Was ist ein Sicherheitsventil? Wo werden Sicherheitsventile mit 3 bar, 6 bar und 10 bar eingesetzt?

Das Sicherheitsventil ist eine federbelastete Sicherheitsarmatur, die in einem System, dessen Druck den Einstellwert überschreitet, automatisch öffnet und das Fördermedium in die Atmosphäre oder in die Abblaseleitung ablässt. Der Grundaufbau besteht aus einer Feder, einem Ventilteller und einem Gehäuse; die Feder presst den Teller auf die Dichtfläche und hält das Ventil geschlossen. Der Anlagendruck wirkt auf die Fläche unterhalb des Tellers, und sobald diese Kraft die Federkraft übersteigt, hebt der Teller ab und das Medium strömt aus.

Die Funktion wird durch drei Schwellenwerte beschrieben. Der Einstelldruck ist der Druck, bei dem das Ventil zu öffnen beginnt; in Heizungssystemen wird er üblicherweise auf 3 bar eingestellt. Der Öffnungsdruck ist der Punkt, an dem der Teller erstmals leicht abhebt und der erste Tropfen austritt. Der Vollöffnungsdruck schließlich ist der Druck, bei dem der Teller vollständig abgehoben ist und das Ventil seinen Nennabblasevolumenstrom liefert; er liegt etwa 10 Prozent über dem Einstellwert. Ein auf 3 bar eingestelltes Ventil öffnet in der Praxis bei ca. 3,3 bar vollständig.

Auch das Schließen ist eine eigene Schwelle. Fällt der Druck, schließt das Ventil nicht sofort, sondern setzt sich erst wieder auf, wenn der Druck etwa 10-20 Prozent darunter liegt. Dies wird als Schließhysterese bezeichnet. Ein auf 3 bar eingestelltes Ventil schließt bei ca. 2,4-2,7 bar vollständig. Dieses Verhalten ist konstruktiv gewollt; es verhindert, dass das Ventil knapp unter dem Einstellwert ständig öffnet und schließt und dabei die Dichtfläche beansprucht. Heizungs- und Installationsarmaturen finden Sie in unserer Produktgruppe. (Details: Ventile & Armaturen)

Das Sicherheitsventil ist die letzte Sicherheitsbarriere, die den durch die Wärmeausdehnung des Wassers entstehenden Überdruck in einem geschlossenen Kreis begrenzt. Wasser ist ein inkompressibles Fördermedium; Wasser, das von 10 °C auf 90 °C erwärmt wird, vergrößert sein Volumen um ca. 3,5 Prozent. In einem geschlossenen Kreis mit 200 Litern bedeutet das eine Volumenzunahme von ca. 7 Litern, und dieser Überschuss muss irgendwohin.

Unter normalen Bedingungen nimmt das Ausdehnungsgefäß diese Ausdehnung auf. Die Membran des Gefäßes nimmt das überschüssige Wasser auf, das Gaspolster wird komprimiert, und der Druck bleibt unter Kontrolle. Platzt die Membran jedoch, geht der Vordruck des Gefäßes verloren oder ist das Gefäß falsch dimensioniert, hat das sich ausdehnende Wasser keinen Platz mehr. In diesem Fall steigt der Druck während der Aufheizzeit annähernd linear an und kann innerhalb weniger Minuten Werte von 6-8 bar erreichen.

An dieser Stelle schaltet sich das Sicherheitsventil ein. Das auf 3 bar eingestellte Ventil begrenzt den Druck auf ca. 3,3 bar und verhindert durch Ablassen des überschüssigen Wassers, dass der Auslegungsdruck von Heizkessel, Warmwasserspeicher und Rohrleitungen überschritten wird. Das Funktionsprinzip des Ausdehnungsgefäßes und die korrekte Einstellung seines Vordrucks sind die erste Voraussetzung dafür, dass das Sicherheitsventil nicht unnötig öffnet. Informationen zur Berechnung des Ausdehnungsgefäßes finden Sie in unserem Ratgeber. (Details: Berechnung des Ausdehnungsgefäßes)

Sicherheitsventil und Ausdehnungsgefäß ersetzen einander nicht; sie übernehmen unterschiedliche Aufgaben. Das Ausdehnungsgefäß nimmt im Normalbetrieb die Ausdehnung auf und hält den Druck im Bereich von 1-2,5 bar. Das Sicherheitsventil dagegen greift nur im Ausnahmefall ein, also wenn das Gefäß nicht ausreicht oder eine andere Störung vorliegt. In einer gesunden Anlage bleibt das Sicherheitsventil jahrelang geschlossen; öffnet es ständig, ist das ein Zeichen für ein Problem in der Anlage, das behoben werden muss.

Das 3-bar-Sicherheitsventil ist der Standardeinstellwert für Kombithermen, Warmwasserspeicher und geschlossene Heizkreise in Wohngebäuden. Dieser Wert ist nicht willkürlich: Heizkessel, Warmwasserspeicher und Plattenheizkörper für Wohngebäude werden typischerweise für einen Auslegungsdruck von 3 bar gefertigt. Die Einstellung des Ventils auf 3 bar stellt sicher, dass die Anlage diese Auslegungsgrenze unter keinen Umständen überschreitet.

