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Ausdehnungsgefäße

Ein Ausdehnungsgefäß ist ein Bauteil, welches im Bereich der Solartechnik in hydraulischen Systemen Verwendung findet. Als Abkürzung ist auch das Kürzel "ADG" im Heizungsbau gebräuchlich während die Sonderform des Membranausdehnungsgefäßes mit "MAG" abgekürzt wird. Aufgrund seiner Form wird es umgangssprachlich auch als "Bombe" bezeichnet.

Ausdehnungsgefäß Funktion
Ein Ausdehnungsgefäß nimmt sich ändernde Volumen in einem hydraulischen System auf und reguliert so die Druckverhältnisse

Das Ausdehnungsgefäß im Heizungsbau

Da es sich bei einem Heizungskreislauf (wie der Solarkreislauf) um ein hydraulisches System mit unterschiedlichen Druckverhältnissen handelt, kommen im allgemeinen Heizungsbau ebenfalls Ausdehnungsgefäße und Ventile zur Sicherheit zum Einsatz. Dies ist allerdings nicht nur ein Problem von thermischen Solaranlagen. Das Problem ist auch bei konventionellen Heizsystemen wie einer umweltfreundlichen Pelletsheizung bekannt und üblich, so dass das Ausdehnungsgefäß ein gängiges Bauteil im Heizungsbau ist.

 

In der Solartechnik

Notwendig ist dies bei einer Solaranlage, da sich durch die Temperaturänderungen das Heizwasser der Solaranlage ausdehnen oder zusammenziehen kann. Ohne ein Ausdehnungsgefäß könnten hierdurch Druckwerte innerhalb des Kreislaufes einer solchen Solaranlage entstehen, die nicht im technischen Arbeitsbereich der Solarthermieanlage liegen. Im schlimmsten Fall ohne Ausdehnungsgefäß könnte die Anlage beschädigt werden. Der Grund hierfür liegt darin gegründet, dass das hydraulische System einer Solarwärmeanlage - abgesehen vom Ausdehnungsgefäß, in der Regel nicht in der Lage ist, ausreichende Dehnungskapazitäten für den Betrieb mit Temperaturschwankungen bereitzustellen. Hierzu ist das üblicherweise verwendete Rohrmaterial nicht dehnungsfähig genug und sollte daher vorab exakt berechnet und geprüft werden.

Ausführungen

Es gibt dabei auch verschiedene Ausführungen für ein Ausdehnungsgefäß. Grundsätzlich wird hier zwischen einem offenen und einem geschlossen Gefäß unterschieden. Ein offenes ADG kommt regelmäßig in der Solartechnik und bei modernen Heizungsanlagen nicht zum Einsatz. Der Nachteil dieses Systems liegt nämlich darin, dass Sauerstoff in den Zirkulationskreislauf der Heizungsanlage eindringen kann und so für ungünstige Korrosionsbedingungen sorgt.

Für moderne Heizungen wie Gasthermen kommt hingegen ein geschlossenes Ausdehnungsgefäß zum Einsatz. Ein geschlossenes Ausdehnungsgefäß kann wiederum in unterschiedlichen Ausführungen realisiert werden. Eine Ausführung für ein Ausdehnungsgefäß ist eines mit einer direkten Stickstoffüberlagerung, welches allerdings den Nachteil besitzt, einer regelmäßigen Wartung zu bedürfen. Komplexer gelöst ist hingegen das Membranausdehngefäß, welches vornehmlich bei Solarthermieanlagen Verwendung findet. Die übliche Abkürzung für ein lautet übrigens "MAG" .

Paradigma Ausdehnungsgefäß und Gasheizung
Paradigma MAG im Heizungskeller, mit Modula 2 - Kaskade und Paradigma Regelung

Membranausdehnungsgefäße

Ein Membranausdehngefäß ist dabei nicht einfach nur ein Gefäß, das das überschüssige Volumen der Solarthermie Solaranlage aufnimmt. Es handelt sich bei dem Membranausdehngefäß um ein zweigeteiltes Ausdehnungsgefäß. Dessen zwei Teile durch eine variable und belastbare Membran getrennt sind, was dem Membranausdehngefäß auch seinen Namen gibt. Im Membranausdehngefäß ist dabei ein Teil mit dem Kreislauf der Solarthermie Solaranlage verbunden und kann sich mit dem Heizwasser füllen. Der zweite Teil, über den ein Membranausdehngefäß verfügt, ist mit einem Gas gefüllt. Bei einem Membranausdehngefäß, das als Ausdehnungsgefäß für eine thermische Solaranlage dient, ist das Füllmittel im Heizungsbau in der Regel Stickstoff.

Dabei werden beim Membranausdehngefäß im Allgemeinen vier Zustände unterschieden. Das sind wasserseitig drucklos, wasserseitig druckbelastet bei kaltem Solarkollektor, wasserseitig druckbelastet bei warmer Solaranlage und wasserseitig druckbelastetes Membran-Ausdehnungsgefäß ohne Stickstoffpolster. Bei letzterem handelt es sich sicherlich um ein defektes Membranausdehngefäß und sollte einer Prüfung unterzogen werden.

Funktionsweise und optimale Größe

Dehnt sich das Heizwasser im Kreislauf der Solaranlage durch eine Erwärmung aus, so wird ein Druck auf die Membran ausgeübt und der Stickstoff in dem Membranausdehngefäß wird komprimiert. Die Aufgabe der Membran in einem Membranausdehngefäß ist es, den Gasübergang in den hydraulischen Kreislauf der thermischen Solaranlage nach Möglichkeit weitreichend zu verhindern. Hierdurch bleibt der Stickstoff in dem Membranausdehngefäß annähernd erhalten, was dazu führt, dass ein MAG gegenüber einem einfachen mit Stickstoff gefüllten Ausdehnungsgefäß weitestgehend wartungsfrei ist. 

Notwendig ist diese Anpassung an die spezifische Anlage, damit die jeweilige Solarkollektor auch fehlerfrei und sicher im Rahmen ihrer technischen Parameter funktionieren kann. Wird beispielsweise ein einfaches Ausdehnungsgefäß oder ein Membranausdehngefäß zu klein dimensioniert, so kann unter Umständen die Dehnungskapazität der gesamten Solarthermie Anlage nicht ausreichend sein. In einem solchen Fall ist ein sicherer Betrieb der Anlage nicht mehr zwangsläufig gewährleistet. Grundsätzlich gilt bei der Membranausdehnungsgefäß Dimensionierung, dass der Druck der Solarkollektoren sowohl bei der maximalen Temperatur als auch bei der minimalen Temperatur nicht in Bereiche sacken oder steigen sollte, die für die spezifische Anlage unter den zulässigen Werten liegt.

Solar Lexikon