Ausgabe 9/2003, Seite 10 f.

Heizung

Druckhaltesysteme in Heizungsanlagen

Dietrich Uhlmann*

Jährlich werden mehrere hunderttausend Membran-Druckausdehnungsgefäße (MAG) in Heiz-, Kühl- und Trinkwassersystemen eingesetzt. Die Auswahl, der Einbau sowie die Inbetriebnahme und Wartung sind fundamental entscheidend für die Gesamtfunktion einer Anlage. In diesem Beitrag geht es um Druckhaltesysteme in Heizungsanlagen, in einem weiteren Beitrag in einem der nächsten Hefte werden Ausdehnungsgefäße in Trinkwasseranlagen behandelt.

Ohne Druckhaltung geht nichts

Ausdehnungs- und Druckhalteanlagen haben im Wesentlichen drei Aufgaben zu erfüllen:

1. Konstanthaltung des Drucks an jeder Stelle des Anlagensystems in bestimmten Grenzen, d.h. keine Überschreitung des zulässigen Betriebsüberdruckes, aber auch Sicherstellung eines Mindestdruckes zur Vermeidung von Unterdruck.

2. Kompensation von Volumenschwankungen des Heizwassers infolge von Temperaturschwankungen.

3. Vorhalten von systembedingten Wasserverlusten in Form einer Wasservorlage.

Wird auch nur eine Aufgabe ungenügend erfüllt, sind die weithin bekannten Betriebsstörungen der Gesamtanlage mit Luftproblemen, ständigem Nachspeisen und erhöhtem Anlagenverschleiß unvermeidlich.

Bild 1: Membran-Druckausdehnungsgefäße mit nicht tauschbarer Umstülpmembrane haben sich durchgesetzt.

Der Klassiker

Prinzipiell unterscheidet man in offene und geschlossene sowie in Druckhaltesysteme mit und ohne Fremddruckerzeugung. Die geschlossene Ausführung mit Membran-Druckausdehnungsgefäß (MAG-H) ist Stand der Technik und hat den wesentlichen Vorteil, dass der direkte Zutritt von Luftsauerstoff verhindert und damit das Korrosionsrisiko minimiert wird (Bilder 1 und 2). Zur Atmosphäre hin offene Systeme sind strikt abzulehnen.

Die bewährte, einfache, robuste Bauweise favorisiert die MAG-H für den massenhaften Einsatz in Anlagen bis 150 kW.

Bild 2: Bauarten von Membran-Druckausdehnungsgefäßen (MAG-H).

MAG-H mit kompressorgesteuerter Fremddruckhaltung

Bei kompressorgesteuerten Druckhalteanlagen (Bild 3) übernimmt das Membran-Ausdehnungsgefäß den Volumenausgleich und die "Druckspeicherung", während eine luftseitige Steuereinheit mit Kompressor und Magnetventil für den richtigen Betriebsdruck in engsten Grenzen von ± 0,1 bar sorgt. Das Nennvolumen des Ausdehnungsgefäßes kann bis ca. 90% zur Aufnahme des Ausdehnungswassers genutzt werden. Ein Vorteil, der auch den hervorragenden Einsatz in Großanlagen im Megawatt-Bereich erlaubt.

Bild 3: Kompressorgesteuerte Druckhaltung; Ausdehnungsgefäß mit tauschbarer Blasenmembrane (Vollmembrane).

MAG-H mit pumpengesteuerter Fremddruckhaltung

Im Gegensatz zu Kompressoranlagen übernimmt ein im Betrieb druckloses Membran-Ausdehnungsgefäß den Volumenausgleich, während eine wasserseitige Steuereinheit mit Pumpe und Überströmventil den richtigen Betriebsdruck in Grenzen von ca. ± 0,2 bar garantiert (Bild 4). Wie bei Kompressoranlagen ist nahezu das gesamte Nennvolumen des Ausdehnungsgefäßes zur Aufnahme des Ausdehnungswassers nutzbar.

Bild 4: Pumpengesteuerte Druckhaltung mit Nachspeisung; Ausdehnungsgefäß mit tauschbarer Blasenmembrane (Vollmembrane).

Zukunftsweisende Komplettierung

Die Forderung nach einem automatisierten Anlagenbetrieb macht den Einsatz von Nachspeisesystemen in Zukunft immer unentbehrlicher. Sie überwachen die Druckhaltung und speisen bei Unterschreitung des Fülldrucks kontrolliert nach, d.h. die Nachspeisemengen oder auch die Nachspeisezeit und -häufigkeit werden registriert. Besteht der Verdacht auf eine Leckage durch Überschreiten der voreingestellten Werte, wird die Nachspeisung unterbrochen. Bild 5 zeigt eine Nachspeiseanlage für MAG-H ohne Pumpe.

Bild 5: Nachspeiseeinrichtung ohne Pumpe.

Auswahl, Inbetriebnahme und Wartung

Unabhängig von der exakten Berechnung mittels spezieller EDV-Programme ist es für den Praktiker oft ausreichend, die Auswahl von MAG-H mittels Übersichtstafeln vorzunehmen (Tabelle 1).

Tabelle 1: Auswahl von MAG-H auf einen Blick
Heizungsanlagen: 70/50°C, Plattenheizkörper

Sicherheits-
ventil pSV

bar

2,5

Vn

3,0

Vordruck p0

bar

0,5

1,0

1,5

Liter

0,5

1,0

1,5

1,8

Installierte Wärme-
leistung Q

kW

10

4

---

8

11

7

3

---

kW

14

6

---

12

18

11

4

---

kW

24

11

---

18

29

18

8

2

kW

37

21

4

25

44

30

16

8

kW

55

34

11

35

65

47

27

16

kW

80

55

19

50

90

70

44

27

kW

130

85

24

80

150

110

75

37

kW

160

110

30

100

180

140

90

46

Ausdehnungsgefäße sind jährlich zu warten.

Die richtige Inbetriebnahme und jährliche Wartung ist entscheidend für die Funktion von Druckhalteanlagen. Dabei spielt bei MAG-H die anlagenspezifische Einstellung des Gasvordruckes und Fülldruckes eine entscheidende Rolle.

Inbetriebnahme und Wartung von MAG-H

Gasvordruck

Gasvordruck p0 auf Mindestbetriebsdruck abstimmen; werkseitigen Vordruck kontrollieren und ggf. Vordruck auf geforderten Wert (Mindestbetriebsdruck der Anlage) neu einstellen. p0 > statischer Druck + 0,2 bar

Fülldruck

Fülldruck pF durch wasserseitiges Befüllen einbringen. Anlage füllen und entlüften. Fülldruck nach Entlüftung muss mind. 0,3 bar über Vordruck liegen (erforderliche Wasservorlage VV im Gefäß). pF > Vordruck p0 + 0,3 bar

Enddruck

Enddruck pe durch Aufheizen, Entlüften und Nachspeisen einstellen. Anlage auf max. Vorlauftemperatur fahren (thermische Entgasung) und Umwälzpumpe ausschalten. Anlage nachentlüften und Wasser bis zum Enddruck pe nachspeisen. pe < pSV - 0,5 bar

*) Dietrich Uhlmann, Leiter Produktmarketing bei Reflex Winkelmann GmbH + Co. KG, Ahlen

B i l d e r :   Reflex Winkelmann GmbH + Co. KG, Ahlen

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