektes MAG), denn die Heizkörper, der Kessel und auch die Pufferspeicher sind innen aus rohem Eisen, das durch eingedrungene Luft und chemisch aktive Substanzen im Wasser oxidiert (rostet) und so allmählich durchgefressen werden. Müssen Sie aber Wasser auffüllen, so können Sie die Rostung vermeiden. Entmineralisieren Sie das Wasser durch eine Umkehrosmoseanlage. Dieses vollentsalzte Wasser (VE-Wasser) ist eigentlich für Heizungsanlagen vorgeschrieben. Doch dieses reine Wasser ist zwar elektrisch nicht leitend, aber dafür kann es chemisch aggressiv sein und auch zur Rostung führen! Daher unser Tipp: verwenden Sie einen schützenden Wasserzusatz, wie etwa das von uns angebotene Anticor.

Gerne können Sie uns bei Fragen zum Thema auch anrufen.


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