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News vom 12.01.2021

Was ist zu beachten

Druckhaltung

Alle Systeme zum Heizen und Kühlen arbeiten nur dann dauerhaft stabil, wenn die richtige Druckhaltung gewährleistet ist. Dies gilt im Kleinen ebenso wie im Großen. Welche Faktoren rund um die Druckhaltung eine Rolle spielen, soll hier erläutert werden.

Der Gasvordruck in einem Membranausdehnungsgefäß.
Der Gasvordruck in einem Membranausdehnungsgefäß.
Die Komponenten einer Druckhalteanlage in der schematischen Darstellung.
Die Komponenten einer Druckhalteanlage in der schematischen Darstellung.
Der kompakte SpiroPress Picocontrol für den kleineren und mittleren Leistungsbereich mit Expansionsgefäßen zwischen 45 und 500 Litern.<br />Bilder: Spirotech
Der kompakte SpiroPress Picocontrol für den kleineren und mittleren Leistungsbereich mit Expansionsgefäßen zwischen 45 und 500 Litern.
Bilder: Spirotech

Im System unverzichtbar

Druck ist in jedem geschlossenen Heizungs- und Kältesystem die Grundlage für einen reibungslosen Betrieb. Durch das Ausgleichen von Druckschwankungen werden ein guter Wärme- oder Kälteübergang sowie beste Betriebszustände bei den Wasserinhalten im Netz gewährleistet. Dafür werden Membranausdehnungsgefäße (MAG) oder wassergeführte Druckhalteanlagen eingesetzt. Maßgebliche Normen sind die DIN EN 12828 „Heizungsanlagen in Gebäuden - Planung von Warmwasser-Heizungsanlagen“, die VDI 2035 „Vermeidung von Schäden in Warmwasser-Heizungsanlagen“ und die VDI 4708-1 „Druckhaltung, Entlüftung, Entgasung“. Grundsätzlich muss eine angemessene Druckhaltung für jede Anlagengröße installiert werden, vom Einfamilienhaus bis zur Industrieanlage. Eigentlich sind das allseits bekannte Tatsachen – und doch treten in zahlreichen Anlagen Probleme auf. Und die sind für jeden Betreiber ein Ärgernis und schlimmstenfalls ein unangenehmer Kostenfaktor.

Mögliche Fehlerquellen

In Bestandsanlagen gibt es einige Faktoren, die immer wieder zu beobachten sind, etwa eine falsche Dimensionierung, fehlende Wartung oder eine falsche Druckeinstellung. Entsteht zum Beispiel ein Überdruck, löst das Sicherheitsventil aus. Bei Unterdruck kann Luft in das System gesaugt werden, was wiederum mangelhaft durchströmte Heizflächen und Korrosion nach sich zieht. Zudem ist wichtig, dass bei einem Druckabfall eine Nachspeisung durchgeführt wird. Hier lauern dann die nächsten Fallstricke: nicht angepasste Qualität des Nachspeisewassers, Luft im System und daraus resultierend Schlammbildung. Das wirkt sich zusätzlich negativ auf die Heizungs- oder Kühlanlage aus. Außerdem sind im Bestand Komponenten zu finden, die in die Jahre gekommen und daher zu erneuern sind. Oft werden dann alte Membranausdehnungsgefäße (MAG) durch eine zeitgemäße Druckhaltung ersetzt.

Erster Schritt: Dimensionierung

Um die richtige Druckhaltung einzusetzen, benötigt der Planer oder SHK-Fachhandwerker belastbare Daten. Das betrifft Neubauten ebenso wie Bestandsgebäude. Dies sind die Leistungsdaten des Gebäudes sowie des wassergeführten Netzes. Dazu zählen:

  • Leistung des Systems in kW
  • Vor- und Rücklauftemperatur
  • Maximale Betriebstemperatur
  • Statische Anlagenhöhe
  • Anlagenvolumen: wird überschlägig berechnet, eventuell mit Kesselvolumen und Pufferspeicher
  • Anschlussgröße und maximaler Betriebsdruck des Sicherheitsventils
  • Nenndruckstufe
  • Ansprechdruck des Sicherheitsventils

Nur wenn die Daten anlagenbezogen erhoben werden und in die Berechnung einfließen, kann die Expansion auch korrekt funktionieren. Schon an dieser Stelle bieten namhafte Unternehmen als Spezialisten auf dem Gebiet ihre Unterstützung an. Gerade bei größeren und großen Projekten wird die Anlage genau begutachtet, damit die Ausgangswerte korrekt sind und die Auslegung stimmt.

