Reflex oder Zilmet? Worauf bei der Auswahl eines Ausdehnungsgefäßes achten?

Ein Ausdehnungsgefäß ist ein Druckbehälter, der in einem geschlossenen Wasserkreis die temperaturbedingte Volumenänderung aufnimmt und durch eine Membran in eine Wasser- und eine Gaskammer unterteilt ist. Die Gaskammer wird werkseitig mit Stickstoff oder trockener Luft auf den Vordruck beaufschlagt; dehnt sich das erwärmte Wasser aus, drückt es die Membran zurück, das Gas wird verdichtet, und der Anlagendruck bleibt in einem kontrollierten Bereich. In einem Kreis ohne oder mit falsch dimensioniertem Gefäß ist das Sicherheitsventil der einzige Ausweg für das sich ausdehnende Wasser.

Diese Definition gilt für beide Marken gleichermaßen, weil die Norm, die die Produktklasse festlegt, dieselbe ist. TS EN 13831 regelt die Anforderungen an Konstruktion, Werkstoffe, Kennzeichnung und Prüfung geschlossener Ausdehnungsgefäße. Die Druckgeräterichtlinie PED 2014/68/EU bestimmt anhand des Produkts aus Volumen und Druck, in welche Kategorie ein Behälter bei der CE-Kennzeichnung fällt. Auf der Heizungsseite beschreibt EN 12828, wie die Sicherheitskette aufzubauen ist. Fehlen diese Kennzeichnungen am Gehäuse eines Gefäßes, kann es ungeachtet des Markennamens nicht in die Projektabnahme gelangen.

Die Diskussion „Reflex oder Zilmet?“ läuft in der Praxis daher auf drei konkrete Fragen hinaus. Erstens: Wird das Gefäß an einen Heizkreis oder an eine Trinkwasserleitung angeschlossen? Zweitens: Lässt sich die Membran während der Nutzungsdauer austauschen? Drittens: Erfüllen der PN-Wert und die Temperaturgrenze auf dem Typenschild die tatsächlichen Betriebsbedingungen des Kreises? Sobald die Antworten auf diese drei Fragen feststehen, findet sich in beiden Produktpaletten ein geeignetes Produkt, oder beide scheiden aus.

Die Komponenten eines geschlossenen Heizsystems müssen als Ganzes betrachtet werden; das Gefäß bildet nicht allein, sondern zusammen mit Sicherheitsventil, Nachfüllgruppe, Luftabscheider und Manometer eine Sicherheitskette. (Details: Heizung)

Der Unterschied zwischen einem Ausdehnungsgefäß für Heizungsanlagen und einem Druckbehälter für Druckerhöhungsanlagen liegt in der Zahl der Arbeitszyklen und darin, ob das Wasser Trinkwasser ist. Das Heizungsgefäß arbeitet wenige Male am Tag, langsam und in einem weiten Temperaturbereich; der Druckbehälter einer Druckerhöhungsanlage arbeitet hunderte Male am Tag mit schnellen Druckschwankungen. Derselbe Membranwerkstoff erreicht bei diesen beiden Ermüdungsregimen nicht dieselbe Lebensdauer.

Auf der Heizungsseite zirkuliert das Wasser in einem geschlossenen Kreislauf, ist sauerstoffarm und nicht trinkbar. Deshalb genügen bei Heizungsgefäßen eine EPDM-Membran und ein lackiertes Gehäuse aus Kohlenstoffstahl; bei vielen Baureihen ist die Membran als fest eingespannte Membran in das Gehäuse einvulkanisiert. Das Wasser befindet sich im Kreis in der unteren Kammer innerhalb der Membran und hat keinen Kontakt zum Stahlgehäuse; reißt jedoch bei Typen mit fest eingespannter Membran die Membran, kommt das Wasser unmittelbar mit dem Stahl in Berührung, und das Gefäß ist Schrott.

Auf der Trinkwasser- und Druckerhöhungsseite kommen zwei zusätzliche Bedingungen hinzu. Erstens müssen alle wasserberührten Flächen ein Trinkwasser-Eignungszertifikat besitzen; Membran, Flanschdichtung und Anschlussnippel gehören dazu. Zweitens muss die Gasdurchlässigkeit einer Membran, die täglich 200 bis 400 Zyklen durchläuft, niedrig sein, sonst entweicht der Stickstoff innerhalb von sechs Monaten, und das Gefäß verliert seine Funktion. Zusammen machen diese beiden Bedingungen die Butylmembran und die austauschbare Flanschausführung zwingend.

Das praktische Urteil ist eindeutig: Ein Heizungsgefäß mit rotem Gehäuse wird nicht an eine Druckerhöhungsanlage angeschlossen, und ein Trinkwassergefäß mit blauem Gehäuse nicht an einen Kesselkreis. Der Farbcode ist keine Norm, sondern eine in der Branche etablierte Praxis; entscheidend ist die Anwendungsangabe und die Temperaturgrenze auf dem Typenschild. Für die Auswahl des Gefäßes und den Luftdruck auf der Seite der Druckerhöhungsanlage ist eine gesonderte Berechnung nötig. (Details: Druckerhöhungsanlage: Wie viel bar Luftdruck muss das Ausdehnungsgefäß haben?)

Für die Wahl des Membranwerkstoffs gilt die Regel: In geschlossenen Heizkreisen wird EPDM verwendet, bei Trinkwasser und Druckerhöhungsanlagen Butyl. EPDM ist Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk und besitzt eine hohe Beständigkeit gegen heißes Wasser und Glykolgemische. Butyl ist Isobuten-Isopren-Kautschuk, und sein markantestes Merkmal ist eine sehr geringe Gasdurchlässigkeit.

