Artikel aktualisiert am 19.03.2024
von Boris Stippe | ca: 7 Min. zu lesen

Ausdehnungsgefäß

Wie erfolgt der Druckausgleich in Solaranlagen?

Ein Ausdehnungsgefäß in der Solartechnik ist ein geschlossener Behälter, der dazu dient, Druckschwankungen in einem Solarkreislauf auszugleichen. Es ist mit einem Gas oder einer Flüssigkeit gefüllt, um die Ausdehnung und das Zusammenziehen des Wärmeträgermediums bei unterschiedlichen Temperaturen auszugleichen.

Ausdehnungsgefäße in einem Heizungsraum
Ausdehnungsgefäße in einem Heizungsraum (Bildquelle: nikkytok – stock.adobe.com)

Ein Solarausdehnungsgefäß ist ein wichtiger Bestandteil von thermischen Solaranlagen zur Erzeugung von Solarstrom. Es ist ein geschlossener Behälter, der dazu dient, Druckschwankungen in einem Solarkreislauf auszugleichen. Das in den Solarkollektoren befindliche Wärmeträgermedium, in der Regel Wasser oder eine spezielle Wärmeträgerflüssigkeit, wird durch die Sonneneinstrahlung erwärmt und in den Wärmetauscher gepumpt, wo es seine Wärme an den Heizkreislauf abgibt.

Da sich das Wärmeträgermedium bei steigender Temperatur ausdehnt und bei sinkender Temperatur zusammenzieht, kann es zu Druckschwankungen im System kommen, die zu Schäden an den Bauteilen führen können. Um dies zu verhindern, wird das Ausdehnungsgefäß eingesetzt. Es ist mit einem Gas oder einer Flüssigkeit gefüllt, die sich bei Temperaturänderungen ausdehnt oder zusammenzieht. Das Ausdehnungsgefäß nimmt das überschüssige Volumen des Wärmeträgermediums auf und gibt es bei Bedarf wieder an das System ab.

Ein Ausdehnungsgefäß besteht in der Regel aus einem Stahlbehälter, in dem sich eine Gummikugel oder eine Membran befindet, die das Medium vom Gas oder der Flüssigkeit trennt. Wenn das Medium erwärmt wird, dehnt es sich aus und drückt gegen die Membran, wodurch das Gas oder die Flüssigkeit im Ausdehnungsgefäß komprimiert wird. Wenn das Medium abkühlt, zieht es sich zusammen, und das Gas oder die Flüssigkeit im Ausdehnungsgefäß dehnt sich aus und gibt das überschüssige Volumen an das System ab.

Warum braucht man ein Ausdehnungsgefäß in einer thermischen Solaranlage?

Ein Ausdehnungsgefäß ist ein unverzichtbarer Bestandteil einer thermischen Solaranlage, da es für den Druckausgleich im Solarkreislauf sorgt. Das in den Solarkollektoren befindliche Wärmeträgermedium, z.B. Wasser oder eine spezielle Wärmeträgerflüssigkeit, wird durch die Sonneneinstrahlung erwärmt und in den Wärmetauscher gepumpt, wo es seine Wärme an den Heizkreislauf abgibt. Durch die Erwärmung des Wärmeträgermediums dehnt sich dieses aus und es entsteht ein höherer Druck im Solarkreislauf.

Ohne ein Ausdehnungsgefäß könnte dieser erhöhte Druck zu Schäden an den Komponenten der Solaranlage, wie z.B. den Rohren, Pumpen oder Ventilen, führen. Das Ausdehnungsgefäß nimmt überschüssiges Volumen des Wärmeträgermediums auf und gibt es bei Bedarf wieder an das System ab. Dadurch wird der Druck im Solarkreislauf ausgeglichen und das System vor Schäden geschützt.

Das Ausdehnungsgefäß besteht in der Regel aus einem Stahlbehälter, in dem sich eine Gummikugel oder eine Membran befindet, die das Wärmeträgermedium vom Gas oder der Flüssigkeit trennt. Wenn das Wärmeträgermedium erwärmt wird, dehnt es sich aus und drückt gegen die Membran, wodurch das Gas oder die Flüssigkeit im Ausdehnungsgefäß komprimiert wird. Kühlt das Wärmeträgermedium ab, zieht es sich zusammen, das Gas oder die Flüssigkeit im Ausdehnungsgefäß dehnt sich aus und gibt das überschüssige Volumen an das System ab.

Wie groß sollte das Ausdehnungsgefäß einer thermischen Solaranlage sein?

Die Größe des Ausdehnungsgefäßes in einer thermischen Solaranlage hängt von verschiedenen Faktoren ab, wie z.B. der Anlagengröße, der Menge des Wärmeträgermediums und den zu erwartenden Temperaturdifferenzen. Eine zu geringe Dimensionierung des Ausdehnungsgefäßes kann zu einer erhöhten Belastung der Anlage und zu vorzeitigem Verschleiß der Komponenten führen. Daher ist es wichtig, das Ausdehnungsgefäß entsprechend zu dimensionieren.

Die Größe des Ausdehnungsgefäßes wird üblicherweise durch die Volumenänderung des Wärmeträgermediums bestimmt. Die Volumenänderung ist abhängig von der Temperatur des Wärmeträgermediums. Je höher die Temperatur, desto größer die Volumenänderung. Um die Größe des Ausdehnungsgefäßes zu berechnen, muss daher die maximal zu erwartende Temperaturdifferenz im Solarkreislauf berücksichtigt werden.

