Vorteile verschiedener Druckhaltesysteme
Moderne Kühl- und Heizungsanlagen sind nicht selten hochkomplexe Gebilde. Die Druckhaltung ist ein bedeutender Teil in diesem Puzzle, denn ihre Aufgabe ist es, gleichmäßige Druckverhältnisse in einem System aufrechtzuerhalten, das von vielen Faktoren beeinflusst wird.
Wo sich Temperaturen verändern, verliert oder gewinnt Wasser an Volumen. Der Betriebsdruck darf bestimmte Grenzen nicht über- oder unterschreiten, es soll kein Wasser verloren gehen, die Anlage darf bei Reduzierung des Wasservolumens keine Luft ansaugen. Für all diese Aufgaben gibt es Ausdehnungs- und Druckhalteanlagen.
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Sie halten an jeder Stelle des Anlagensystems die Druckverhältnisse konstant in definierten Grenzen. So kann es nicht zur Überschreitung des zulässigen Betriebsdruckes kommen.
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In der Heizung kompensiert die Druckhaltung bzw. das Druckhaltesystem die Volumenschwankungen, die entstehen, wenn sich die Wassertemperatur in Heizungsanlagen ändert.
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Nicht zuletzt schützen moderne Druckhaltestationen vor systembedingten Wasserverlusten, indem sie eine Wasservorlage bereitstellen.
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Druckhalteanlagen gehören zu den wichtigsten Komponenten in Pumpensystemen, auch in Heizungsanlagen. Das Druckhaltungssystem sorgt für einen definierten Überdruck im gesamten System und verhindert somit das Eindringen von unerwünschten Gasen ins Heiz- und Kühlsystem. Außerdem stellt die Druckhaltung Systemmedium bereit welches sich bei Temperaturschwankungen verändert. Dies geschieht mit Hilfe von Ausdehnungsgefäßen, die in modernen Anlagen Teil eines technisch ausgefeilten Systems zur Druckhaltung sind.
Die gesetzlichen Vorgaben zum Thema Ausdehnungsgefäße finden sich in der DIN EN 12828, die die nötige Sicherheitsausstattung in wärmeerzeugenden Anlagen festlegt. Die Norm umfasst neben Heizungs- auch Solar- und Trinkwasseranlagen.
Ausdehnungsgefäße und ihre Rolle bei der Sicherstellung des richtigen Drucks
Im Innern enthält das Ausdehnungsgefäß eine Kunststoffmembran, die den Gasraum, meist mit Stickstoff gefüllt, vom Anlagenwasser trennt. Der Gasraum wird, gemäß dem Solldruck nach entsprechenden Richtlinien, gefüllt.
Wird die Anlage nun gefüllt, drückt das Anlagenwasser in den oberen Teil des Gefässes. Steigt die Temperatur, steigt auch das Volumen des Heizwassers und komprimiert das darunter befindliche Gas. Umgekehrt verläuft die Kompensation des Drucks bei sinkenden Temperaturen. So bleibt der Anlagendruck stets nahezu gleich.
Unterschiede und Vorteile
Die Größe des MAG wird bestimmt von der Leistung des Wärmeerzeugers, vom Volumen der Gesamtanlage, von den zu erwartenden Temperaturunterschieden und vom höchstzulässigen Anlagendruck. So brauchen etwa Anlagen mit Pufferspeicher größere Gefäße als eine Anlage ohne Pufferspeicher.
Das Gefäß wird in der Regel im Rücklauf der Anlage montiert und mit einem Kappenventil mit der Anlage verbunden. Das ermöglicht die jährliche Wartung und auch einen Austausch, ohne dass die Anlage dafür ausgestellt werden muss.
Die Vorteile des MAG im Überblick:
- leicht zu montieren
- nimmt Druckstöße auf
- besonders kostengünstig gerade im kleineren Leistungsbereich
- verursacht keine Geräusche
Die Nachteile des MAG:
- Keine Überwachung der Druckhaltung möglich.
- Der Druck des Gaspolsters sorgt dafür, dass es immer zu einer Gasdiffusion ins System kommt, da die Membran diffusionsoffen ist.
