Dimensionierung des Ausdehnungsgefäß für Heizung

Für eine korrekte Dimensionierung des Ausdehnungsgefäße fur Heizungs, 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.

Alle produkte

Heizung line

Rechenbeispiel, Ausdehnungskoeffizient des Wassers e

Koeff. e

Temp. Wasser (°C)

Temperaturdifferenz
(°C)
Koeffizient
e
00.00013
100.00027
200.00177
300.00435
400.01210
500.01450
550.01710
600.01980
650.02270
700.02580
750.02900
800.03240
850.03590
900.03960
1000.04340
1100.05150

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 P atm

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 lIn der Anlage enthaltene Wassermenge
ti = 5 °CAnfangstemperatur des Wassers bei ausgeschalteter Anlage
tf= 70 °CWassertemperatur bei laufender Anlage
Δ(t) = 70 °C - 5 °C = 65 °CTemperaturdifferenz
e = 0,0198Ausdehnungskoeffizient, berechnet auf Basis der Temperaturdifferenz wie in der vorhergehenden Tabelle
Pir = 1,5 barRelativer Vorladedruck der Anlage
Pia = 1,5 bar + 1 bar = 2,5 bar Absoluter Vorladedruck der Anlage
Pfr = 3 barRelativer Einstelldruck des Sicherheitsventils
Pfa = 3 bar + 1 bar = 4 barAbsoluter 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)
20
440
865

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.