Technik 1/2004 Polycomfort. Die Fußbodenheizung mit 5-Sterne ...

Größenbestimmung des
Membran-Druckausdehnungsgefäßes.
Membran-Druckausdehnungsgefäße
(MAG) gehören nach DIN EN 12828,
Teil 2 zu den notwendigen Sicherheitseinrichtungen
in geschlossenen Heizungsanlagen
und dienen der Aufnahme
der temperaturschwankungsbedingten
Wasservolumenänderung.
Bei Einsatz eines Wärmetauschers als
Systemtrennung, z. B. bei der Sanierung
eines Altbaus, oder dem Einsatz von
Mischern sind sogar zwei Ausdehnungsgefäße,
jeweils primär- und sekundärseitig,
vorzusehen.
Zu klein ausgelegte oder mit falschem
Vordruck betriebene Ausdehnungsgefäße
können Betriebsstörungen oder sogar
Schäden an der Anlage verursachen. Eine
exakte Dimensionierung der MAGs ist
daher unerlässlich.
Bitte beachten Sie dazu auch die technischen
Unterlagen der von Ihnen bevorzugten
Hersteller! Eine weitere Empfehlung
besteht darin, das MAG mindestens
einmal jährlich auf seine Funktionstüchtigkeit
hin überprüfen zu lassen!
Berechnung des MAG
(entsprechend DIN 4807)
Notwendige Anlageneckdaten
V System Wasserinhalt der Heizungsanlage
VRohr 0,079 m3 /m bei 14 x 2 mm Rohr
IRohr Rohrlänge [m]
VWE Wasservolumen des Wärmeerzeugers [dm3 ]
Ve Ausdehnungsvolumen der Anlage [dm3 ]
VWR Wasservorlage des MAG [dm3 ]
V0 Nutzvolumen des MAG [dm3 ]
Vexp, min Nennvolumen des MAG [dm3 ]
ϑE Einfülltemperatur der Anlage [°C]
in der Regel 10 °C
ϑV Auslegungsvorlauftemperatur der Anlage [°C]
ϑR Auslegungsrücklauftemperatur der Anlage [°C]
ϑv,max max. Sollwerttemperatur des Wärmeerzeugers
[°C]
e Wasserausdehnung in Abhängigkeit von
der höchsten Sollwerttemperatur des
Wärmeerzeugers und der Einfülltemperatur
von 10 °C [%]
nR Wärmeausdehnung in Abhängigkeit von
der Auslegungsrücklauftemperatur und der
Einfülltemperatur von 10 °C [%]
pSt statischer Druck in der Anlage [bar]
p0 Mindestvordruck des MAG [bar]
pD Verdampfungsdruck [bar] (zu vernachlässigen
bei Temperaturen < 100 °C)
ps Anfangsdruck der Anlage [bar]
pa, min Fülldruck der Anlage [bar]
pe Enddruck der Anlage [bar]
psv Sicherheitsventilansprechdruck [bar]
32
durchschnittlicher Gesamtwasserinhalt V A [I]
1000
500
400
300
200
100
50
40
3
Berechnungsbeispiel
Einfülltemperatur der Anlage ϑE 10 °C
Auslegungsvorlauftemperatur ϑ V 45 °C
Auslegungsrücklauftemperatur ϑR 35 °C
max. Sollwerttemperatur ϑv,max 60 °C
(höchste Sollwerteinstellung des Wärmeerzeugers)
statischer Druck p St 0,5 bar
(≈ 5 m Wassersäule)
Durchschnittlicher Wasserinhalt von Zentralheizungsanlagen
1. Berechnung des Anlagenvolumens V a
(Heizkessel mit 12 kW Fußbodenheizung)
V System = 300 dm 3 (laut Diagramm)
V System = V Rohr · I Rohr + V WE
2. Berechnung des Ausdehnungsvolumens Ve ϑV [°C] 30 40 50 60 70 80 90
n [%] 0,66 0,93 1,29 1,71 2,22 2,51 3,47
nR = 0,5% (bei Auslegungsrücklauftemperatur
40 °C)
l = 1,71% (bei max. Sollwerttemperatur des
Kesselreglers)
Ve = VSystem · e/100 = 300 dm3 · 1,71/100 = 5,1 dm3 3. Druckberechnung
> Vordruck des MAG p0 (statische Höhe = 5 m)
p0 = pSt + pD + 0,2 bar = 0,5 bar + 0,2 bar
= 0,7 bar (0,2 bar wird empfohlen)
Empfehlung p0 ≥ PST+PD einsetzen!
> Sicherheitsventilansprechdruck psv psv ≥ p0 + 2,0 bar für psv ≥ 5 bar
psv = 1,0 bar + 2,0 bar = 3,0 bar => 3,0 bar
> Enddruck pe pe = psv – 0,5 bar (psv ≤ 5 bar)
= 3,0 bar – 0,5 bar = 2,5 bar
Stahlradiatoren DIN 4722
Fußbodenheizung
Gussradiatoren DIN 4720
Plattenheizkörper
Konvektoren
4 5
10 15 20 30 40 50 100
installierte Leistung der Anlage Q 1 [kW]
4. Gefäßberechnung
> Wasservorlage VWR (für Vexp, min > 15 dm3 mit VWR ≥ 3 dm3 )
VWR = 0,005 · Va = 0,005 · 300 dm3 = 1,5 dm3 (für Vn ≤ 15 dm3 )
VWR = 0,2 · Vexp, min
> Nutzvolumen (Blasenvolumen) V0 V0,min ≥ Ve + VWR ≥ 5,1 dm3 + 1,5 dm3 ≥ 6,6 dm3 > Nennvolumen Vexp, min
pe +1
Vexp, min = (Ve + VWR ) ·
pe – p0
= (5,1 + 1,5) · 2,5 + 1 = 15,4 dm 3
2,5 – 1
Es sollte nun das nächstgrößere Gefäß ausgewählt
werden: z.B. V 0 = 25 dm 3
Kontrolle: V 0 > V 0,min
25 dm 3 ≥ 6,6 dm 3 o.k.!
> Anfangsdruck-/Fülldruckberechnung p a
Zur Einbringung und Sicherstellung einer ausreichenden
Wasservorlage im Gefäß sollte der Fülldruck
0,25 – 0,3 bar über dem Gefäßdruck liegen.
Der Anfangsdruck pa ist in der Regel gleichzusetzen
mit dem Fülldruck pF , da die Fülltemperatur von
10 °C fast immer die tiefste Systemtemperatur darstellt.
pa,min ≥ p0 + 0,3 bar ansonsten muss eine Berechnung
für ein größeres Nennvolumen
durchgeführt werden!
pa,min ≥ p0 + 0,3 bar ≥ 1,0 bar + 0,3 bar ≥ 1,3 bar
p
pe =
e +1
– 1 bar
1+ Ve (pe + 1) · (n – nR )
Vexp, min · (p0 + 1) · 2n
=
1+
2,5 + 1
5,1 · (2 + 1) · (1,74 – 0,5)
32,7 · (1 + 1) · (2 · 1,71)
– 1 bar
pa = 2,04 bar
pa ≈ bar Überdruck
pa > pa,min o.k.!
p amin ≥ Vexp, min · (pO + 1) - 1
Vexp, min - VWR
p amin ≥ 15,4 · (1,0 + 1) - 1= 1,22 bar
15,4 - 1,5