- Ab einer bestimmten Leistungsgröße werden die Gefäße sehr groß. Dies kann bei einer hohen statischen Anlage dazu führen, dass ein dreimal so großes Gefäß eingebaut werden muss.
Kompressor-Druckhaltung
Die erste Alternative zum MAG ist eine sogenannte Kompressor Druckhaltung.
Dabei handelt es sich im Prinzip nur um ein aufgerüstetes MAG, das fast identische Vor- und Nachteile wie das gängige MAG mitbringt. Wer seine Anlage mit einer Kompressor Druckhaltung versieht, tut dies oft aus Preisgründen, denn diese Lösung ist recht kostengünstig.
Pumpengesteuerte Druckhaltung
Die dritte Variante zur Regulierung des Betriebsdruckes ist die pumpengesteuerte Druckhaltung. Auch hier gilt es, den Einzelfall abzuwägen, wie der Blick auf die Vorteile und Nachteile zeigt.
Vorteile der pumpengesteuerten Druckhaltung:
- Durch das mechanische federbelastende Ventil kommt es nicht zu Druckschlägen.
- Keine Behälterdruckprüfung durch den TÜV notwendig.
- Die Behälter sind drucklos über ein 0,5 bar-Sicherheitsventil abgesichert.
- Eine wasserseitige Steuereinheit mit Pumpe und Federventil garantiert den richtigen Betriebsdruck.
- Eine Überwachung der Heizungsanlage über die GLT ist möglich.
Nachteile pumpengesteuerter Druckhaltung:
Der einzige Nachteil einer pumpengesteuerten Druckhaltung ist die Tatsache, dass hier vor der Inbetriebnahme höhere Investitionskosten anfallen.
- Die Anlage braucht ein großes Ausdehnungsvolumen.
- bei Systemen mit Wasserinhalten größer als 5.000 Liter
- Anlagen größer als 100 kW
- sensible Systeme mit Systemüberwachung und automatischer Nachspeisung
- zu wenig Platz für ein standardmäßiges Ausdehnungsgefäß
Einige Anbieter arbeiteten mit einem federbelastenden mechanischen Ventil. Dieses ist stetig regelnd, d.h., es öffnet sich proportional zum anstehenden Druck. Bei hohem Druck wird das Ventil weiter geöffnet, bei niedrigerem Druck weniger. Dadurch erreichen diese modernen Ventile ein hervorragendes und sanftes Regelverhalten mit minimalen Druckabweichungen im Netz.
Wie sollte die Ausgleichfunktion bei pumpengesteuerten Druckhalteanlagen aufgebaut sein?
Die Ausgleichsfunktion sollte über Differenzdrucksensoren erfolgen. Diese messen jegliche Druckveränderung im Heiz- oder Kühlsystem und pumpen entweder Wasser in den Vorlagebehälter oder ins System, je nachdem was gefordert wird. Bei diesem Verfahren wird Millisekunden genau der Druck im Niveau gehalten.
Erfolgt die Messung stattdessen über einen Gewichtsmessfuss, wird das Gewicht des Ausdehnungsgefäßes samt Inhalt gemessen. Ablagerungen im Gefäß verfälschen diese Messung. Die Membranen sollten regelmäßig, etwa alle drei Jahre, gereinigt werden.
Wie hoch ist das Ausdehnungsvolumen der eingesetzten Behälter?
Bei den meisten Druckhalteanlagen können nur 50-90 % des Behältervolumens genutzt werden. Einige Behälter sind so konstruiert, dass 100 % des Ausdehnungsvolumens zur Verfügung stehen.
Bitte beachten Sie: Das nötige Volumen ist eine Frage der Sicherheit: Das Ausdehnungsgefäß muss zwingend so dimensioniert sein, dass der Druck bei der höchsten Temperatur in der Anlage nicht unzulässig überschritten wird und es bei der niedrigsten Temperatur nicht zur Unterschreitung des Mindestdruckes kommt.
Bei Verwendung anderer Flüssigkeiten als Wasser, zum Beispiel einem Gemisch aus Ethylenglykol und Wasser, ist zu beachten, dass der Ausdehnungskoeffizient deutlich über dem von Wasser liegt und das Volumen des Ausdehnungsgefäßes entsprechend größer sein muss.