Bei der Kombitherme ist das 3-bar-Ventil meist werkseitig im Gerät montiert. Das Manometer der Kombitherme zeigt im Normalbetrieb 1,0-1,5 bar an; mit zunehmender Erwärmung des Wassers steigt der Druck auf 1,8-2,2 bar, und das Ausdehnungsgefäß nimmt dies auf. Steigt der Druck bis auf 3 bar, öffnet das Ventil und gibt das überschüssige Wasser über das Abblaserohr unter dem Gerät nach außen ab. Zu häufig auftretenden Druck- und Aufheizproblemen bei der Kombitherme finden Sie Informationen in unserem Ratgeber. (Details: Heizkörper werden nicht warm: Kann die Umwälzpumpe die Ursache sein?)

Beim Warmwasserspeicher ist das 3-bar-Ventil aus einem eigenen Sicherheitsgrund vorhanden. Das Wasser im Speicher dehnt sich beim Erwärmen aus, und ist netzseitig ein Rückschlagventil eingebaut, kann diese Ausdehnung nicht zurückweichen; der Druck baut sich im Speicher auf. Deshalb wird am Speichereingang eine 3-bar-Sicherheitsgruppe installiert. Zum Funktionsprinzip des Speichers und zu den Unterschieden bei der Rohrwendel finden Sie Informationen in unserem Ratgeber. (Details: Was ist ein Warmwasserspeicher? Unterschiede zwischen Speichern mit einer Rohrwendel, mit zwei Rohrwendeln und Elektro-Warmwasserspeichern)

Bei der Auswahl eines 3-bar-Ventils muss der Durchmesser zur Anlagenleistung passen. Für Kombithermen im Wohnbereich und Speicher bis 200 Liter genügt typischerweise ein Ventil mit 1/2 Zoll, also DN 15. Bei Speichern zwischen 200 und 500 Litern und bei Heizkesselgruppen über 50 kW geht man auf 3/4 Zoll DN 20 über. Ist der Einstellwert des Ventils korrekt, der Durchmesser aber zu klein, reicht der Abblasevolumenstrom nicht aus, und der Druck steigt selbst bei geöffnetem Ventil weiter an.

Das 6-bar-Sicherheitsventil wird in Zentralheizungsanlagen hoher Gebäude und in ausgedehnten Kreisen mit großer statischer Höhe eingesetzt. In einem mehrgeschossigen Gebäude muss der Heizraum auf der untersten Höhenlage den statischen Druck der darüberliegenden Wassersäule tragen; dieser statische Druck kann allein schon über 3 bar liegen. In diesem Fall öffnet ein auf 3 bar eingestelltes Ventil bereits, bevor die Anlage überhaupt warm wird.

Der statische Druck lässt sich einfach berechnen. Jeder Meter Wassersäule ergibt etwa 1 bar je 10,2 m. Liegt der Heizraum im Keller und der oberste Heizkörper 40 Meter höher, beträgt die statische Höhe 40 Meter, was 40 geteilt durch 10,2 gleich ca. 3,9 bar entspricht. In diesem Gebäude muss der Anlagendruck im kalten Zustand im Heizraum über 4 bar liegen; ein 3-bar-Ventil kann daher nicht verwendet werden, der Einstellwert wird auf 6 bar angehoben.

Für die Wahl von 6 bar gilt folgende Regel: Der Einstelldruck muss über der Summe aus höchstem statischem Druck und Betriebsschwankung liegen, aber unter dem Auslegungsdruck des schwächsten Bauteils der Anlage. In Gebäuden mit 12-15 Geschossen erreicht der statische Druck 4-4,5 bar; kommt noch der Ausdehnungszuschlag beim Aufheizen hinzu, ist eine Einstellung auf 6 bar sinnvoll. In diesen Anlagen müssen Heizkessel, Warmwasserspeicher und Heizkörper zwingend einen Auslegungsdruck von 6 bar oder mehr haben.

In 6-bar-Anlagen ist das Sicherheitsventil meist Bestandteil einer Sicherheitsgruppe. Die Gruppe enthält zusätzlich zum Ventil ein Manometer und einen automatischen Entlüfter und wird am Heizkesselaustritt oder oberhalb der hydraulischen Weiche montiert. In hohen Gebäuden wird zudem geschossweise ein Druckminderer eingesetzt, um den Netzdruck der oberen Geschosse unter Kontrolle zu halten; wie die Einstellung des Druckminderers bestimmt wird, finden Sie in unserem Ratgeber. (Details: Auf wie viel bar den Druckminderer einstellen? Ratgeber für Haus und Gebäude)

Das 10-bar-Sicherheitsventil wird in Druckerhöhungsanlagen, in Betriebswasserleitungen im geschlossenen Kreislauf und in industriellen Anlagen eingesetzt, die mit hohem Druck arbeiten. Eine Druckerhöhungsanlage addiert zum Netz- oder Behälterdruck ihre eigene Förderhöhe; in einem mehrgeschossigen Gebäude kann der Ausgangsdruck der Druckerhöhungsanlage 6-8 bar erreichen. Ein 3-bar- oder 6-bar-Ventil würde in dieser Leitung im Normalbetrieb öffnen und ständig Wasser ablassen, deshalb ist ein 10-bar-Ventil erforderlich.

