Ausdehnungsgefäß für offene Heizsysteme: Aufbau, Zweck, Haupttypen + Tipps zur Berechnung des Behälters

In der heutigen Realität hat das Ausdehnungsgefäß für Heizung offener Bauart längst und endgültig den Wettbewerb gegen den moderneren und effizienteren geschlossenen Behälter verloren.

Dennoch wird die moralisch veraltete Ausrüstung aktiv genutzt. Und in manchen Situationen hat sie sogar einige Vorteile gegenüber technologischen Membrantanks.

In diesem Material werden wir seinen Zweck und seine konstruktiven Besonderheiten besprechen und uns auch mit dem Funktionsprinzip und den Berechnungsregeln für einen solchen Behältertyp vertraut machen.

Zweck des Behälters in Systemen offener Bauart

Die genannte Vorrichtung wird in Heizsystemen verwendet, um deren Schäden bei einer Zunahme des Volumens und des Drucks des Wärmeträgers zu verhindern, was beim Erhitzen geschieht.

Genauer gesagt: Wenn die Temperatur des im System zirkulierenden Wassers von 5 auf 100 °C steigt, nimmt sein Volumen um 4 % zu. Und das ist viel, da es in den Rohren und Heizkörpern keinen Platz hat – dort gibt es keinen freien Raum.

In das Ausdehnungsgefäß offener Bauart werden die überschüssigen Wärmeträger aus dem Heizsystem gedrückt, was einen Bruch seiner Teile durch den gestiegenen Druck ausschließt. Dieser entsteht, weil Wasser nicht komprimiert werden kann und es selbst bei Temperaturerhöhung deutlich an Volumen zunimmt. Nach dem Abkühlen kehrt der Wärmeträger in das Heizsystem zurück.

Infolgedessen erhöhen einige hundert Gramm in einem kleinen Heizsystem oder einige Liter in einem ausreichend großen den Druck auf kritische Werte und führen zu starken Wasserschlägen.

Dies führt zum Herausdrücken von Dichtungen, Bruch von Armaturen, Heizkörpern und teuren Reparaturen – all dies im ungünstigsten Moment.

Und nachdem die Temperatur des Wärmeträgers sinkt, werden seine Überschüsse wieder für das effektive Funktionieren des Systems benötigt, daher müssen sie zurückgeführt werden, und zwar in vollem Umfang. Im Falle einer Verdunstung müssen die Flüssigkeitsvorräte nachgefüllt werden.

Charakteristische Merkmale des offenen Behälters

Solche Behälter sind äußerst einfach – als Ausdehnungsgefäß kann jederzeit ein gewöhnlicher Eimer, ein speziell aus verfügbaren Materialien hergestellter Behälter, ein Kanister oder ähnliches verwendet werden.

Konstruktive Besonderheiten des Behälters

Die Hauptanforderungen an die Konstruktion sind:

• ausreichendes Volumen;
• keine Dichtheit.

Das heißt, es ist sogar das Fehlen eines Deckels zulässig, obwohl dieser wünschenswert ist – er schützt vor dem Eindringen von Schmutzpartikeln in das Heizsystem.

Der Behälter, der als Ausdehnungsgefäß verwendet werden soll, muss mit einem Stutzen ausgestattet sein, an den das Rohr vom Heizsystem angeschlossen wird. Dies ist die einzige erforderliche Vorrichtung.

Die Konstruktion eines jeden Ausdehnungsgefäßes ist äußerst einfach – es handelt sich um einen gewöhnlichen Behälter, der mit einem oder mehreren Ein-/Ausgängen ausgestattet ist. Dadurch können überschüssige Flüssigkeiten gesammelt und abgelassen werden. Die technisch fortschrittlichsten Behälter sind mit einem Wasserzulauf und einem Ablasshahn ausgestattet, der benötigt wird, um Wasser bei zu großen Überschussmengen in die Kanalisation abzuleiten.