Die Gasdurchlässigkeit ist der zahlenmäßige Kern dieser Diskussion. Die Stickstoffdurchlässigkeit von Butyl ist bei gleicher Dicke etwa um eine Größenordnung niedriger als die von EPDM. In der Praxis bedeutet das, dass der Vordruck im Druckbehälter einer Druckerhöhungsanlage deutlich langsamer abfällt als um einige Prozentpunkte pro Jahr. Ein Gefäß, das jährlich 0,3 bar Stickstoff verliert, büßt innerhalb von zwei Jahren die Hälfte seines nutzbaren Volumens ein, und die Anlaufzahl der Pumpe verdoppelt sich; das belastet unmittelbar die Motorwicklung und das Schütz.

Auch die Temperaturbereiche unterscheiden sich und stehen auf dem Typenschild getrennt. Bei Heizungsgefäßen liegt die für die Systemseite angegebene Grenze typischerweise im Bereich von 100 bis 120 °C, während die Dauerbetriebsgrenze der Membran bei den meisten Baureihen bei ca. 70 °C liegt. Diese beiden Werte zu verwechseln ist ein häufiger Fehler: In einem Kesselkreis mit 90 °C Vorlaufwasser muss das Gefäß nicht unmittelbar an die Vorlaufleitung, sondern an die Rücklaufleitung und über eine temperaturmindernde Rohrstrecke als Zwischenstück angeschlossen werden. Bei Trinkwassergefäßen mit Butylmembran liegt die Dauergrenze in der Regel bei 70 °C, die Kurzzeitgrenze darunter.

Bei Glykolsystemen ist eine zusätzliche Prüfung erforderlich. Gemische aus 30 bis 40 Prozent Ethylenglykol oder Propylenglykol sind mit EPDM verträglich, doch der Ausdehnungskoeffizient des Gemischs liegt etwa 10 bis 15 Prozent über dem von reinem Wasser, und das Gefäßvolumen wird um diesen Anteil vergrößert. Da die Stillstandstemperatur in Solaranlagen über 140 °C steigen kann, werden spezielle Hochtemperaturbaureihen und ein Vorschaltgefäß als Kühlstrecke eingesetzt.

Die Antwort auf die Frage, ob sich die Membran eines Ausdehnungsgefäßes austauschen lässt, hängt von der Bauart des Gefäßes ab. Bei Gefäßen mit Flanschmembran lässt sich die Membran austauschen, indem der verschraubte Flansch am Gehäuse demontiert wird. Bei Gefäßen mit fest eingespannter Membran ist die Membran in der Mitte des Gehäuses dauerhaft eingeklemmt oder einvulkanisiert und nicht austauschbar; wird die Membran durchstoßen, wird das gesamte Gefäß erneuert.

Die Unterscheidung lässt sich leicht am Gehäuse treffen. Befindet sich am unteren Ende oder an der Seite ein kreisförmiger Deckel, der mit sechs bis zwölf Schrauben befestigt ist, handelt es sich um ein Gefäß mit Flanschmembran. Ist das Gehäuse einteilig und gibt es abgesehen von der Schweißnaht keine lösbare Verbindung, ist die Membran fest eingespannt. Bei kleinen Volumen, bei Druckbehältern von 8 bis 24 Litern für Druckerhöhungsanlagen, ist die Flanschausführung verbreitet; bei Heizungsgefäßen über 100 Litern ist ein erheblicher Teil nach wie vor mit fest eingespannter Membran ausgeführt.

Bei den Lebensdauerkosten ist der Unterschied deutlich. Bei einem Gefäß mit Flanschmembran werden im Schadensfall nur Membran und Dichtung getauscht, Gehäuse, Füße und Anschlüsse bleiben an Ort und Stelle; der Arbeitsaufwand liegt unter einer Stunde. Der Austausch eines Gefäßes mit fest eingespannter Membran und 500 Litern bedeutet dagegen, den Behälter aus dem Heizraum zu schaffen, Rohre zu demontieren und alles neu zu montieren. Deshalb ist in großvolumigen Heizräumen mit schwierigem Zugang eine Baureihe mit Flanschmembran aus ingenieurtechnischer Sicht die richtigere Entscheidung.

Ein Hinweis ist nötig: Die Flanschausführung allein reicht nicht aus, die Ersatzmembran muss auch nach zehn Jahren noch erhältlich sein. Membranen werden nach Gehäusedurchmesser und Flanschlochkreis gefertigt; wird die Baureihe aus den Katalogen genommen, entfällt auch die Ersatzmembran. Was bei einer geplatzten Membran geschieht und wie sie diagnostiziert wird, ist ein eigenes Thema. (Details: Was passiert, wenn die Membran des Ausdehnungsgefäßes platzt? Symptome und Lösung)

Die für ein Ausdehnungsgefäß für Trinkwasser verlangten Zertifikate sind Nachweise der hygienischen Eignung der wasserberührten Werkstoffe. In Europa werden am häufigsten der DVGW-W270-Test auf mikrobiologisches Wachstum, die KTW-Werkstoffbewertung, für das Vereinigte Königreich die WRAS-Zulassung und für Frankreich die ACS-Zulassung verlangt. Bei Projekten in Nordamerika wird NSF/ANSI 61 gefordert.

Auf den Geltungsbereich dieser Zertifikate ist zu achten. Dass ein Hersteller für seine Membran ein W270-Zertifikat besitzt, bedeutet nicht, dass das gesamte Gefäß für Trinkwasser geeignet ist. Zu den wasserberührten Flächen gehören neben der Membran auch die Flanschdichtung, der Durchflussnippel und gegebenenfalls das Innenrohr. In der Ausschreibung ist eine Eignungserklärung zu fordern, die für das gesamte Gefäß ausgestellt ist; ein reines Membranzertifikat gilt als unvollständig.

