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Druckhaltung in Heizungs- und Kühlungsanlagen – was zu beachten ist

Welche Faktoren rund um die Druckhaltung eine Rolle spielen, soll im folgenden Beitrag erläutert werden.

Mehrere ältere Armaturen.
Quelle: ImageParty / https://pixabay.com/
Alle wasserführenden Systeme zum Heizen und Kühlen arbeiten nur dann dauerhaft stabil, wenn die Druckhaltung gewährleistet ist.

Die physikalische Größe "Druck" ist in jedem geschlossenen wasserführenden Heizungs- und Kältesystem die Grundlage für einen reibungslosen Betrieb. Durch das Ausgleichen von Druckschwankungen wird ein guter Wärme- oder Kälteübergang 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 – Steinbildung und wasserseitige Korrosion") und die VDI 4708 ("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.

Schema der Komponenten einer Druckhalteanlage.
Quelle: Spirotech
Die Komponenten einer Druckhalteanlage in der schematischen Darstellung.

Mögliche Fehlerquellen

In Bestandsanlagen gibt es einige Faktoren, die immer wieder zu beobachten sind, etwa eine falsche Dimensionierung, fehlende Wartung oder 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 Nachspeise- bzw. Ergänzungswassers, Luft im System und daraus resultierend Schlammbildung. Das wirkt sich zusätzlich negativ auf die Heizungs- oder Kühlungsanlage aus. Außerdem sind im Bestand Komponenten zu finden, die in die Jahre gekommen und daher zu erneuern sind. Oft werden dann alte MAG durch eine zeitgemäße Druckhaltung ersetzt.

Die Grafik zeigt die Wechselwirkungen in wasserführenden Heiz-Systemen.
Quelle: Spirotech
Die Wechselwirkungen in wasserführenden Systemen sind vielfältig – eine stabile Druckhaltung und Luftabscheidung bzw. Vakuumentgasung sind für den Betrieb notwendig.

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,
  • Auslegungsvor- 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 diese Daten anlagenbezogen erhoben werden und in die Berechnung einfließen, kann die Expansion bzw. die Druckhaltung 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 Prozent 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 Druckhalteanlage bei problematischen Situationen durch die Überwachung schnell Hinweise, das System kann so zügig korrigiert werden.

Weiterführende Informationen: https://www.spirotech.de/

Donnerstag, 23.04.2020