Im Kreis der Druckerhöhungsanlage hat das Sicherheitsventil die Aufgabe, die Leitung zu schützen, wenn der Druckschalter der Pumpe ausfällt und die Pumpe nicht abschaltet oder wenn die Membran des Druckbehälters platzt. Bei einer Druckerhöhungsanlage mit einem Ausgangsdruck von beispielsweise 6 bar verhindert das 10-bar-Ventil bei hängendem Druckschalter, dass die Pumpe die Leitung über 10 bar hinaus belastet. Zum Zusammenhang zwischen Druckeinstellung der Druckerhöhungsanlage und Ausdehnungsgefäß finden Sie Informationen in unserem Ratgeber. (Details: Druckerhöhungsanlage: Wie viel bar Luftdruck muss das Ausdehnungsgefäß haben?)

Auch in geschlossenen Kühl- und Prozessleitungen sind 10-bar-Ventile verbreitet. In diesen Systemen kann der Betriebsdruck im Bereich von 4-6 bar liegen, und der Auslegungsdruck der Ausrüstung beträgt 10 bar. Der Einstellwert wird mindestens 1-1,5 bar über dem Betriebsdruck und unter dem Auslegungsdruck der Ausrüstung gewählt; so öffnet das Ventil bei normalen Schwankungen nicht, schützt aber bei einem echten Überdruck. Zur Auswahl von Druckerhöhungsanlagen und Pumpengruppen finden Sie Informationen in unserer Produktgruppe. (Details: Pumpensysteme)

Bei 10-bar-Leitungen ist die Auslegung der Abblaseleitung noch kritischer. Ein Ventil, das bei hohem Druck öffnet, erzeugt beim Abblasen einen schnellen und kräftigen Strahl; das Abblaserohr muss so befestigt sein, dass es diese Rückstoßkraft aufnimmt, und an eine sichere Stelle geführt werden, an der keine Spritzgefahr besteht. In diesen Leitungen darf das Abblaserohr nicht kleiner als der Ventildurchmesser gewählt werden.

Der Einstelldruck des Sicherheitsventils wird zwischen dem höchsten Betriebsdruck der Anlage und dem Auslegungsdruck des schwächsten Bauteils in der Anlage gewählt. Die Regel lässt sich in zwei Ungleichungen zusammenfassen: Der Einstelldruck muss mindestens ca. 10 Prozent über dem Betriebsdruck liegen, und der Einstelldruck muss unter dem Auslegungsdruck des schwächsten Bauteils liegen. Jede Wahl außerhalb dieses Bereichs führt entweder zu unnötigem Öffnen oder zu unzureichendem Schutz.

• Kombitherme und Heizkreis im Wohngebäude – Betriebsdruck: 1-2,2 bar; Einstelldruck: 3 bar; Auslegungsdruck der Ausrüstung typischerweise 3 bar
• Warmwasserspeicher (Wohngebäude) – Betriebsdruck: Netzdruck 2-4 bar; Einstelldruck: 3 bar (am Speichereingang); Auslegungsdruck emaillierter Warmwasserspeicher 3-6 bar
• Zentralheizung in hohen Gebäuden – Betriebsdruck: einschließlich statischem Druck von 4-4,5 bar; Einstelldruck: 6 bar; Auslegungsdruck der Ausrüstung 6 bar und darüber
• Kühlung im geschlossenen Kreislauf / Prozess – Betriebsdruck: 4-6 bar; Einstelldruck: 8-10 bar; Auslegungsdruck der Ausrüstung 10 bar
• Druckerhöhungsanlage und Betriebswasserleitung – Betriebsdruck: 6-8 bar; Einstelldruck: 10 bar; Auslegungsdruck von Rohr und Armatur 10 bar und darüber

Die Untergrenze des Bereichs dient dazu, unnötiges Öffnen zu vermeiden. Wird der Einstelldruck zu nah am Betriebsdruck gewählt, öffnet das Ventil schon bei normalen Aufheizschwankungen, und die Anlage verliert ständig Wasser. Jeder Wasserverlust bringt mit dem Nachspeisewasser neuen Sauerstoff und Kalk in den Kreis; das führt zu Korrosion und Geräuschproblemen. Deshalb muss der Einstellwert mindestens 0,5-1 bar über dem maximalen Betriebsdruck liegen.

Die Obergrenze des Bereichs dient dazu, dass der Schutz sinnvoll bleibt. Wird der Einstelldruck gleich dem Auslegungsdruck des schwächsten Bauteils oder darüber gewählt, ist die Ausrüstung bereits beschädigt, wenn das Ventil öffnet. Gibt es in der Anlage auch nur ein einziges Bauteil mit einem Auslegungsdruck von 3 bar, wird das Ventil des gesamten Kreises auf 3 bar eingestellt; das schwächste Glied bestimmt den Einstellwert. Zu den allgemeinen Kriterien für die Auswahl von Ventilen und Armaturen finden Sie Informationen in unserem Ratgeber. (Details: Motorventil-Ratgeber)

Der Durchmesser des Sicherheitsventils wird nach dem Volumenstrom gewählt, den das Ventil ablassen muss; bei Heizungssystemen wird dieser Volumenstrom aus der Heizkesselleistung abgeleitet. Die Grundüberlegung lautet: Das Ventil muss im ungünstigsten Fall, in dem die gesamte vom Heizkessel erzeugte Wärme Dampf bildet, den dabei entstehenden Volumenstrom sicher ablassen können. Die Durchmesserwahl ist daher nicht unabhängig vom Einstelldruck; Heizkesselleistung, Einstelldruck und Ventilbeiwert werden gemeinsam betrachtet.