Auf türkischer Seite werden Sanitärprojekte nach TS EN 806-3 und der türkischen Trinkwasserverordnung beurteilt. Diese Vorschriften verlangen die Werkstoffeignung allgemein; in der Zertifizierungspraxis werden die oben genannten europäischen Zertifikate anerkannt. Bei öffentlichen Ausschreibungen und bei sensiblen Projekten wie Hotels und Krankenhäusern wird der Nachweis ausnahmslos verlangt, im Wohnungsbau wird er dagegen oft nicht abgefragt, und das ist der häufigste Grund dafür, dass auf dem Markt ein Heizungsgefäß in der Trinkwasserleitung eingesetzt wird.

Die Zertifikatsprüfung erfolgt in dieser Reihenfolge: Prüfen Sie zuerst, ob die Anwendungsangabe auf dem Typenschild Trinkwasser lautet, fordern Sie dann vom Hersteller die für das gesamte Gefäß ausgestellte Erklärung an, und kontrollieren Sie zuletzt den Stempel auf der Membran und das Herstellungsjahr. Eine Membran, die fünf Jahre im Lager gelegen hat, kann ihre Elastizität verloren haben. Für Sanitärkomponenten und Anschlussgruppen können Sie sich unsere Produktgruppe ansehen. (Details: Installationstechnik)

Der maximale Betriebsdruck ist der auf dem Typenschild als PN oder PS angegebene Wert, der den höchsten Druck angibt, dem der Behälter dauerhaft standhalten kann. Bei geschlossenen Heizungsgefäßen sind PN 6 und PN 10 die verbreiteten Stufen, bei Trinkwasser- und Druckerhöhungsgefäßen PN 10 und PN 16. Die Auswahlregel ist einfach: Der PN-Wert darf nicht kleiner sein als der Öffnungsdruck des Sicherheitsventils der Anlage.

Bei der Temperatur stehen auf dem Typenschild zwei getrennte Zeilen, und beide sind verbindlich. Die erste Zeile ist die zulässige Höchsttemperatur des Behälters und liegt bei Heizungsbaureihen typischerweise im Bereich von 100 bis 120 °C. Die zweite Zeile ist die Dauerbetriebstemperatur der Membran und liegt bei den meisten Baureihen bei ca. 70 °C. Bei Brennwertkesseln bleibt die Vorlauftemperatur unter 70 °C, sodass keine Probleme auftreten; in älteren Kesselkreisen mit hohen Temperaturen wird das Gefäß an die Rücklaufleitung angeschlossen, und dazwischen bleibt eine mindestens einen Meter lange ungedämmte Anschlussleitung.

Die Korrosionsbeständigkeit des Gehäuses wird in drei Stufen beurteilt. Die Standardbaureihe hat ein außen pulverbeschichtetes oder epoxidbeschichtetes Gehäuse aus Kohlenstoffstahl und genügt für trockene Innenräume wie Heizräume. Die zweite Stufe ist ein feuerverzinktes Gehäuse; es wird in feuchten Räumen, in Küstennähe und in technischen Räumen mit Kondensationsrisiko bevorzugt. Die dritte Stufe ist ein Edelstahlgehäuse aus AISI 304 oder AISI 316; es wird für Wasser mit hohem Chloridgehalt, für Meerwasserumgebungen und für Lebensmittelbetriebe eingesetzt.

Entscheidend ist, ob das Wasser mit dem Stahl in Berührung kommt. Bei Gefäßen mit austauschbarer Membran befindet sich das Wasser vollständig innerhalb der Membran; auch der Eintrittsnippel ist mit der Membran verbunden, und das Wasser kommt mit dem Gehäuse nie in Kontakt. Bei dieser Bauweise ist die Gehäusebeschichtung nur für die Korrosion von außen von Bedeutung. Bei Gefäßen mit fest eingespannter Membran kommt dagegen die auf der Wasserseite der Membran verbleibende Gehäusefläche mit dem Wasser in Berührung, und die Qualität der Innenbeschichtung bestimmt unmittelbar die Lebensdauer.

• PN 6 — Geschlossene Heizkreise, Sicherheitsventil 3 bar oder darunter, Wohngebäude und kleine gewerbliche Heizräume
• PN 10 — Heizkreise in Hochhäusern und Standardleitungen von Druckerhöhungsanlagen, Sicherheitsventil unter 6 bar
• PN 16 — Gebiete mit hohem städtischem Netzdruck, Leitungen vor dem Druckminderer, industrielle Nutzung
• Temperatur, Behälter — Bei Heizungsbaureihen typisch 100 bis 120 °C, der kurzzeitige Spitzenwert variiert je nach Baureihe
• Temperatur, Membran — Im Dauerbetrieb typisch 70 °C, bei Solarbaureihen höher
• Gehäuse, Standard — Epoxidbeschichteter oder pulverbeschichteter Kohlenstoffstahl, trockener Heizraum
• Gehäuse, verzinkt — Feuerverzinkt, feuchte Räume und Küstenregion
• Gehäuse, Edelstahl — AISI 304 oder AISI 316, aggressives Wasser und hygienekritische Anlagen

Die Volumenstufen von Ausdehnungsgefäßen sind in der Branche weitgehend standardisiert, und beide Produktpaletten haben ähnliche Abstufungen: 8, 12, 18, 24, 35, 50, 60, 80, 100, 150, 200, 300, 500, 600, 800 und 1000 Liter. Größere Volumen werden als stehende Behälter mit Füßen und Flanschanschluss angeboten. Der Sprung zwischen den Stufen liegt bei kleinen Volumen bei 40 bis 50 Prozent, bei großen Volumen bei 25 bis 30 Prozent.

