Ausdehnungsgefäße für Heizsysteme, Warmwasser und Druckbehälter
Ausdehnungsgefäße, Druckbehälter, Wärmetauscher
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Dimensionierung des Ausdehnungsgefäß für Heizung

Für eine korrekte Dimensionierung des Gefäßes, ist es notwendig die folgenden Funktionsparameter der Anlage zu kennen:
C Wasservolumen in der Anlage , einschließlich Heizkessel, Leitungen und Heizkörper, plus Sicherheitsaufschlag von 15-20%. Normalerweise liegt es zwischen 10 und 20 l pro 1000 kcal/h (1,163 kW) Heizleistung des Heizkessels.

e ungskoeffizient des Wassers, , was der maximalen Differenz zwischen der Einstelltemperatur des Thermostats des Heizkessels und der Temperatur des Wassers bei ausgeschalteter Anlage entspricht. In der nachfolgenden Tabelle einige Berechnungsbeispiele.

Ausdehnungskoeffizient des Wassers e

Koeff. e    

                Temp. Wasser (°C)

Temperaturdifferenz (°C) Koeffizient e
0 0.00013
10 0.00027
20 0.00177
30 0.00435
40 0.01210
50 0.01450
55 0.01710
60 0.01980
65 0.02270
70 0.02580
75 0.02900
80 0.03240
85 0.03590
90 0.03960
100 0.04340
110 0.05150

Pia Absoluter Vorladedruck Ausdehnungsgefäßes, Summe des relativen Vorladedrucks des Gefäßes (gegeben durch die Anlage) und des atmosphärischen Drucks:

Pia = Pir + Patm

Pfa Absoluter Einstelldruck des Sicherheitsventils, Summe des relativen Drucks des Ventils und des atmosphärischen Drucks:

Pfa = Pfr ¡À Patm

Durch diese Parameter ergibt sich folgende Formel:

Der Wert V, ausgedrückt in Liter ergibt das Ergebnis.. Für eine optimale Dimensionierung entscheidet man sich für das Gefäß mit sofortiger Kapazität.

Berechnungsbeispiel

C = 550 l In der Anlage enthaltene Wassermenge
ti = 5 °C Anfangstemperatur des Wassers bei ausgeschalteter Anlage
tf = 70 °C Wassertemperatur bei laufender Anlage
Δ(t) = 70 °C - 5 °C =65°C Temperaturdifferenz
e = 0,0198 Ausdehnungskoeffizient, berechnet auf Basis der Temperaturdifferenz wie in der vorhergehenden Tabelle
Pir = 1,5 bar Relativer Vorladedruck der Anlage
Pia = 1,5 bar + 1 bar = 2,5 bar Absoluter Vorladedruck der Anlage
Pfr= 3 bar Relativer Einstelldruck des Sicherheitsventils
Pfa = 3 bar + 1 bar = 4 bar Absoluter Einstelldruck des Sicherheitsventils

 

Dimensionierung des Ausdehnungsgefäß für Heizung

Der Hydraulikkreislauf von Klimaanlagen sieht eine Verteilung des im Verdampfer der Kühlgruppe produzierten Kaltwassers an die Abnehmer vor und eine Rücksendung des Wassers nach der Erwärmung.
Das Funktionsprinzip ist ähnlich dem Prinzip der Heizung; der Druck Pi entspricht dem Druck der still stehenden Anlage, was der maximal Temperatur, welche sicherheitshalber auf 50 °C eingestellt werden kann, entspricht. Der Druck Pf entspricht dem minimalen Temperaturwert, zirka 4° C (eventuelle Variationen der Berechnung ergeben sich bei Temperaturwerten unter 4 °C).
Die Kapazität des Ausdehnungsgefäßes ergibt sich aus der Formel:

 

Nutzvolumen des Wassers im Ausdehnungsgefäß

Der Luftdruckwert im Ausdehnungsgefäß gleicht den Druck des Wassers aus.

NDurch den isothermischen Luftdruck ergibt sich ein konstantes Produkt pV Durch den Eintritt von Wasser in das Ausdehnungsgefäß, wird der von der Luft ausgefüllte Bereich reduziert und der Druck erhöht sich dem zu Folge.
Die nachfolgende Tabelle zeigt ein Beispiel für die Konstante pV in einem Tank mit 100 l mit absolutem Vorladedruck von 2 bar (Verhältnis pV bleibt konstant 200).

Druck des Wassers (bar) Wassermenge (l)
2 0
4 40
8 65
Ausdehnungsgefäß 100 l mit Vorladedruck 2 bar

 

Sicherheitsventil

Das Sicherheitsventil hat die Funktion einen Druckanstieg über den eingestellten Druckwert im Ausdehnungsgefäß zu verhindern. Das Ventil wird durch den Druck der Flüssigkeit auf den Ventilverschluss aktiviert. Das Ventil öffnet sich, wenn der Druck auf den Verschluss den Federdruck desselben übersteigt.

Mit Erreichen des Einstelldrucks beginnt sich das Ventil zu öffnen, und mit Erreichen des Entladedrucks (normalerweise 10% über dem Einstelldruck) ist dieses vollkommen geöffnet. Das Ventil schließt sich bei einem Druck von 80% des Wertes des Einstelldrucks. Diese Vorrichtung garantiert ein Dampf-Entladung der Anlage, welcher entsteht, wenn die Einstellwerte der Thermostate überschritten werden.

Anmerkungen

Das Internationale Maßeinheitensystem sieht die Verwendung der Maßeinheit Pascal (Pa) vor. 1 Bar entspricht 10^5 Pa.
Die Wassermenge im Ausdehnungsgefäß ist immer niedriger als dessen Nominal-Kapazität.
Auf der CD-ROM welche Varem auf Anfrage an seine Kunden liefert, befindet sich eine Applikation zur Dimensionierung der Ausdehnungsgefäße.
Weiter Informationen können dem technischen Datenblatt der einzelnen Produkte entnommen werden.



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