Die Größe des Ausdehnungsgefäßes wird üblicherweise in Litern angegeben und sollte in der Regel mindestens 5 bis 10 Prozent des Volumens des Wärmeträgermediums betragen. Bei größeren Temperaturdifferenzen in der Anlage sollte das Ausdehnungsgefäß entsprechend größer dimensioniert werden. Eine zu kleine Ausdehnungsgefäßgröße kann zu einem Druckanstieg im System führen, der Schäden an den Komponenten verursachen kann, während eine zu große Ausdehnungsgefäßgröße unnötige Kosten verursacht.

Es ist auch wichtig zu beachten, dass das Ausdehnungsgefäß nicht der einzige Faktor ist, der den Druck im Solarkreislauf beeinflusst. Die Größe des Ausdehnungsgefäßes sollte daher im Zusammenhang mit anderen Faktoren wie Pumpleistung, Rohrleitungslänge und Temperaturdifferenz im Solarkreislauf betrachtet werden, um einen optimalen Systembetrieb zu gewährleisten.

Wie oft muss das Ausdehnungsgefäß einer thermischen Solaranlage gewartet werden?

Die Häufigkeit der Wartung hängt von verschiedenen Faktoren ab, wie z.B. der Größe der Anlage, der Menge des Wärmeträgermediums und den zu erwartenden Temperaturunterschieden. Im Allgemeinen wird eine Inspektion alle zwei bis drei Jahre empfohlen. Eine häufigere Wartung kann erforderlich sein, wenn es Anzeichen für Probleme gibt, wie z.B. ein erhöhter Druck im System oder eine Undichtigkeit am Ausdehnungsgefäß.

Die Wartung des Ausdehnungsgefäßes umfasst in der Regel die Überprüfung der Membran oder des Gummiballs im Inneren des Ausdehnungsgefäßes auf Risse oder Beschädigungen. Eine beschädigte Membrane oder Gummikugel kann dazu führen, dass das Ausdehnungsgefäß nicht mehr richtig funktioniert und den Druck im Solarkreislauf nicht mehr ausgleichen kann. In diesem Fall muss die Membrane oder der Gummiball ausgetauscht werden.

Außerdem sollte das Ausdehnungsgefäß auf Dichtheit überprüft werden. Eine Undichtigkeit kann dazu führen, dass das Wärmeträgermedium aus dem Ausdehnungsgefäß austritt und die Anlage beschädigt. Eine Undichtigkeit kann durch Risse oder Beschädigungen am Ausdehnungsgefäß oder durch eine beschädigte Membran verursacht werden. In diesem Fall muss das Ausdehnungsgefäß repariert oder ersetzt werden.

Es ist auch wichtig, die richtige Größe des Ausdehnungsgefäßes zu überprüfen. Eine falsche Dimensionierung kann dazu führen, dass das Ausdehnungsgefäß den Druck im System nicht ausreichend ausgleichen kann. In diesem Fall muss das Ausdehnungsgefäß neu dimensioniert werden.

Welche Rolle spielt das Ausdehnungsgefäß für die Effizienz einer thermischen Solaranlage?

Das Ausdehnungsgefäß spielt eine wichtige Rolle für die Effizienz einer thermischen Solaranlage. Indirekt trägt es zum zuverlässigen und langfristigen Betrieb der Anlage bei, indem es das System vor Schäden schützt.

Ohne ein Ausdehnungsgefäß würde der erhöhte Druck im Solarkreislauf zu Schäden an den Komponenten der Solaranlage wie z.B. Rohren, Pumpen oder Ventilen führen. Diese Schäden können nicht nur die Leistung der Anlage beeinträchtigen, sondern auch zu teuren Reparaturen oder sogar zum vorzeitigen Austausch der Anlage führen.

Das Ausdehnungsgefäß sorgt für den Druckausgleich im Solarkreislauf und schützt so die Anlage vor Schäden. Es nimmt überschüssiges Volumen des Wärmeträgermediums auf und gibt es bei Bedarf wieder an das System ab. Durch diese Funktion trägt das Ausdehnungsgefäß indirekt zur Erhaltung der Effizienz der Solaranlage bei.

Darüber hinaus kann eine regelmäßige Wartung des Ausdehnungsgefäßes dazu beitragen, den Wirkungsgrad der gesamten Anlage zu erhöhen. Eine Überprüfung des Ausdehnungsgefäßes auf Funktionsfähigkeit und Dichtheit kann dazu beitragen, mögliche Probleme frühzeitig zu erkennen und zu beheben, bevor sie zu größeren Schäden führen. Eine korrekte Dimensionierung des Ausdehnungsgefäßes kann auch dazu beitragen, das System effizienter und leistungsfähiger zu machen.

Fazit

Ein Ausdehnungsgefäß ist ein wesentlicher Bestandteil einer thermischen Solaranlage zur Erzeugung von Solarstrom. Es sorgt für den Druckausgleich im Solarkreislauf und schützt die Anlage vor Schäden. Das in den Solarkollektoren erwärmte Wärmeträgermedium, in der Regel Wasser oder eine spezielle Wärmeträgerflüssigkeit, wird in den Wärmetauscher gepumpt, wo es seine Wärme an den Heizkreislauf abgibt. Das Ausdehnungsgefäß ist mit einem Gas oder einer Flüssigkeit gefüll t, die sich bei Temperaturänderungen ausdehnt oder zusammenzieht. Das Ausdehnungsgefäß besteht in der Regel aus einem Stahlbehälter mit einer Membran, die das Medium vom Gas oder der Flüssigkeit trennt.Das Ausdehnungsgefäß spielt eine wichtige Rolle für die Effizienz einer thermischen Solaranlage, da es das System vor Schäden schützt.

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