Bei Heizkesseln für Wohngebäude und kleine Gewerbeanlagen beruht die Faustregel auf dem Leistungsbereich. Bei Heizkesselgruppen bis 50 kW wird ein Ventil DN 15, also 1/2 Zoll, verwendet. Bei Heizkesseln zwischen 50 und 100 kW wird DN 20, also 3/4 Zoll, gewählt, zwischen 100 und 250 kW ein Ventil DN 25, also 1 Zoll. Diese Werte sind typisch und können je nach Baureihe abweichen; sie müssen anhand der Kapazitätstabelle des Herstellers überprüft werden. Der kritische Punkt bei der Durchmesserwahl ist, dass der Ventilaustritt niemals kleiner als der Ventileingang sein darf.

Zur Kontrolle des Abblasevolumenstroms wird ein vereinfachtes Verfahren verwendet. Der in einem Heizkessel mögliche Dampfmassenstrom wird näherungsweise als Heizkesselleistung geteilt durch 0,6 kg/h angesetzt; für einen Heizkessel mit 100 kW ist also ein Dampfmassenstrom von ca. 167 kg/h zu erwarten. Das Ventil muss diesen Volumenstrom beim Einstelldruck ablassen können. Die Ventilhersteller geben für jeden Durchmesser und jeden Einstelldruck eine Tabelle der Abblaseleistung an, und die Auswahl erfolgt anhand dieser Tabelle.

Ein zu klein gewählter Durchmesser ist einer der gefährlichsten Fehler. Ist der Einstelldruck korrekt, der Durchmesser aber zu klein, öffnet das Ventil zwar, kann durch den freigegebenen Querschnitt aber nicht genügend Fördermedium ablassen; die Folge ist, dass der Druck selbst bei vollständig geöffnetem Ventil weiter ansteigt. In diesem Fall bietet das Ventil nicht den angestrebten Schutz. Deshalb muss der Durchmesser stets anhand des Abblasevolumenstroms im ungünstigsten Fall überprüft werden. Zu den Unterschieden beim Auslegungsdruck bei der Auswahl emaillierter und Edelstahl-Warmwasserspeicher finden Sie Informationen in unserem Ratgeber. (Details: Emaillierter oder Edelstahl-Warmwasserspeicher? Welcher hält länger?)

Die Abblaseleitung des Sicherheitsventils ist die Leitung, die das beim Öffnen abgelassene Medium ohne Gegendruck und sichtbar an eine sichere Stelle führt. Die allgemeinen Anforderungen an Sicherheitsventile sind in der Norm TS EN ISO 4126 festgelegt, und diese Norm verlangt, dass die Abblaseleitung die Abblaseleistung des Ventils nicht einschränkt. Eine falsch installierte Abblaseleitung macht selbst ein richtig ausgewähltes Ventil funktionsunfähig.

Die erste Regel der Abblaseleitung betrifft den Durchmesser. Das Abblaserohr darf niemals kleiner als der Ventilaustrittsdurchmesser sein; idealerweise wird es eine Stufe größer gewählt. Wird der Rohrdurchmesser verkleinert, entsteht in der Leitung Gegendruck, der das Öffnungsverhalten des Ventils stört und den Abblasevolumenstrom verringert. Zwischen Ventil und Abblaserohr dürfen unter keinen Umständen Absperrarmaturen, Rückschlagventile oder drosselbare Armaturen eingebaut werden; jedes Element, das den Ventilaustritt verschließt, hebt die Sicherheitsfunktion auf.

Die zweite Regel betrifft Sichtbarkeit und Sicherheit. Das Abblaseende wird an eine Stelle geführt, an der das austretende Wasser oder der austretende Dampf niemanden gefährdet, das Abblasen aber sichtbar bemerkt wird; in der Regel wird es mit Luftspalt auf einen Trichter oder einen offenen Abfluss geführt. Ein dichter Direktanschluss des Abblaseendes an einen Abfluss ist verboten, weil dadurch die Gefahr des Rücksaugens (Rücksiphonage) entsteht und nicht erkennbar ist, dass das Ventil geöffnet hat. Das Abblaserohr unter der Kombitherme endet deshalb an einer sichtbaren Stelle.

