Was ist ein Membranausdehnungsgefäß und welche Aufgabe hat es?

Eine Solarthermie-Anlage ist ein druckvolles hydraulisches System. Der Solarkreislauf mit seinem Trägermedium ist ein geschlossener. Deshalb braucht man ein sogenanntes Membranausdehnungsgefäß, kurz: MAG, das hilft, Veränderungen des Drucks beziehungsweise Volumens auszugleichen. Was man dazu wissen muss, steht hier.

Das Membranausdehnungsgefäß wird mitunter auch Expansionsgefäß oder Druckausgleichsbehälter genannt.

Aufbau und Funktionsweise des MAG

Ein MAG sieht ein bisschen aus wie eine Boje. In seinem Inneren befindet sich eine Membran aus Gummi. Die ist flexibel und trennt die Flüssigkeit (Wärmeträgermedium im Solarkreis; Fluid) und das sogenanntes Gaspolster aus Stickstoff, so dass das Gas nicht in die Flüssigkeit übergeht. Erwärmt sich das Trägermedium an den Solarkollektoren, dehnt es sich aus. Es drückt infolgedessen mit seinem Mehr an Volumen die Membran in das Gaspolster. Das wird dabei zusammengepresst (verdichtet). Die Flexibilität der Membran ist der Grund dafür, dass schlussendlich ein Druckausgleich zwischen Fluid und Gas besteht. Wichtig zu wissen: Ein sogenanntes Vorgefäß schützt die Membran je nach Gefäßart vor zu heißem Wasserdampf. Das MAG steht häufig buchstäblich auf eigenen Füßen.

Aufgabe des Membranauddehnungsgefäßes

Die Aufgabe des MAG ist es, die Volumenänderungen der hydraulischen Flüssigkeit – im Falle der Solarthermie-Anlage dient als sogenannte Solarflüssigkeit ein Wasser-Frostschutzmittel-Gemisch oder wie bei moderneren Anlagen Wasser – aufzunehmen, die infolge von Änderungen der Temperatur anfallen. Das soll dazu dienen, den Druck in der Anlage möglichst konstant zu halten. Also sowohl in der Anlge selbst, als auch im Solarspeicher und sonst wo in den Rohren. Ohne ein solches Ausgleichsgefäß könnte die Anlage Schaden nehmen, denn in geschlossenen Systemen führt schon eine geringe Temperaturerhöhung zu einem starken Ansteigen des Drucks. Es ist also sehr wichtig, dass das Ausgleichsgefäß in der passenden Größe in das Solarsystem integriert wird. Andernfalls drohen Druckunterschiede, die den Wirkungsgrad der Anlage schmälern könnten. Im Notfall sollte das MAG die gesamte Flüssigkeit der Solarthermie-Anlage aufnehmen können, sagen Experten. Manche gehen sogar so weit, dass sie empfehlen, unbedingt einen Sicherheitszuschlag einzuberechnen. Man könne sich dabei auch ruhig mal unbeirrt über die womöglich vom Hersteller oder Anbieter im Rahmen eines Komplettpakets empfohlene Größe hinwegsetzen.

MAG in der passenden Größe finden

Wie groß das MAG sein muss, hängt jedoch nicht nur von der Menge des Fluids im System ab, also dem Flüssigkeitsvolumen. Folgende Aspekte müssen bei der Wahl der Größe des Behälters ebenso berücksichtigt werden:

• die niedrigste und die höchste Temperatur desFluids
• der sogenannte kubische Ausdehnungskoeffizient des Fluids
• der maximal zulässige Anlagendruck

In Bezug auf den Druck muss das Gefäß so ausgelegt sein, dass der Druck bei der niedrigsten und höchsten Temperatur in der Anlage weder unzulässig unterschritten noch unzulässig überschritten wird. Dazu muss man wissen, dass Anlagen die nicht mit Wasser bestückt sind, sondern beispielsweise mit einem Ethylenglykol-Wasser-Mix, sich entsprechend stärker als Wasser ausdehnen, wenn sie erwärmt werden. Mehr Volumen braucht dann auch mehr Platz, also ein entsprechend größeres MAG.

Zur Auslegung des MAG gemäß der europäischen Norm EN 12828 gibt’s genaue Berechnungen und Vorschriften – hier kann nachlesen, wer mehr dazu wissen will.

Platzierung des MAG im Solarkreislauf

Anders als bei einer Heizungsanlage, wo das Membranausdehnungsgefäß meist vor der Umwälzpumpe stationiert ist, was eine sogenannte Saugdruck- beziehungsweise Vordruckhaltung zur Folge hat (Nullpunkt der Druckhaltung wird unmittelbar vor der Pumpe geprägt), ist es bei der Solarthermie-Anlage. Aus Gründen der Sicherheit sollen Komponenten wie Sicherheitsventil (SV) und MAG unmittelbar mit dem Wärmeerzeuger verbunden sein. Daraus ergibt sich eine andere Anordnung. Das MAG sitzt in Fließrichtung hinter der Pumpe, was im Fachjargon auch Nachdruckhaltung genannt wird. wer mehr dazu lesen will, findet beispielsweise hier spannende Infos.

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