Der Anschlussdurchmesser wächst mit dem Volumen, aber nicht linear. Bei Gefäßen von 8 bis 24 Litern ist der Anschluss typischerweise 3/4 Zoll Außengewinde. Zwischen 35 und 100 Litern sind es 1 Zoll, zwischen 150 und 300 Litern findet man 1 Zoll oder 1 1/4 Zoll. Über 500 Litern ist der Anschluss meist ein 1 1/2-Zoll-Gewinde oder ein Flansch DN 50 bis DN 65. Der Anschlussdurchmesser wird nicht im Hinblick auf die Durchflusskapazität gewählt, sondern um das statische Gewicht des Gefäßes und den Ausdehnungsvolumenstrom zu tragen.

Bei der Volumenwahl helfen zwei praktische Regeln. Erstens: Liegt das berechnete Volumen zwischen zwei Stufen, wählen Sie die obere; beim Ausdehnungsgefäß schadet ein großes Gefäß nicht, ein kleines Gefäß dagegen lässt das Sicherheitsventil abblasen. Zweitens: Statt eines großen Gefäßes zwei kleinere zu verwenden, ist eine gültige Lösung, wenn die Raumhöhe des Heizraums begrenzt ist; die Vordrücke parallel angeschlossener Gefäße müssen auf denselben Wert eingestellt werden, sonst arbeitet eines gar nicht.

Auch die Einbaulage ändert sich mit der Stufe. Gefäße bis 24 Liter können am Rohr hängend, horizontal oder vertikal montiert werden. Gefäße über 35 Litern müssen mit einer Konsole oder einem Fuß abgestützt werden; das Gewicht eines gefüllten 200-Liter-Gefäßes übersteigt 220 Kilogramm, und der Rohranschluss kann diese Last nicht tragen. Bei Gefäßen über 500 Litern sind Bodenbefestigung und Erdbebensicherung zwingend.

Reflex ist ein Hersteller, der zur Winkelmann-Gruppe mit Sitz in Deutschland gehört, und seine Produktpalette gliedert sich in drei Bereiche: geschlossene Heizung, Trinkwasser und Druckhaltestationen. Zilmet hat dagegen seinen Sitz in Italien; seine Produktpalette konzentriert sich auf Heizungsgefäße, OEM-Gefäße für den Einbau in Kombithermen und Trinkwassergefäße. Beide Hersteller produzieren nach TS EN 13831 und tragen die PED-2014/68/EU-Kennzeichnung.

Bei Reflex ist das Unterscheidungsmerkmal, dass die Produktpalette lückenlos bis in große gewerbliche Anlagen reicht. Wenn statische Ausdehnungsgefäße ab einem bestimmten Anlagenvolumen nicht mehr ausreichen, übernehmen kompressorgesteuerte oder pumpengesteuerte Stationen die Druckhaltung. Dieser Übergang beginnt typischerweise ab einigen tausend Litern Anlagenvolumen und ab der Gefäßstufe von 500 bis 1000 Litern.

• Reflex N — Standardbaureihe mit fest eingespannter Membran für geschlossene Heizkreise; rotes Gehäuse, werkseitiger Vordruck typischerweise 1,5 bar, breiter Volumenbereich von klein bis groß
• Reflex NG — Heizungsgefäße mit kleinem Volumen im Wohnungsmaßstab; kompaktes Gehäuse, Wand- oder Rohrmontage
• Reflex S — Baureihe für Solaranlagen mit Hochtemperatur- und Glykolbeständigkeit; wird unter Berücksichtigung der Stillstandsbedingungen der Kollektoren dimensioniert
• Reflex refix DE — Baureihe für Trinkwasser und Druckerhöhungsanlagen mit Butylmembran, Flansch und austauschbarer Membran; wird mit Trinkwasser-Eignungszertifikaten angeboten
• Reflex refix DT — Durchströmter Typ für Druckerhöhungsanlagen; das Wasser bleibt im Gefäß nicht stehen, sondern wird erneuert
• Reflex Reflexomat — Kompressorgesteuerte Druckhaltestation; wird in großen gewerblichen Anlagen und Fernwärmesystemen anstelle eines statischen Gefäßes eingesetzt
• Reflex Variomat — Pumpengesteuerte Druckhalte- und Entgasungsstation; verbindet die Druckhaltung mit der Wasserabscheidung

Bei Zilmet liegt das Unterscheidungsmerkmal im großen OEM-Volumen, das an Hersteller von Kombithermen und Paketgeräten geliefert wird, und darin, dass bei den Trinkwasserbaureihen eine austauschbare Membran auch in den kleinen Stufen Standard ist. Das 8- bis 12-Liter-Gefäß im Inneren vieler auf dem Markt erhältlicher Wandkessel ist eine solche OEM-Fertigung.

• Zilmet Cal-Pro — Standard-Ausdehnungsgefäß für geschlossene Heizkreise; EPDM-Membran, werkseitiger Vordruck typischerweise 1,5 bar
• Zilmet OEM-Pro — Kompakte Heizungsgefäße für Hersteller von Kombithermen und Paketgeräten; konzentriert sich auf den Bereich von 5 bis 12 Litern
• Zilmet Ultra-Pro — Flanschbaureihe mit austauschbarer Butylmembran für Trinkwasser und Druckerhöhungsanlagen; reicht von kleinen Stufen bis zu großen Volumen
• Zilmet Hydro-Pro — Membrandruckbehälter für Druckerhöhungsanlagen; Stufen ab 8 Litern
• Zilmet Inox-Pro — Trinkwassergefäß mit Edelstahlgehäuse; aggressives Wasser und hygienekritische Anwendungen
• Zilmet Solar-Pro — Hochtemperaturbaureihe für Solaranlagen; Membran mit Beständigkeit gegen Glykolgemische

Diese beiden Listen sind keine Rangfolge von Überlegenheit, sondern eine Landkarte des Angebotsumfangs. Der Vergleich ist mit den Gegenstücken in der Zeile durchzuführen, in die Ihre Anwendung fällt; Reflex N mit Zilmet Ultra-Pro zu vergleichen hieße, zwei Produkte unterschiedlicher Klassen nebeneinanderzustellen.