Die dritte Regel betrifft Länge und Gefälle. Das Abblaserohr sollte möglichst kurz und direkt sein, stetig mit Gefälle nach unten verlaufen und keinen Siphon in Gegenrichtung und keine Wassertasche bilden. Wasser, das sich in einer Leitung mit Wassertasche ansammelt, kann im Winter gefrieren und die Leitung verstopfen, sodass das Medium beim Öffnen des Ventils nirgendwohin abfließen kann. Ist eine lange Abblaseleitung mit vielen Bögen erforderlich, wird der Durchmesser vergrößert, um den Gegendruck zu begrenzen. Installationsbauteile und Anschlusselemente finden Sie in unserer Produktgruppe. (Details: Installationstechnik)

Die in Heizungs- und Wasserinstallationen eingesetzten Sicherheitsventile sind im Wesentlichen federbelastete Ventile; die Bezeichnung „Membran-“ beschreibt meist einen durch eine Membran vom Medium getrennten Federmechanismus. Beim klassischen offenen Federventil steht die Feder in direktem Kontakt mit dem Medium; beim Membrantyp dagegen trennt eine flexible Membran die Feder vom Medium und schützt sie vor Korrosion. In den meisten Heizkreisen von Wohngebäuden wird der Membrantyp bevorzugt.

Die Auswahl erfolgt nach Art und Temperatur des Mediums. In sauberem Heizungswasser im geschlossenen Kreis ist das Membranventil langlebig, weil Feder und Mechanismus vor dem Kalk- und Magnetitgehalt des Heizungswassers geschützt sind. In Dampfleitungen und bei hohen Temperaturen werden dagegen offene Vollhub-Federventile eingesetzt, da diese Bauarten besser für hohe Abblasevolumenströme und hohe Temperaturen geeignet sind.

Auch der Werkstoff ist ein Entscheidungskriterium. In Heizkreisen von Wohn- und Gewerbegebäuden sind Ventile mit Messinggehäuse verbreitet; bei aggressivem Wasser oder hoher Temperatur wird ein Gehäuse aus Bronze oder Edelstahl bevorzugt. Der Werkstoff von Membran und Dichtung wird passend zur Mediumstemperatur gewählt; Standarddichtungen aus EPDM liegen typischerweise bei einer Grenze von 110-120 °C, und für Heißwasser- und Dampfleitungen sind andere Elastomere erforderlich. Zur Produktfamilie der Sicherheitsventile finden Sie Informationen auf der Kategorieseite von POMEKA. (Details: Sicherheitsventile)

Bei den Marken sind Caleffi und Watts Hersteller von Sicherheitsventilen und Sicherheitsgruppen, die Pomeka Mekanik im Programm führt und die in der Heizungsinstallation weit verbreitet sind. Die Baureihe 311 von Caleffi bietet einzelne Ventile mit 3 bar Einstelldruck für Kombitherme und Warmwasserspeicher. Das Sicherheitsventil-Sortiment von Watts deckt dagegen einen breiten Bereich an Einstelldrücken und Durchmessern ab; es umfasst Nennweiten über 1/2 Zoll und Einstellwerte von 3, 4, 6, 8 bis 10 bar. Die richtige Baureihe wird gewählt, sobald Einstelldruck, Durchmesser und Mediumstemperatur der Anlage bekannt sind. Zum Markensortiment finden Sie Informationen auf unserer Seite „Marken“. (Details: unsere Markenseite)

Gibt das Sicherheitsventil dauerhaft oder häufig Wasser ab, zeigt das an, dass der Druck in der Anlage bis an den Einstellwert reicht; das Ventil ist meist nicht defekt, sondern erfüllt lediglich seine Aufgabe. Die richtige Diagnose besteht darin, zunächst herauszufinden, warum der Anlagendruck steigt, statt das Ventil zu beschuldigen. Ein tropfendes Ventil blind auszutauschen führt, weil die Ursache nicht behoben wird, einige Monate später zum selben Ergebnis.

Die häufigste Ursache ist ein Defekt des Ausdehnungsgefäßes. Ist die Membran des Gefäßes geplatzt oder der Vordruck verloren gegangen, fehlt das Polster für die Ausdehnung des erwärmten Wassers, und der Druck erreicht bei jedem Aufheizen den Einstellwert des Ventils. Die Kontrolle ist einfach: Bei kalter Anlage wird das Luftventil des Gefäßes gedrückt; kommt Wasser heraus, ist die Membran geplatzt. Was passiert, wenn die Membran des Ausdehnungsgefäßes platzt, und woran man es erkennt, finden Sie in unserem Ratgeber. (Details: Was passiert, wenn die Membran des Ausdehnungsgefäßes platzt? Symptome und Lösung)

Die zweite häufige Ursache ist eine nicht vollständig schließende Nachfüllarmatur. Eine nicht vollständig geschlossene Nachfüllarmatur überträgt den Netzdruck dauerhaft in die Anlage; liegt der Netzdruck bei 4-5 bar, steigt der Anlagendruck langsam auf diesen Wert, und das 3-bar-Ventil öffnet. Die dritte Ursache ist ein defekter Druckminderer am Speichereingang, der den hohen Druck durchlässt. Die vierte Ursache ist Kalk oder Sediment, der auf die Dichtfläche des Ventils gelangt ist; dann leckt das Ventil schon unterhalb des Einstellwerts.

