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DIMENSIONIERUNG Technisches <strong>Handbuch</strong> Vordruckgefäße Der richtige Vordruck p 0 (=Mindestbetriebsdruck) verhindert ein Verdampfen des Anlagenmediums im normalen Betrieb der Solaranlage. Außerdem wird sichergestellt, dass bei kleinen Temperaturen in der Abkühlphase und beim Stillstand der Anlage (Winter) keine Tiefdrücke entstehen, die z.B. Luftdiffusionen zur Folge hätten. p 0 p p st V p = p + 0,2 + p 0 st V Mindestbetriebsdruck = Vordruck (der Verdampfung, Kavitation, Vakuum wirksam vermeidet), gleich dem Nenn-Einlassdruck des Druckhaltesystems [ bar ] Druck aus statischer Höhe h st, Druck, der sich nur aus dem Höhenunterschied zwischen der Lage des Druckhaltesystems und dem höchsten Punkt der Heizungsanlage ergibt. 10 mWs (Meter Wassersäule) ~ 1 bar Dampfdruck [ bar ] bei Temperatur max Stoffwerte für gängige Frostschutzmittel können der Tabelle 3 entnommen werden. Berechnung des Ausdehnungsvolumens V ex : e max min V ex = VSystem x e e = 1 - max min Expansionskoeffizient Dichte des Anlagenmediums (z.B. Wasser- Frostschutz-Gemisch) bei der max. Temperatur vor Verdampfung [ kg/m³ ] (Tab.5) Dichte des Anlagenmediums bei Fülltemperatur [ kg/m³ ] (Tabelle 5) Für die Angabe der Fülltemperatur wird üblicherweise von 10 °C ausgegangen. Die verwendeten Zusatzstoffe können ebenfalls Auswirkungen auf den Membranwerkstoff haben! Berechnung der Mindestgefäßvorlage V WR (in Anlehnung an EN 12828): VN x 20 V WR = 100 wenn VN O 15 Liter VSystem x 0,5 V WR = 100 P 3 wenn VN N 15 Liter V WR Wasservorlage [ l ] VN Nenninhalt des Ausdehnungsgefäßes [ l ] VSystem Wasserinhalt der Anlage [ l ] Der Mindest-Einstelldruck des Sicherheitsventils p SV wird üblicherweise mit 2 bar über dem Vordruck p , mindestens jedoch 3 bar festgelegt! 0 p SV = p 0 + 2 P 3 bar Der Auslegungs-Enddruck p fin gibt den höchsten Druck im Betriebsbereich der Solaranlage an. Er sollte nicht höher sein als der Einstelldruck des Sicherheitsventils, abzüglich einer Differenz zum Schließüberdruck, der sogenannten Schließdruckdifferenz p SD. Lt. EN ISO 4216-1 ist eine Schließdruckdifferenz von 20%, mind. aber 0,6 bar zulässig. p SD = pSV x 20 % P 0,6 bar p = p - p fin SV SD p SD Schließdruckdifferenz [ bar ] pSV Einstelldruck des Sicherheitsventils [ bar ] pfin Enddruck [ bar ] Anmerkung: Die ÖNORM H 5151-1 legt die Schließdruckdifferenz pSD mit 10 % des Einstelldrucks (Abblasedruck) PSV des Sicherheitsventils, mind. aber 0,5 bar fest. Berechnung des Mindest-Nenninhalts V N,min von Membran-Druckausdehnungsgefäßen: Bei Solaranlagen ist zu beachten, dass der Inhalt des Kollektors (oder zumindest ein Teil davon) bis 20 Besser heizen.
Technisches <strong>Handbuch</strong> Vordruckgefäße DIMENSIONIERUNG auf die Stillstandstemperatur des Kollektors erhitzt werden kann. Die Stillstandstemperatur kann je nach eingesetztem Kollektor über 160 °C erreichen und kann beim jeweiligen Hersteller in Erfahrung gebracht werden. Aufgrund dieser hohen Temperaturen verdampft der Inhalt des Kollektors. Dadurch wird das Anlagenmedium vor weiterem Temperaturanstieg geschützt. Anmerkung: Frostschutzmittel auf Basis von Propylenglykol sind meist für eine Dauertemperatur von max. 170 °C geeignet, höhere Temperaturen führen zu vorzeitiger Alterung und thermischer Zersetzung des Frostschutzmittels. Ausdehnungsgefäße müssen daher so groß dimensioniert werden, dass der Kollektorinhalt V K vom Ausdehnungsgefäß aufgenommen werden kann: V = (V + V + V ) x N,min ex K WR V N P V N,min p fin + 1 p fin - p 0 Vex Ausdehnungsvolumen [ l ] VK gesamter Inhalt des Kollektors (lt. Angabe des Kollektorherstellers) [ l ] VWR Wasservorlage [ l ] pfin Enddruck [ bar ] p0 Vordruck [ bar ] Ist das Ausdehnungsgefäß zu klein dimensioniert, steigt der Anlagendruck über den Einstelldruck des Sicherheitsventils. Dieses öffnet und das Anlagenmedium geht verloren - es fehlt dann während der Abkühlphase im System, Luftdiffusionen wären die Folge. Wahl korrekte Bemessung Membranund des Ausdehnungsgefäßes: Bei Membran-Druckausdehnungsgefäßen muss der Anfangsdruck pini für das gewählte Gefäß wie folgt bestätigt werden: p fin + 1 p ini = - 1 V ex + VK p fin + 1 1 + x V N p 0 + 1 Die korrekte Bemessung des Membran-Ausdehnungsgefäßes ist sichergestellt, solange: p P p + 0,3 bar ini 0 Ist dies nicht der Fall, dann sollte der Nenninhalt V N erhöht werden, bis diese Bedingung erfüllt ist. Der Fülldruck p fil der Solaranlage im kalten Zustand wird wie folgt ermittelt: p 0 + 1 p fil = VN x - 1 fil V - V x ( 1- )- V N System WR min p fil Fülldruck [ bar ] p0 Vordruck [ bar ] VN Nenninhalt des Ausdehnungsgefäßes [ l ] VSystem Wasserinhalt der Anlage [ l ] VWR Wasservorlage [ l ] fil Dichte des Anlagenmediums bei der akt. Anlagentemperatur während des Befüllens oder Ausgleichens [ kg/m³ ] (Tabelle 5) min Dichte des Anlagenmediums bei der geringsten Anlagentemperatur [ kg/m³ ] (Tabelle 5) Berechnungsbeispiel: Für eine Solaranlage ist das passende MAG zu ermitteln: Lösung: gegeben: h st = 12 mWs p st = 1,2 bar V System = 37 Liter V K = 18 Liter Propylenglykol 39 % (bis -20 °C) Verdampfung ab 120 °C gesucht: passendes MAG Aber sicher. 21
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