Ein Vergleich ist nur sinnvoll, wenn er innerhalb derselben Anwendungsklasse und anhand der Typenschildwerte erfolgt. Die folgende Liste fasst zusammen, wo die beiden Produktpaletten in ihren Heizungs- und Trinkwasserbereichen bei welchem Kriterium stehen. Da die genauen Katalogwerte je nach Baureihe und Volumenstufe variieren, sind die Zahlenangaben als Bereiche angegeben.

• Membran der Heizungsbaureihe — Bei beiden Marken EPDM; Dauerbetriebsgrenze typischerweise in der Größenordnung von 70 °C, Temperaturgrenze des Behälters im Bereich von 100 bis 120 °C
• Membran der Trinkwasserbaureihe — Bei beiden Marken Butyl; da die Gasdurchlässigkeit etwa um eine Größenordnung unter der von EPDM liegt, fällt der Vordruck langsam ab
• Austauschbarkeit der Membran — Reflex refix DE und Zilmet Ultra-Pro sind mit Flansch und austauschbar; bei den Heizungsbaureihen sind Reflex N und Zilmet Cal-Pro größtenteils mit fest eingespannter Membran ausgeführt
• Trinkwasserzertifikat — Beide Hersteller bieten bei ihren Trinkwasserbaureihen internationale Hygienezertifikate an; ob der Geltungsbereich des Zertifikats das gesamte Gefäß abdeckt, ist projektbezogen zu prüfen
• Maximaler Betriebsdruck — Auf der Heizungsseite sind PN 6 und PN 10 die verbreiteten Stufen; auf der Trinkwasserseite PN 10 und PN 16
• Gehäusebeschichtung — Bei beiden Marken in der Standardbaureihe lackierter Kohlenstoffstahl; ein Edelstahlgehäuse wird bei Zilmet mit Inox-Pro als eigene Baureihe angeboten
• Volumenbereich — Beide reichen von 8 Litern bis über 1000 Liter; bei Reflex erweitern kompressor- und pumpengesteuerte Stationen für große Anlagen die Produktpalette nach oben
• Anschlussdurchmesser — 3/4 Zoll bei kleinen Stufen, 1 Zoll bei mittleren Stufen, 1 1/2 Zoll oder Flansch DN 50 bis DN 65 bei großen Stufen
• Ersatzmembran — Bei Flanschbaureihen ist bei beiden Marken eine Ersatzmembran als Position erhältlich; entscheidend ist nicht die Marke, sondern der lokale Ersatzbestand der gewählten Baureihe
• Servicenetz in der Türkei — Beide Marken verfügen über eine Struktur autorisierter Distributoren; Lieferzeit und Verfügbarkeit von Ersatz variieren je nach Region

Das Fazit dieser Aufstellung ist eindeutig: Da beide Produktpaletten nach denselben Normen gefertigt werden, gibt es bei den einzelnen Kriterien keine deutliche technische Kluft. Der Unterschied zeigt sich in den Eigenschaften der konkret gewählten Baureihe und in der lokalen Verfügbarkeit von Ersatzteilen. Anders gesagt: Die richtige Frage lautet nicht, wie die Marke heißt, sondern welche Baureihe dieser Marke Ihrer Anwendung entspricht.

Das Volumen des Ausdehnungsgefäßes einer Heizungsanlage wird in Abhängigkeit vom Ausdehnungsvolumen des gesamten Wasservolumens der Anlage, von der Wasservorlage, vom Vordruck und vom Öffnungsdruck des Sicherheitsventils berechnet. Die einzig richtige Antwort auf die Frage, wie viele Liter das Ausdehnungsgefäß haben muss, ist die Formel, in die diese vier Werte eingehen; die Faustregel von 10 Prozent dient nur der Vorprüfung.

Verwendet wird die folgende Beziehung: Vn gleich Ve plus Vv mal pe plus 1 geteilt durch pe minus p0. Dabei ist Vn das Nennvolumen des Gefäßes, Ve das Ausdehnungsvolumen des Wassers, Vv die Wasservorlage, pe der Enddruck und p0 der Vordruck. Die Drücke sind Überdruckwerte in bar, und das „plus 1“ im Zähler dient dem Übergang auf den Absolutdruck.

Gehen wir ein Schritt-für-Schritt-Beispiel durch. In einem fünfgeschossigen Mehrfamilienhaus liegt der Heizraum im Keller, der oberste Heizkörper befindet sich 15 Meter über dem Kesselmanometer. Das gesamte Anlagenwasservolumen beträgt 1200 Liter, die Kessel-Vorlauftemperatur höchstens 80 °C, das Sicherheitsventil 3 bar. Der erste Schritt ist das Ausdehnungsvolumen. Da der Ausdehnungskoeffizient von Wasser von 10 °C auf 80 °C etwa 0,029 beträgt, ist Ve gleich 1200 mal 0,029 gleich 34,8 Liter.

Der zweite Schritt ist die Wasservorlage. Die Vorlage wird mit 0,5 Prozent des Anlagenvolumens und mindestens 3 Litern angesetzt: 1200 mal 0,005 gleich 6 Liter; da 6 Liter größer als 3 Liter sind, ist Vv gleich 6 Liter. Der dritte Schritt ist der Vordruck. Da die statische Höhe 15 Meter beträgt, ergibt sich 15 geteilt durch 10,2 gleich 1,47 bar; dazu kommen 0,3 bar Sicherheitszuschlag, und es ergibt sich p0 gleich 1,8 bar.