Für den Komfort und um kleinere Unannehmlichkeiten zu vermeiden, ist es jedoch empfehlenswert, folgendes Zubehör zu verwenden:

• Überlaufschlauch oder -rohr – ein solches Konstruktionselement ist im Falle einer Überfüllung des Ausdehnungsgefäßes erforderlich. Das heißt, dieses Konstruktionselement leitet die Flüssigkeit in die Kanalisation oder einfach aus dem Gebäude ab und verhindert so eine Überflutung.
• Wasserversorgungsrohr – es ist notwendig, um das Heizsystem mit Wasser zu befüllen. Ohne es kommt man zwar aus, aber man sollte sich bewusst sein, dass der beschriebene Vorgang dann mit einem Eimer in der Hand durchgeführt werden muss. Allerdings ist die Konstruktion im letzteren Fall günstiger.

Da Ausdehnungsgefäße häufig auf Dachböden installiert werden, sollte man für seine Wärmeisolierung sorgen. Dadurch wird das Einfrieren der Flüssigkeit und der Ausfall des gesamten Systems vermieden.

Als Wärmeträger darf nur normales Wasser verwendet werden. Denn moderne wirksame Frostschutzmittel verdunsten in offenen Behältern schnell. Dies führt zu einer erheblichen Verteuerung des gesamten Heizvorgangs.

Außerdem sind die Dämpfe von Frostschutzmitteln fast immer giftig, was sich auf die Gesundheit der Bewohner auswirkt. Mehr über die Arten von Wärmeträgern für Heizsysteme und ihre Eigenschaften haben wir in diesem Material erklärt.

Form und Herstellungsmaterial

Die Form des Tanks ist nicht von grundsätzlicher Bedeutung, kann daher beliebig sein:

• rund;
• rechteckig;
• trapezförmig usw.

Als Herstellungsmaterial kann jedes Metall oder sogar Kunststoff verwendet werden, aber da das Wärmeträgermedium auf erhebliche Temperaturen erhitzt werden kann, muss es wärmebeständig sein.

Diese Abbildung hilft, das Funktionsprinzip des Ausdehnungsgefäßes zu verstehen. Auf dem linken Bild ist das Kühlmittel im kalten Zustand dargestellt. Das zur Verfügung gestellte Volumen reicht ihm mehr als aus. Doch wenn die Erwärmung beginnt (rechtes Bild), entsteht bald ein Wasserüberschuss. Tatsächlich ist die überschüssige Flüssigkeit gering, aber sie reicht völlig aus, um eine Schwachstelle im System zu finden und ein Leck zu verursachen oder zu einem Geräteausfall zu führen.

Im Handel sind verschiedene Varianten offener Ausdehnungsgefäße erhältlich, unter denen Sie leicht das am besten geeignete auswählen können. Oder Sie stellen aus vorhandenen Materialien einen selbstgebauten Behälter her, der die Rolle des Ausdehnungsgefäßes übernimmt.

Funktionsprinzip der Vorrichtung

Das Ausdehnungsgefäß ist Teil der einfachsten Heizsysteme, die nach den Gesetzen der Physik arbeiten. Wenn die Flüssigkeit durch Schwerkraft durch Rohre und Heizkörper strömt, wird die Energie dafür durch den Druckunterschied bereitgestellt.

Um den natürlichen Wärmeaustausch und den Wasserkreislauf nicht zu stören, sollte das Ausdehnungsgefäß an der höchsten Stelle des gesamten Heizsystems installiert werden, während der Kessel die niedrigste sein sollte. Ausführlicher über die Installation und den Anschluss des Tanks haben wir in diesem Artikel gesprochen.

Andernfalls wird das Vorhandensein des Behälters nicht den gewünschten Effekt erzielen. Das schützt nicht vor Druckanstieg, Wasserschlägen und den daraus resultierenden Schäden.

Ein wichtiger Vorteil offener Ausdehnungsbehälter ist ihre Verfügbarkeit. Zum Beispiel kann ein Behälter sogar aus vorhandenen Materialien hergestellt werden, die in Gartenanlagen und Nebenräumen von Privathäusern reichlich vorhanden sind. Jeder Metall- oder Kunststoffbehälter der benötigten Größe kann als Ausdehnungsgefäß dienen, wie das Foto zeigt.