MAG oder Druckhalteanlage

In kleinen Heizungsanlagen ist in der Regel ein MAG für die statische Druckhaltung installiert, der Gasdruck wird voreingestellt. Durch eine Membran im Gefäß sind Flüssigkeit und Gaspolster voneinander getrennt. Druckschwankungen werden über die Membran aufgefangen – dehnt sich die Flüssigkeit aus, wird das Gaspolster verdichtet, bei sinkender Temperatur dehnt es sich wieder aus. Fremdenergie ist dabei nicht erforderlich, es kann aber nur rund 50 % des MAG-Volumens genutzt werden. Ab einer gewissen Anlagengröße kommt daher die dynamische Druckhaltung ins Spiel, auch aus Platz- und Kostengründen. Der Gasraum muss dann – wegen der Kompressibilität von Gasen – im Verhältnis zum Wasserraum größer sein. Das führt dann zu noch größeren Gefäßen. Empfohlen wird üblicherweise, ab einer Heiz- oder Kühlleistung von 100 kW oder einem Anlagenvolumen von 5.000 Litern eine pumpengeregelte Druckhaltung einzusetzen.

Des Weiteren ist zu beachten, dass MAG praktisch den ganzen verfügbaren Arbeitsbereich zur Druckhaltung nutzen. Die große Schwankung zwischen niedrigen und hohen Werten – im Rahmen der Vorgaben – ist sozusagen systembedingt. Soll eine Anlage mit möglichst konstanten Druckverhältnissen arbeiten, ist die dynamische Druckhaltung die bessere Lösung. Zusätzlich kann die Betriebssicherheit die Auswahl der Komponenten beeinflussen. Im Vergleich zu einem MAG mit geringer oder womöglich gar keiner Kontrolle liefert eine Druckhaltung bei problematischen Situationen durch die Überwachung schnell Hinweise, das System kann zügig korrigiert werden.

Kompakte Geräte für alle Fälle

Moderne Druckhalteautomaten stehen in verschiedenen Größen und Ausführungen zur Verfügung. So kann ein SpiroPress Picocontrol Kompakt. zum Beispiel bei Anlagen zwischen 80 und 530 kW bzw. bei einer statischen Höhe von 5 bis 30 m eingesetzt werden. Die Spirotech-Baureihe Multicontrol deckt in den Standardausführungen alle Systemvolumina sowie Drücke bis zu 16 bar ab. Objektbezogen lassen sich Heizungs- und Kältedruckhaltungsanlagen bis 200.000 kW und 40 bar bauen. Die Geräte sind in platzsparender Weise weitgehend vorgefertigt, was gerade bei einem Austausch im Bestand wichtig ist und die rasche Installation begünstigt. Die Anschlüsse zur Einbindung in die Anlage sind beidseitig am Gerät vorgesehen. Der Inhalt der Ausdehnungsgefäße kann zur Gänze genutzt werden, weil kein festes Gaspolster erforderlich ist. Das wirkt sich ebenfalls günstig auf die Platzverhältnisse aus, denn die Gefäße fallen kleiner aus. Die Behälter verfügen über eine hochwertige, austauschbare „Sack-Membrane“ aus Butyl-Kautschuk, die das Anlagenmedium von der Atmosphäre trennt. Auch eine kurzzeitige Rücklauftemperatur von über 70 °C wird durch die Qualität der Dichtungen und der Membrane toleriert. Die Sicherheitsventile mit 0,5 bar erübrigen wiederkehrende Behälter-Druckprüfungen und vermindern so den Aufwand im Betrieb. Der Befüllstand wird mittels Niveau- und Differenzdruckmessung erfasst und permanent überwacht. Das Überströmventil am Druckhaltesystem stellt die Funktion selbst bei Stromausfall sicher und vermeidet außerdem Druckschläge im System. In jedem Fall ist die Expansionsleitung ausreichend zu dimensionieren, wobei die Temperatur und die Heizleistung wichtige Faktoren sind. Ist die Leitung zu klein gewählt, kann ein hoher Reibungsverlust auftreten und die Effizienz mindern.