Der vierte Schritt ist der Enddruck. Da das Sicherheitsventil bei 3 bar liegt, wird der Enddruck 10 Prozent unter dem Öffnungsdruck des Ventils angesetzt: 3 mal 0,9 gleich 2,7 bar. Der fünfte Schritt ist die Lösung der Formel. Vn gleich 34,8 plus 6 mal 2,7 plus 1 geteilt durch 2,7 minus 1,8 gleich 40,8 mal 3,7 geteilt durch 0,9 gleich 40,8 mal 4,11 gleich 167,7 Liter.

Das Ergebnis beträgt 167,7 Liter, und der nächsthöhere Wert in den Standardstufen ist 200 Liter. In diesem Gebäude reicht ein 150-Liter-Gefäß nicht aus, und an den kältesten Tagen der Heizperiode tropft das Sicherheitsventil. Wird die Vorlauftemperatur im selben Gebäude auf 70 °C gesenkt, sinkt der Ausdehnungskoeffizient auf 0,023, Ve fällt auf 27,6 Liter, und das erforderliche Volumen beträgt ca. 138 Liter; dann genügen 150 Liter. Das ist ein unsichtbarer Gewinn beim Umstieg auf einen Brennwertkessel.

Die vollständige Darstellung der Berechnung, die Ermittlung des Anlagenwasservolumens und eine umfassende Untersuchung für verschiedene Temperaturszenarien werden in einem eigenen Ratgeber behandelt. (Details: Berechnung des Ausdehnungsgefäßes) Auch für die Schritt-für-Schritt-Darstellung der Frage, wie ein Ausdehnungsgefäß ausgewählt wird, gibt es eine eigene Quelle. (Details: Wie wählt man ein Ausdehnungsgefäß aus? Wo kommen Gefäße mit 24, 50, 100, 200 und 500 Litern zum Einsatz?)

Auf der Seite der Druckerhöhungsanlage wird das Behältervolumen danach bestimmt, wie oft pro Stunde die Pumpe anlaufen und wieder stehen bleiben darf. Bei drehzahlkonstanten Druckerhöhungsanlagen ermüden Motorwicklung und Schütz oberhalb von 15 bis 20 Anläufen pro Stunde schnell; diese Grenze bestimmt das Behältervolumen unmittelbar. Bei Druckerhöhungsanlagen mit Frequenzumrichter genügt dagegen ein sehr kleines Gefäß, weil die Pumpe durchgehend läuft.

Bei einer drehzahlkonstanten Anlage wird eine zweistufige Berechnung verwendet. Im ersten Schritt wird das nutzbare Wasservolumen ermittelt: Vu gleich Q mal T geteilt durch 4. Dabei ist Q der Pumpenvolumenstrom und T die aus der zulässigen Anlaufzahl abgeleitete Zykluszeit. Im zweiten Schritt wird das Nennvolumen des Gefäßes ermittelt: Vt gleich Vu mal pmax plus 1 geteilt durch pmax minus pmin.

Gehen wir ein Beispiel durch. Eine drehzahlkonstante Druckerhöhungsanlage mit einem Volumenstrom von 6 m3/h, also 100 Litern pro Minute, soll mit höchstens 20 Anläufen pro Stunde betrieben werden. Die Zykluszeit beträgt 60 geteilt durch 20 gleich 3 Minuten. Das nutzbare Volumen ergibt sich zu Vu gleich 100 mal 3 geteilt durch 4 gleich 75 Liter.

Nun kommt das Druckband ins Spiel. Die Pumpe soll bei 3,0 bar zuschalten und bei 4,5 bar abschalten. Das Nennvolumen des Gefäßes ist Vt gleich 75 mal 4,5 plus 1 geteilt durch 4,5 minus 3,0 gleich 75 mal 5,5 geteilt durch 1,5 gleich 75 mal 3,67 gleich 275 Liter. In den Standardstufen ist der nächsthöhere Wert 300 Liter.

Wäre dieselbe Druckerhöhungsanlage mit Frequenzumrichter ausgestattet, sähe das Bild anders aus. In einem drehzahlvariablen System dient das Gefäß nur dazu, kleine Leckagevolumenströme abzudecken und Druckschwankungen zu glätten; bei einem System mit 6 m3/h genügt ein Gefäß von 18 bis 24 Litern. Der Weg von 275 Litern auf 24 Liter spart im Heizraum Fläche und Montageaufwand. Die weiteren Vorteile der Frequenzregelung und die Auswahlkriterien für Druckerhöhungsanlagen werden in einem eigenen Ratgeber behandelt. (Details: Welche sind die besten Marken für Druckerhöhungsanlagen? Grundfos, Wilo, DAB, Lowara, Etna und Sumak im Vergleich)

Ein Hinweis ist nötig: Ein kleines Gefäß wird nicht ohne einen Regelalgorithmus eingesetzt, der die Anlaufzahl überwacht. Fällt der Frequenzumrichter aus und fällt das System auf konstante Drehzahl zurück, bedeutet ein 24-Liter-Gefäß mehr als 60 Anläufe pro Stunde, und der Motor brennt innerhalb weniger Wochen durch. Auf der Schaltschrankseite ist für dieses Szenario ein Alarm zur Begrenzung der Anlaufzahl zu definieren. Für Druckerhöhungssysteme und Pumpengruppen können Sie sich unsere Produktgruppe ansehen. (Details: Pumpensysteme)

Die Antwort auf die Frage, wie viel bar Vordruck ein Ausdehnungsgefäß haben muss, ergibt sich je nach Anwendung aus zwei verschiedenen Regeln. In Heizkreisen wird der Vordruck ermittelt, indem zum bar-Äquivalent der statischen Höhe von der Anschlussstelle des Gefäßes bis zum höchsten Heizkörper 0,3 bar addiert werden. In Leitungen von Druckerhöhungsanlagen wird der Vordruck dagegen 0,2 bar niedriger als der Einschaltdruck der Pumpe eingestellt.