Der Behälter selbst nimmt bei kaltem Kühlmittel nicht am Betrieb des Heizsystems teil.

Alles ändert sich, wenn die Flüssigkeit auf hohe Temperaturen erhitzt wird und in den Rohren und Heizkörpern Überdruck entsteht, da in solchen Situationen der Überschuss aktiv erzeugt und in den Ausdehnungsbehälter gedrückt wird. Dort verbleibt er, bis das Kühlmittel abkühlt, wonach es durch die Schwerkraft wieder in die Rohre, Heizkörper und den Kessel gelangt.

Der beschriebene Vorgang erfolgt zyklisch, also während der gesamten Betriebsdauer des Behälters.

Da das Heizsystem offen ist, ebenso wie der Tank selbst, kann die Kompensation der Ausdehnungsfolgen nicht ohne menschliches Eingreifen erfolgen.

Der Grund ist, dass das Kühlmittel in direktem Kontakt mit der Luft verdunstet, und je mehr es erhitzt wird, desto aktiver findet dieser Vorgang statt.

Infolgedessen müssen Sie regelmäßig den aktuellen Wasserstand kontrollieren. Und bei Bedarf Wasser nachfüllen.

Der angegebene Vorgang wird mit einem Eimer oder einem anderen Wasserbehälter durchgeführt. Das ist unangenehm, daher kann das System automatisiert werden, indem die Wasserzufuhr von einem Wasserversorgungssystem organisiert wird, und zwar von jedem: lokal oder zentral.

Man sollte wissen, dass geometrische Formen und genaue Berechnungen bei einem offenen Ausdehnungsgefäß völlig unwichtig sind. Die Hauptvoraussetzung für einen effizienten Betrieb ist die Platzierung am höchsten Punkt des Systems und ein ausreichendes Volumen des Behälters bis zum Überlaufstutzen.

Darüber hinaus kann der beschriebene Vorgang durch den Einsatz zusätzlicher Geräte vollständig automatisiert werden.

In diesem Fall gehen jedoch die wichtigsten Vorteile aller offenen Behälter und Heizsysteme verloren:

• Günstigkeit;
• vollständige Autonomie, d.h. Unabhängigkeit von der Funktionsfähigkeit, dem ordnungsgemäßen Zustand und dem Vorhandensein von technischen Systemen im Raum.

Alle Prozesse in einem offenen Behälter erfolgen nach dem natürlichen Kreislauf, ohne Hilfe von Pumpen oder anderen Geräten.

Damit das Ausdehnungsgefäß garantiert nützlich ist, müssen die Abmessungen des Systems selbst moderat sein, d.h. es sollte nicht zur Beheizung von Häusern und Gebäuden mit einer Fläche von mehr als 100 m² verwendet werden.

Der optimale Platz für die Installation von Ausdehnungsbehältern sind warme Dachböden. Da sich dort garantiert der höchste Punkt des Systems befindet, und eine solche Lösung ermöglicht es, die Konstruktion mit geringen ästhetischen Eigenschaften außer Sichtweite zu verstecken.

Wenn diese Regel ignoriert wird, kann dies zu erheblichen finanziellen Verlusten führen, da eine Reihe von Umbauten erforderlich sind, um die Effizienz des Behälters und des gesamten Systems als Ganzes zu gewährleisten.

Darüber hinaus muss die Höhe begrenzt sein. Da es sehr problematisch ist, das erwartete Ergebnis zu erzielen, wenn man versucht, auf diese Weise ein Gebäude mit mehr als zwei Stockwerken zu beheizen.

Wie führt man die Berechnung durch?

Wie oben erwähnt, zeichnet sich jeder Ausdehnungsbehälter, der für eine offene Heizungsanlage verwendet wird, durch eine einfache Konstruktion und Herstellung aus. Auch die Berechnung der Abmessungen eines solchen Produkts ist nicht komplizierter.

Dazu können Formeln oder eine Methode verwendet werden, die auf einer ungefähren Berechnung des Betriebsvolumens des Behälters basiert.