Gute Lösung: Umbau im Rechenzentrum

In einem Rechenzentrum wurde die Druckhaltung ausgetauscht. Wesentliche Punkte für die Neuanlage waren dabei die Zuverlässigkeit, der Umbau im laufenden Betrieb sowie eine rasche Inbetriebnahme. Für die Heizung wurde ein SpiroPress Multicontrol Modular Maxi mit einem Druckbereich von 2,4 bis 6,2 bar gewählt. Bei der Ausführung handelt es sich um eine Doppelpumpenanlage, mit der zweimal 100 % der Leistung zur Verfügung steht. Diese Variante bietet die komplette Leistungsreserve und garantiert damit die vom Kunden gewünschte Ausfallsicherheit, weil jede Pumpe den vollen Volumenstrom liefern kann. Der Druckhalteautomat in Modulbauweise wird mit drucklosen Expansionsgefäßen kombiniert, wobei die Größe exakt dem Anlagenvolumen angepasst werden kann. Im Objekt kamen ein primäres Bauteil mit 4.000 l sowie ein Vorschaltgefäß von 1.500 l zum Einsatz. Ergänzt wurde das Konzept mit einem Systemtrenner, einem Nachspeisemodul sowie einer Erweiterung für binäre Fernmeldungen und Fernquittieren. Letzteres bietet insgesamt 15 Zustandsmeldungen, die über die Gebäudeleittechnik abgefragt werden können. Das reicht unter anderem vom Behälterniveau über den Systemdruck und Angaben zu Über- bzw. Unterschreiten von Werten bis zur Quittierung von Störungen. Sie sind als potenzialfreie Kontakte ausgeführt. Damit kann die elektrische Verdrahtung zur GLT hin sehr einfach erfolgen. (siehe Abb. 4)

Entgasung und Schlammabscheidung mitdenken

Zusätzlich zu einer Druckhaltung lässt sich ein Vakuumentgaser einbinden, etwa den SpiroVent Superior. Sobald ein Druckabfall registriert wird und eine Nachspeisung erfolgen soll, wird dieser in Gang gesetzt. Die neue Gerätegeneration von Spirotech mit verbesserten Funktionen kann durch Plug-and-Play leicht an nahezu jeder Stelle des Systems integriert werden. Die Vakuumentgaser arbeiten nach Bedarf, prüfen also regelmäßig, ob entgast werden muss. Durch diese Anpassungsfähigkeit verlängert sich die Lebensdauer der Geräte und sie benötigen weniger Energie. Darüber hinaus wirken sich Schlammabscheider positiv auf die Füllwasserqualität aus. Hochwertige Geräte wie die SpiroTrap mit Magnet entfernen Partikel bis zu 5 µm. So werden sensible Bereiche wie Hocheffizienzpumpen oder Ventile vor Ablagerungen geschützt. Die Kombination von Druckhaltung, Entgasung und Schlammabscheidung gewährleistet dauerhaft beste Betriebsbedingungen, eine hohe Zuverlässigkeit und eine Einsparung an Energiekosten.

Aktuelle Forenbeiträge
Heizungsnewbie123 schrieb: Hallo zusammen, ich beobachte seit gut 2 Monaten unsere Heizung (Vaillant VKS 33) in unserem neuen Eigenheim, um den Verbrauch genauer zu beobachten (ggf. kommt eine Wärmepumpe ins Haus, aber das ist...
mikkahb schrieb: Pumpe läuft aber fördert nicht. Es gab schon mehrere Themen hierzu. http://my-htd.de/Forum/t/208128/Fehlersuche-Solaranlage- Habe auch die Tipps aus den Beiträgen angewendet. Jedoch ohne Erfolg. Nun...
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