Die Reihenfolge der Diagnose lautet wie folgt und wird nicht übersprungen. Zuerst wird bei kalter Anlage das Manometer abgelesen; ist der Wert bereits hoch, werden Nachfüllarmatur oder Druckminderer geprüft. Danach wird die Anlage aufgeheizt und beobachtet, auf welchen Wert der Druck steigt; steigt er beim Aufheizen schnell und hoch, ist das Ausdehnungsgefäß defekt. Leckt das Ventil bei normalem Druck dennoch, liegt das Problem am Ventil selbst, und die Dichtfläche wird gereinigt oder das Ventil ausgetauscht. Zur Wasseraufbereitung und Sedimentkontrolle finden Sie Informationen in unserer Produktgruppe. (Details: Wasseraufbereitung)

Ein Sicherheitsventil, das nie öffnet oder verstopft ist, ist die kritischste Sicherheitslücke der Anlage; denn das Problem zeigt sich erst bei einem echten Überdruck, und in diesem Moment funktioniert der Schutz nicht. Die Dichtfläche eines Ventils, das lange Zeit nie geöffnet hat, kann durch Kalk und Sediment verkleben, der Teller kann festsitzen, und das Ventil kann sich weigern, beim Einstelldruck zu öffnen. Deshalb müssen Sicherheitsventile regelmäßig getestet werden.

Die Testmethode besteht in der Betätigung des Handlüfthebels oben am Ventil. Bei unter Druck stehender Anlage wird der Hebel angehoben; das Ventil muss öffnen und etwas Wasser ablassen und beim Loslassen des Hebels sauber wieder schließen. Kommt beim Anheben des Hebels überhaupt kein Wasser, ist das Ventil verstopft oder festgesetzt und muss umgehend ausgetauscht werden. Dieser Test ist ein Wartungsschritt, der zu Beginn der Heizperiode und mindestens einmal pro Jahr durchgeführt werden sollte.

Auch eine verstopfte Abblaseleitung macht das Ventil funktionsunfähig. Kalkablagerungen im Abblaserohr, Einfrieren im Winter oder eine in der Leitung belassene Absperrarmatur verhindern den Austritt des Mediums, selbst wenn das Ventil öffnet. In diesem Fall ist das Ventil zwar mechanisch intakt, die Anlage aber nicht geschützt. Deshalb ist die Abblaseleitung ebenso wichtig wie das Ventil und muss in die regelmäßige Kontrolle einbezogen werden. Zu den Punkten der regelmäßigen Wartung finden Sie Informationen in unserem Ratgeber. (Details: Pumpenwartung)

Auch die Lebensdauer des Ventils ist begrenzt. Jedes Öffnen und Schließen beansprucht die Dichtfläche ein wenig; ein häufig öffnendes Ventil beginnt mit der Zeit zu lecken. Als allgemeine Regel gilt, dass das Sicherheitsventil in bestimmten Abständen ausgetauscht wird, typischerweise alle fünf Jahre oder nach der Herstellerempfehlung. Hohe Temperatur und aggressives Wasser verkürzen diesen Zeitraum. Wegen seiner Sicherheitsfunktion wird das Ventil niemals ausgebaut oder außer Funktion gesetzt.

Das Sicherheitsventil wird möglichst nah am zu schützenden Volumen angeordnet, und zwar so, dass sich dazwischen keine absperrbare Armatur befindet. Im Heizkreis wird das Ventil am Heizkesselaustritt oder an der dem Heizkessel nächstgelegenen Vorlaufleitung installiert, also an dem Punkt des Wärmeerzeugers, an dem die Ausdehnung zuerst entsteht. Zwischen Ventil und Heizkessel wird keine Absperrarmatur eingebaut; ist für die Wartung eine Armatur erforderlich, werden spezielle verriegelbare Bauarten verwendet.

Beim Warmwasserspeichersystem ist die Anordnung anders. Das Sicherheitsventil wird am Kaltwassereingang des Speichers nach dem Rückschlagventil und am nächstgelegenen Punkt zum Speicher installiert. Da das Rückschlagventil verhindert, dass das erwärmte Wasser ins Netz zurückströmt, baut sich die Ausdehnung im Speicher auf; an dieser Stelle greift das Ventil ein und lässt den Überschuss ab. Die Sicherheitsgruppe des Speichers vereint typischerweise Rückschlagventil, Ventil und Abblaseanschluss in einem Gehäuse.

Auch die Einbaulage ist wichtig. Das Sicherheitsventil wird fast immer in senkrechter Lage mit nach unten gerichtetem Abblaseanschluss montiert; ein waagerechter oder umgekehrter Einbau führt zu Sedimentansammlungen auf der Dichtfläche und zu Leckagen. Das Ventil wird an einer Stelle angeordnet, die frei von Schwingungen und mechanischer Spannung, gut zugänglich und für die Betätigung des Prüfhebels nutzbar ist. Bei der Kombitherme ist diese Anordnung werkseitig erfolgt; bei externen Speichern und Zentralanlagen muss der Installateur sie korrekt ausführen.

Als wir in Istanbul-Kadıköy zu einem Einsatz vor Ort im zentralen Heizraum eines viergeschossigen Gebäudes gerufen wurden, weil das Sicherheitsventil ständig tropfte, stellten wir fest, dass nicht das Ventil, sondern das Ausdehnungsgefäß defekt war; der Vordruck des Gefäßes war auf 0,3 bar gefallen, und bei jedem Aufheizen stieß der Druck an das 3-bar-Ventil. Nachdem der Vordruck des Gefäßes auf 1,5 bar eingestellt worden war, hörte das Tropfen auf, und das Ventil wurde gar nicht angefasst. Das Ingenieurteam von Pomeka Mekanik führt solche Diagnosen vor Ort durch.