Ein Beispiel für die Verwendung der Formel zur Berechnung des benötigten Tankvolumens. Ausgehend von der tatsächlichen Wassermenge, die im Kreislauf zirkuliert, wird lediglich deren Zunahme bei Erwärmung auf eine bestimmte Temperatur berechnet und aufgerundet. Anschließend wird das Ergebnis mit dem Volumen des Wärmeträgers im Heizsystem addiert und eine beliebige Anzahl von Litern „auf Vorrat“ hinzugefügt.

In der Realität verwenden Besitzer eines kleinen Ferienhauses nur äußerst selten Formeln, um die erforderliche Tankkapazität zu bestimmen. Meistens wird das ungefähre Volumen des Ausdehnungsgefäßes berechnet, zu dem sicherheitshalber eine beliebige Anzahl von Litern hinzugefügt werden kann.

Der Grund: Bei offenen Tanks wirken sich zusätzliche Volumina kaum auf die Kosten aus und führen in einigen Fällen überhaupt nicht zu einer Verteuerung.

Folglich reduziert sich die gesamte Tankberechnung auf die Ermittlung von 10 % des gesamten Wärmeträgervolumens, die den Mindestwert des Ausdehnungsgefäßes darstellen sollten.

Am einfachsten ist dies während der Planung und Erstellung des Heizsystems, wenn alle Parameter der Heizkörper, Rohre und anderer Konstruktionselemente bekannt sind oder leicht durch Messungen ermittelt werden können. Anschließend werden einfach die Volumina aller Komponenten addiert.

Obwohl offene Ausdehnungsgefäße und die dafür vorgesehenen Systeme längst überholt sind, machen ihre Verfügbarkeit und vor allem die hohe Autonomie sie unter alles anderen als idealen Bedingungen gefragt. Zum Beispiel, wenn es Probleme mit einer stabilen Stromversorgung gibt oder die Bewohner nicht ständig vor Ort sind.

Wenn die Ausgangsdaten unbekannt sind, ist die praktischste Berechnungsmethode die experimentelle. Dazu muss das gesamte Wasser aus dem System abgelassen und dann mit Wärmeträger neu befüllt werden.

Dabei sollte eine Messung erfolgen, die mit einem Zähler oder unter Verwendung eines Behälters mit bekanntem Volumen durchgeführt werden kann. Danach müssen nur noch die benötigten 10 % des Wärmeträgervolumens ermittelt werden, die als Richtwert für die Herstellung oder den Kauf des Tanks dienen.

Fazit und nützliche Videos zum Thema

Das unten eingefügte Video vermittelt ein besseres Verständnis davon, was offene Ausdehnungsgefäße sind, wie sie hergestellt und installiert werden:

Das folgende Video zeigt selbstgebaute Tanks für das Heizsystem:

Das offene Ausdehnungsgefäß gilt als veraltete Vorrichtung, ebenso wie die gesamte Art von Heizsystem, in der es verwendet wird. Das bedeutet, dass solche Anlagen ineffizient sind, da ihr Betrieb mit erheblichen Wärmeverlusten einhergeht und die Erwärmung äußerst langsam erfolgt.

Trotzdem machen die vollständige Autonomie, Unabhängigkeit, einfache Wartung und der erschwingliche Preis das offene Ausdehnungsgefäß fernab stabiler Bedingungen großer Städte gefragt – in Datschen, Dörfern usw.

Haben Sie noch Fragen zur Berechnung des Ausdehnungsgefäßes oder möchten Sie andere Punkte klären, die wir in diesem Artikel nicht erwähnt haben? Fragen Sie zu den für Sie interessanten Details, stellen Sie Ihre Fragen im folgenden Bereich – unsere Experten und andere Besucher der Website helfen Ihnen weiter.

Wenn Sie kürzlich ein offenes Ausdehnungsgefäß hergestellt oder montiert haben, berichten Sie darüber im Kommentarbereich – Ihre Informationen werden vielen Anfängern nützlich sein. Fügen Sie auch einzigartige Fotos Ihres Ausdehnungsgefäßes hinzu.