Technische Gebäudeausrüstung (TGA)
Membran-Ausdehnungsgefäß (Nennvolumen)
Wie groß muss das Ausdehnungsgefäß einer geschlossenen Heizungsanlage sein?
In einer geschlossenen Heizungsanlage dehnt sich das Wasser beim Aufheizen aus. Das Membran-Ausdehnungsgefäß (MAG) nimmt dieses Ausdehnungsvolumen auf, ohne dass der Druck über den Ansprechdruck des Sicherheitsventils steigt. Sein Nennvolumen ergibt sich aus dem Ausdehnungsvolumen (Anlagenvolumen mal Ausdehnungskoeffizient), einer Wasservorlage, die auch bei kalter Anlage einen Wasserrest im Gefäß sichert, und dem Druckverhältnis zwischen Vordruck und Enddruck.
Die Formel ist die vereinfachte Auslegung nach DIN EN 12828 für Anlagen ohne Druckhaltung durch Pumpen oder Kompressoren. Der Vordruck p_0 wird auf die statische Höhe der Anlage über dem Gefäß eingestellt (Höhe in m geteilt durch 10 ergibt bar, zuzüglich 0,2 bar Reserve). Der Enddruck p_e liegt 0,5 bar unter dem Ansprechdruck des Sicherheitsventils (bei Ventilen bis 5 bar). Alle Drücke sind Überdrücke; der Faktor (p_e + 1) rechnet auf den absoluten Druck um.
Größen und Einheiten
| Symbol | Bedeutung | Einheit |
|---|---|---|
| Nennvolumen des Ausdehnungsgefäßesrechnerisch erforderliches Gefäßvolumen; auf die nächste Handelsgröße aufrunden | l | |
| Anlagenvolumengesamter Wasserinhalt der Anlage (Kessel, Rohrnetz, Heizflächen, Pufferspeicher) | l | |
| AusdehnungskoeffizientVolumenzunahme des Wassers von 10 °C bis zur maximalen Vorlauftemperatur, siehe Tabelle (70 °C: 2,28 %, 80 °C: 2,89 %, 90 °C: 3,58 %) | % | |
| WasservorlageWasserreserve im Gefäß bei kalter Anlage: mindestens 0,5 % von V_A, mindestens jedoch 3 l | l | |
| Vordruck (Gaspolster)Überdruck, auf den das Gefäß vor dem Füllen eingestellt wird: ≈ statische Höhe in m / 10 + 0,2 bar | bar | |
| Enddruckhöchster zulässiger Betriebsüberdruck am Gefäß: ≈ Ansprechdruck des Sicherheitsventils − 0,5 bar (Ventile bis 5 bar) | bar |
Rechenweg
- Werte eintragen, eine Größe leer lassen, „Lösen“ drücken.
Ergebnis ohne Gewähr – ersetzt keine Fachplanung.
Beispiel
Für die Heizkörperanlage eines Einfamilienhauses soll das Ausdehnungsgefäß ausgelegt werden. Anlagenvolumen 250 l, maximale Vorlauftemperatur 70 °C, Sicherheitsventil 3 bar. Der höchste Heizkörper liegt 8 m über dem Gefäß im Keller.
- Ausdehnungskoeffizient für 70 °C aus der Tabelle: n = 2,28 %. Ausdehnungsvolumen: V_e = V_A · n/100 = 250 l · 0,0228 = 5,7 l.
- Wasservorlage: 0,5 % von 250 l = 1,25 l, mindestens aber 3 l → V_V = 3 l.
- Vordruck: p_0 = 8 m / 10 + 0,2 bar = 1,0 bar. Enddruck: p_e = 3,0 bar − 0,5 bar = 2,5 bar.
- Einsetzen: V_n = (5,7 l + 3 l) · (2,5 + 1)/(2,5 − 1,0) = 8,7 l · 3,5/1,5 = 8,7 l · 2,333 = 20,3 l.
- Gewählt wird die nächste Handelsgröße: 25 l. Nach dem Einbau Vordruck auf 1,0 bar prüfen und die Anlage kalt auf etwa p_0 + 0,3 bar = 1,3 bar füllen.
Ergebnis: 20,3 l → Gefäß 25 l wählen
Gültigkeit & Hinweise
- Vereinfachtes Verfahren nach DIN EN 12828 für geschlossene Heizungsanlagen bis 105 °C ohne Pumpen- oder Kompressordruckhaltung; für große Anlagen, Fernwärmeübergaben und Solaranlagen gelten erweiterte Verfahren (z. B. Dampfreserve bei Solar).
- Der Vordruck p_0 muss größer als der statische Druck der Wassersäule über dem Gefäß sein, damit die Membran bei kalter Anlage nicht am Anschlag liegt; in der Praxis wird mindestens 1,0 bar empfohlen.
- Bei Sicherheitsventilen über 5 bar gilt p_e = Ansprechdruck − 10 %.
- Nach n und V_V wird nicht aufgelöst: n ist ein Stoffwert aus der Tabelle, V_V eine Mindestvorgabe (0,5 % von V_A, mindestens 3 l).
- Das Nennvolumen ist immer auf die nächste verfügbare Gefäßgröße aufzurunden; der Vordruck ist jährlich zu prüfen (Gefäß wasserseitig absperren und entleeren).
Typische Fehler
- Drücke absolut statt als Überdruck eingeben – die Formel erwartet Überdrücke, der Faktor (p_e + 1) rechnet selbst um.
- Den Ausdehnungskoeffizienten für die Raumtemperatur statt für die maximale Vorlauftemperatur ablesen.
- Pufferspeicher beim Anlagenvolumen vergessen – er macht oft den größten Teil des Wasserinhalts aus.