Sicherheitsventil und Druckminderer sind beide mit dem Druck befasst, übernehmen aber diametral entgegengesetzte Aufgaben. Das Sicherheitsventil ist ein Sicherheitsbauteil, das bei Überdruck öffnet und den Überschuss nach außen ablässt; der Druckminderer dagegen ist ein Regelelement, das einen hohen Eingangsdruck auf einen gewünschten konstanten Ausgangsdruck absenkt. Das eine arbeitet im Ausnahmefall, das andere arbeitet dauerhaft.

• Aufgabe – Sicherheitsventil: schützt durch Ablassen von Überdruck; Druckminderer: senkt hohen Netzdruck auf einen konstanten Ausgangsdruck ab
• Betriebshäufigkeit – Sicherheitsventil: nur bei Störung oder Überdruck; Druckminderer: dauerhaft, bei jeder Entnahme
• Strömungsrichtung des Mediums – Sicherheitsventil: lässt aus dem System nach außen ab; Druckminderer: lässt die Strömung in der Leitung durch
• Anordnung – Sicherheitsventil: nahe am zu schützenden Volumen, an die Abblaseleitung angeschlossen; Druckminderer: am Netzeingang, am Anfang der Anlage
• Einstelllogik – Sicherheitsventil: feste Einstellung unter dem Auslegungsdruck der Ausrüstung; Druckminderer: Einstellung nach dem gewünschten Nutzungsdruck
• Folge eines Ausfalls – Sicherheitsventil: Berstgefahr, wenn es nicht öffnet; Druckminderer: lässt bei Ausfall hohen Druck durch, dann greift das Sicherheitsventil ein

Beide Elemente sind häufig im selben System vorhanden und ergänzen sich. Am Netzeingang senkt der Druckminderer den Nutzungsdruck auf 3-4 bar ab; im Heizungs- oder Speicherkreis zieht das Sicherheitsventil eine Sicherheitsgrenze, die dieser Druck nicht überschreitet. Fällt der Druckminderer aus und lässt hohen Druck durch, ist das Sicherheitsventil die letzte Verteidigungslinie. Zur Auswahl des Druckminderers finden Sie Informationen in unserem Ratgeber. (Details: Wie wählt man einen Honeywell/Resideo Druckminderer aus?)

Diese Unterscheidung ist entscheidend, um zu verstehen, welches Element in der Installation welches Problem löst. Kommt der Wasserdruck zu hoch an, ist der Druckminderer die Lösung; steigt der Druck beim Aufheizen der Anlage, liegt das Problem am Ausdehnungsgefäß oder am Sicherheitsventil. Wer die beiden Elemente verwechselt, tauscht das falsche Teil aus, und das Problem bleibt bestehen. Unsere Produktgruppe Ventile & Armaturen können Sie sich ansehen. (Details: Ventile & Armaturen)

Die Sicherheitsgruppe ist ein Armaturenset, das das Sicherheitsventil mit Manometer und automatischem Entlüfter verbindet und die Sicherheit von Heizkessel oder Warmwasserspeicher in einem Gehäuse bündelt. Das einzelne Sicherheitsventil lässt lediglich Überdruck ab; die Sicherheitsgruppe ermöglicht zusätzlich, den Druck abzulesen und die im Kreis angesammelte Luft abzuführen. Bei Heizkesseln für Wohngebäude und kleine Gewerbeanlagen wird anstelle des einzelnen Ventils zunehmend die Sicherheitsgruppe bevorzugt, weil die Montage einfacher und die Kontrolle leichter wird, wenn die drei Funktionen an einem Punkt zusammengefasst sind.

Die drei Elemente innerhalb der Sicherheitsgruppe übernehmen unterschiedliche Aufgaben. Das Manometer ermöglicht die Sichtkontrolle, ob der Anlagendruck im kalten Zustand im Bereich von 1-1,5 bar bleibt und der Druck im warmen Zustand unter dem Einstellwert liegt. Der automatische Entlüfter führt die am Heizkesselaustritt angesammelte freie Luft nach außen ab. Das Sicherheitsventil dagegen greift nur dann ein, wenn der Druck den Einstellwert erreicht. Die Gruppe wird am Heizkesselaustritt oder oberhalb der hydraulischen Weiche an der höchsten Stelle der Vorlaufleitung montiert.