Der werkseitige Vordruck liegt bei den meisten Baureihen bei ca. 1,5 bar, und dieser Wert dient nur dem Transport. Der häufigste Fehler, dem wir vor Ort begegnen, ist, dass das Gefäß so montiert wird, wie es aus dem Karton kommt. Im fünfgeschossigen Gebäude unseres Heizungsbeispiels beträgt der richtige Vordruck 1,8 bar; ein auf 1,5 bar belassenes Gefäß macht etwa ein Viertel seines Nennvolumens unbrauchbar und lässt das Sicherheitsventil zu früh öffnen.

Die Einstellung erfolgt in vier Schritten und wird durchgeführt, solange das Gefäß von der Wasserseite getrennt ist. Der erste Schritt besteht darin, die Absperrarmatur zwischen Gefäß und Anlage zu schließen und die Wasserseite über den Entleerungshahn am Gefäßboden vollständig zu entleeren. Der zweite Schritt besteht darin, die Ventilkappe auf der Gasseite des Gefäßes zu öffnen und den aktuellen Vordruck mit einem digitalen oder präzisen analogen Manometer abzulesen. Der dritte Schritt besteht darin, das Gefäß entsprechend dem berechneten Wert mit einem Kompressor zu befüllen oder über das Ventil Gas abzulassen. Der vierte Schritt besteht darin, die Absperrarmatur zu öffnen und die Anlage im kalten Zustand auf den Solldruck aufzufüllen.

Bei der Messung verfälschen zwei Details das Ergebnis. Erstens: Eine Messung, die ohne Entleerung der Wasserseite erfolgt, zeigt nicht den tatsächlichen Vordruck, sondern die Rückwirkung des Anlagendrucks auf die Membran. Zweitens: Das Messgerät lässt bei Gefäßen mit kleinem Volumen am Ventil Gas entweichen; bei einem 8-Liter-Gefäß können drei Messungen hintereinander den Vordruck um 0,2 bar senken. Der Vordruck ist mindestens einmal pro Jahr bei kalter Anlage zu prüfen.

Die Prüfhäufigkeit richtet sich nach dem Membrantyp. Bei Trinkwassergefäßen mit Butylmembran ist der jährliche Verlust gering, und eine Prüfung einmal im Jahr genügt. Bei Gefäßen mit EPDM-Membran und hoher Zyklenzahl ist der Verlust schneller. Bei einem Gefäß, dessen Vordruck bei zwei Messungen um denselben Betrag abfällt, kann die Membran durchstoßen sein; die Diagnose ist sicher, wenn am Ventil statt Gas Wasser austritt.

Die Garantiedauer eines Ausdehnungsgefäßes liegt auf dem Markt typischerweise im Bereich von 2 bis 5 Jahren, und ihr Umfang hängt weniger von der Marke als von den Montagebedingungen ab. Garantien knüpfen sich nahezu ausnahmslos an drei Bedingungen: dass der Vordruck korrekt eingestellt wurde, dass das Gefäß innerhalb der zulässigen Temperatur- und Druckgrenzen betrieben wurde und dass die Wasserqualität den Vorgaben des Herstellers entspricht.

Wichtiger als die Garantiedauer ist als Kriterium die Verfügbarkeit von Ersatzmembranen. Die physische Lebensdauer eines Ausdehnungsgefäßes liegt in der Größenordnung von 10 bis 15 Jahren, die Lebensdauer der Membran je nach Betriebsintensität bei 5 bis 10 Jahren. Bei einem Gefäß mit Flansch verdoppelt sich die Lebensdauer durch den Membranwechsel; bei einem Gefäß, für das kein Ersatz zu bekommen ist, entsprechen die Austauschkosten den Kosten eines neuen Gefäßes.

Beurteilen Sie die Verfügbarkeit von Ersatz anhand dieser drei Fragen. Erstens: Ist die Baureihe noch in Produktion, und seit wie vielen Jahren steht sie im Katalog? Zweitens: Ist die Ersatzmembran als eigene Lagerposition kodiert, oder wird sie nur auf Anfrage geliefert? Drittens: Für welche Volumen hält der lokale Distributor Membranen im Regalbestand vor? Die Antwort auf die dritte Frage ist meist von der Marke unabhängig und variiert je nach Region.

Die Wasserqualität ist der am meisten diskutierte Punkt beim Garantieumfang. In geschlossenen Heizkreisen lässt Wasser mit hoher Leitfähigkeit, Sauerstoffgehalt und Magnetitbelastung sowohl die Membran als auch das Gehäuse rasch altern. Der Einbau eines magnetischen Schlammabscheiders und eines Mikroblasenabscheiders in den Kreis ist im Hinblick auf die Lebensdauer des Gefäßes unmittelbar eine Investition. Wir beobachten vor Ort, dass sich die Lebensdauer der Membran in Kreisen mit durchgeführter Wasseraufbereitung der Anlage deutlich verlängert.

Bei der Bewertung der Kostenpositionen sind das Gefäß selbst, die Sicherheitsgruppe mit Montagekonsole oder Fuß, Absperrarmatur und Entleerungshahn, der Arbeitsaufwand für die Vordruckeinstellung und die jährliche Prüfung gemeinsam zu betrachten. Für Armaturen und Bauteile der Sicherheitsgruppe können Sie sich unsere Produktgruppe ansehen. (Details: Ventile & Armaturen)

Das klare Urteil auf die Frage „Reflex oder Zilmet?“ hängt von der Anwendung ab und wird nicht aus dem Markennamen, sondern aus den Eigenschaften der Baureihe abgeleitet. Die folgenden Urteile beruhen auf Praxiserfahrung und Typenschildwerten; jede Zeile ist für sich allein lesbar.