Auch bei der Auswahl der Gruppe richtet sich der Einstelldruck nach dem schwächsten Bauteil der Anlage. Bei Heizkesseln für Wohngebäude sind Gruppen DN 15 mit 3 bar Einstelldruck Standard; bei hohen Gebäuden geht man auf Gruppen mit 6 bar Einstelldruck über. Die Manometerskala der Gruppe sollte in einem Bereich liegen, in dem Sie den Einstelldruck bequem ablesen können; bei einer Gruppe mit 3 bar Einstelldruck ist eine Skala von 0-4 bar geeignet, bei einem 10-bar-System ist eine Skala von 0-16 bar erforderlich. Armaturen für Heizungsanlagen finden Sie in unserer Produktgruppe Installationstechnik. (Details: Installationstechnik)

In Dampf- und Heißwasserleitungen erfordert das Sicherheitsventil eine höhere Abblaseleistung und einen widerstandsfähigeren Werkstoff als in Wasserleitungen mit niedriger Temperatur. Da Dampf ein deutlich größeres Volumen einnimmt als flüssiges Wasser, ist der Dampfvolumenstrom bei einem Heizkessel gleicher Leistung, in Litern gerechnet, wesentlich höher; deshalb werden in Dampfleitungen offene Vollhub-Federventile eingesetzt. Diese Ventile heben den Teller beim Erreichen des Einstelldrucks vollständig an und lassen über einen großen Querschnitt einen hohen Volumenstrom ab.

Die Temperatur bestimmt den Werkstoff von Dichtung und Gehäuse. Ein Ventil mit Standarddichtung aus EPDM liegt typischerweise bei einer Grenze von 110-120 °C und kann in Heißwasser- und Dampfleitungen über 100 °C nicht verwendet werden. In diesen Leitungen werden hochtemperaturbeständige Elastomere oder Ventile mit metallischer Dichtfläche gewählt; das Gehäuse besteht anstelle von Messing aus Bronze, Stahlguss oder Edelstahl. In Heißwasserkreisen über 120 °C muss die Temperaturklasse des Ventils über der Mediumstemperatur gewählt werden.

Auch die Abblaserichtung ist in der Dampfleitung ein eigenes Sicherheitsthema. Der ausströmende Dampf tritt mit hoher Temperatur und hoher Geschwindigkeit aus; das Abblaserohr wird an eine sichere Stelle geführt, an der sich kein Personal aufhält und keine Verbrühungsgefahr besteht, nach draußen oder in einen Kühlbehälter. Gegendruck im Dampfabblaserohr beeinflusst die Öffnungscharakteristik des Ventils stärker als in der Wasserleitung; deshalb ist es noch wichtiger, dass das Rohr kurz, weit und widerstandsarm ist.

In industriellen Prozess- und Dampfleitungen erfolgt die Ventilauswahl zwingend anhand der Kapazitätstabelle des Herstellers und nach Art des Mediums; ein für Wasser angegebener Abblasewert gilt nicht für Dampf. Unsichere Katalogwerte variieren je nach Baureihe und müssen stets mit dem Hersteller abgestimmt werden. Zu Hochdruckpumpen und Betriebswassersystemen finden Sie Informationen in unserer Produktgruppe. (Details: Pumpensysteme)

Der Test des Sicherheitsventils ist eine regelmäßige Wartungsmaßnahme, die bestätigt, dass das Ventil beim Einstelldruck tatsächlich öffnet und bei fallendem Druck sauber schließt. Der praktischste Test ist das Anheben des Handlüfthebels oben am Ventil bei unter Druck stehender Anlage. Beim Anheben des Hebels muss das Ventil Wasser ablassen, beim Loslassen muss es ohne Leckage vollständig schließen. Kommt kein Wasser, ist das Ventil festgesetzt oder verstopft; tropft es nach dem Loslassen weiter, ist Sediment auf die Dichtfläche gelangt.

Damit der Test sicher durchgeführt wird, gibt es einige Regeln. Ist die Anlage heiß, kann das austretende Wasser Verbrühungen verursachen; deshalb wird vorab geprüft, ob das Abblaseende an eine sichere Stelle geführt ist. Da der Anlagendruck nach dem Test fällt, wird nachgefüllt und der Druck auf den Bereich von 1-1,5 bar ergänzt. Der Handlüfthebel wird außerhalb des Tests niemals geöffnet gelassen; ein geöffnet gebliebener Hebel lässt das Ventil dauerhaft ablassen und lässt die Anlage ohne Wasser zurück.

Die Testhäufigkeit richtet sich nach Anlage und Medium. In Heizkreisen von Wohngebäuden genügt es, das Ventil einmal im Jahr zu Beginn der Heizperiode zu testen. Bei Anlagen, die mit hoher Temperatur arbeiten, aggressives Wasser enthalten oder häufig öffnen, wird das Testintervall verkürzt. Da die Dichtfläche eines Ventils, das lange Zeit nie geöffnet hat, durch Kalk und Magnetit verkleben kann, ist der Test bei diesen Ventilen umso wichtiger. Da die Wasserqualität die Lebensdauer des Ventils unmittelbar beeinflusst, finden Sie zur Aufbereitung des Füllwassers Informationen in unserer Produktgruppe Wasseraufbereitung. (Details: Wasseraufbereitung)

Es ist auch gute Praxis, ein Testprotokoll zu führen. Werden bei jedem Test Datum, Öffnungsverhalten, Leckagezustand und ergänzter Druck notiert, lassen sich Lebensdauer und Austauschzeitpunkt des Ventils vorhersehen. Ein Ventil, das älter als fünf Jahre ist, bei zwei Tests hintereinander festsitzt oder dauerhaft leckt, wird ausgetauscht. Ein Sicherheitsventil wird unter keinen Umständen mit verstopfter Abblaseleitung oder hinter einer geschlossenen Absperrarmatur belassen.