• Wohnungs-Kombitherme und kleiner Kesselkreis, bis 50 Liter — Ein Standard-Heizungsgefäß mit fest eingespannter EPDM-Membran genügt; die Standard-Heizungsbaureihe beider Marken erfüllt diese Aufgabe, die Wahl bestimmen Lieferzeit und PN-Eignung
• Heizraum eines Mehrfamilienhauses und einer Wohnanlage, 100 bis 500 Liter — Bevorzugen Sie die Baureihe mit Zugang zur Flanschmembran; ein 300-Liter-Gefäß aus dem Heizraum zu schaffen ist ein um ein Vielfaches teurerer Arbeitsaufwand als ein Membranwechsel
• Hochhaus und Fernwärme, über 1000 Liter — Statt eines statischen Gefäßes ist eine Druckhaltestation zu erwägen; Reflex Reflexomat bietet eine kompressorgesteuerte, Reflex Variomat eine pumpengesteuerte Lösung, und in diesem Bereich ist die Reflex-Produktpalette tiefer
• Trinkwasser und Druckerhöhungsanlage — Eine Baureihe mit Butylmembran, austauschbar und mit Trinkwasserzertifikat ist zwingend; Reflex refix DE und Zilmet Ultra-Pro entsprechen dieser Definition, Heizungsbaureihen werden in dieser Leitung keinesfalls eingesetzt
• Aggressives Wasser, Küstenregion, hygienekritische Anlage — Es ist eine Baureihe mit Edelstahlgehäuse zu wählen; Zilmet Inox-Pro erfüllt diesen Bedarf unmittelbar, alternativ kommen Trinkwasserbaureihen mit Edelstahlgehäuse in Betracht
• Solaranlage — Eine Spezialbaureihe, die der Stillstandstemperatur der Kollektoren standhält, ist Pflicht; ein Standard-Heizungsgefäß verliert in dieser Anwendung innerhalb weniger Sommer seine Membran
• Hersteller von Kombithermen und Paketgeräten — Kompakte OEM-Gefäße sind auf diesen Bedarf ausgerichtet; Zilmet OEM-Pro ist in diesem Bereich weit verbreitet
• Druckerhöhungsanlage mit Frequenzumrichter — Ein kleines Gefäß mit Butylmembran von 8 bis 24 Litern genügt; ein großes Gefäß bringt weder Nutzen noch Schaden, es fügt nur eine Platz- und Kostenposition hinzu

Zusammenfassend ist beide Produktpaletten in ihrer Klasse leistungsfähig, und der Unterschied zwischen ihnen fällt klein aus gegenüber dem Unterschied, den die Wahl eines Gefäßes der falschen Klasse verursacht. Treffen Sie Ihre Entscheidung in der Reihenfolge erst Klasse, dann Baureihe, zuletzt Marke.

Pomeka Mekanik liefert diese Marken nicht; dieser Ratgeber ist keine Verkaufsempfehlung, sondern eine neutrale ingenieurtechnische Bewertung. Innerhalb der geführten Produktpalette finden sich die Gegenstücke auf der Seite der Ausdehnungs- und Sicherheitsgruppen bei den Marken Caleffi und Watts; beide bieten Produkte europäischer Herkunft, die derselben Normenfamilie unterliegen.

Bei Caleffi gibt es Komponenten, die die Sicherheitskette geschlossener Heizkreise bilden. Kesselsicherheitsgruppen, die Sicherheitsventil, automatische Nachspeisung, Manometer und Absperrarmatur in einem Gehäuse vereinen, bilden den Rahmen, der für den Betrieb des Ausdehnungsgefäßes erforderlich ist. In derselben Produktpalette finden sich der Mikroblasenabscheider Caleffi DISCAL und der magnetische Schlammabscheider Caleffi DIRTMAG; da diese beiden Komponenten Gas und Magnetit aus dem Kreis entfernen, verlängern sie die Lebensdauer der Membran unmittelbar.

Bei Watts stehen dagegen die Komponenten des Druckmanagements im Vordergrund. Druckminderer, die in Gebieten mit hohem Netzdruck am Installationseingang eingesetzt werden, bestimmen sowohl die PN-Klasse des Gefäßes als auch die Lebensdauer der Armaturen. Die Palette der Druckminderer und Sicherheitsventile von Watts ist Teil eines Ganzen, das in der Trinkwasserleitung zusammen mit dem Ausdehnungsgefäß arbeitet. Die Auswahl des Druckminderers ist für sich genommen Gegenstand einer eigenen Berechnung. (Details: Wie wählt man einen Honeywell/Resideo Druckminderer aus?)

Die praktische Bedeutung dieses Ansatzes ist: Selbst wenn sich in einem Projekt die Marke des Ausdehnungsgefäßes ändert, wird die Sicherheitskette nach derselben Logik aufgebaut. Ein richtig dimensioniertes Gefäß erreicht die erwartete Lebensdauer nicht, wenn es zusammen mit einem falsch eingestellten Sicherheitsventil oder einem fehlenden Luftabscheider arbeitet. Die vollständige Liste der geführten Marken finden Sie auf einer eigenen Seite. (Details: unsere Markenseite)

Auch die Pumpenseite des Heizkreises gehört zu diesem Ganzen; eine falsch gewählte Umwälzpumpe erzeugt im Kreis Druckschwankungen und lässt die Membran unnötig arbeiten. (Details: Wie wählt man eine Umwälzpumpe aus? Was bedeuten 25/4, 25/6, 25/8?) In Fußbodenheizkreisen verkleinert dagegen das niedrige Temperaturregime das Ausdehnungsvolumen und lässt die Gefäßstufe um eine Stufe sinken. (Details: Wie funktioniert eine Fußbodenheizung? Auswahl von Verteiler, Pumpe und Thermostat)