Flüssiggas: Rohrnetzberechnung & Gaströmungswächter
Eine Gasrohrnetzberechnung stellt sicher, dass Flüssiggas aus dem Flüssiggastank in ausreichender Menge und in ausreichendem Druck zu den Verbrauchsgeräten im Haus strömt. Sie sorgt damit für eine zuverlässige Funktion der Flüssiggasanlage und dafür, dass die Installationskosten nicht höher als nötig ausfallen. Aber wie funktioniert das? Flüssiggas1.de erklärt, wie Fachplaner eine Gasrohrnetzberechnung für Flüssiggas durchführen und den schützenden Gasströmungswächter richtig auslegen.
✅ Aktualisiert am 07.01.2021
Die Themen im Überblick:
- Die Grundlagen der Gasrohrnetzberechnung
- Diagramm- und Tabellenverfahren im Vergleich
- Gasströmungswächter: Aufgabe und Auslegung
- Magnetventil in Flüssiggasanlagen
Die Grundlagen der Gasrohrnetzberechnung Flüssiggas
Wie groß sollten die Leitungen einer Flüssiggasanlage sein? In welchen Dimensionen sind Armaturen wie Gasströmungswächter oder Gaszähler auszulegen? All diese Fragen lassen sich mit einer individuellen Gasrohrnetzberechnung beantworten. Bei Anlagen für Flüssiggas (dritte Gasfamilie) erfolgt diese nach TRF 2021 (TRF = Technische Regeln Flüssiggas). Bei Gasen der ersten, zweiten und vierten Gasfamilie (Stadtgas, Erdgas und Gas-Luft-Gemische) gelten hingegen die Anforderungen der TRGI (TRGI = Technische Regeln Gasinstallation).
Ausgangspunkte und maximaler Druckverlust im Gasrohrnetz
Ausgangspunkt der Gasrohrnetzberechnung ist die Nennbelastung des Gasnetzes. Diese gibt die Leistung der angeschlossenen Gasgeräte in Kilowatt an. Haben Planer den Wert ermittelt, können sie die Dimensionen von Armaturen und Rohrleitungen bestimmen. Möglich ist das anhand des Druckverlustes, der auf einem Strömungsweg (Niederdruck-Gas-Druckregelgerät bis Gasgeräte-Absperrarmatur) nicht mehr als 5 Millibar oder 500 Pascal betragen darf.
Berücksichtigung von Rohrleitungen, Formstücken und Armaturen
Um die Gasrohrnetzberechnung in Flüssiggasanlagen durchführen zu können, erstellen Experten zunächst ein Fließschema der Anlage. An diesem tragen sie die Länge der einzelnen Rohrabschnitte sowie deren Nennbelastung (bei verzweigten Installationen) an. Ist das erledigt, können sie die einzelnen Dimensionen bestimmen. Rohrleitungen lassen sich dabei anhand des spezifischen Rohrdruckgefälles planen. Der Wert gibt an, wie hoch der Druckverlust auf einem Meter Rohr ist. Er hängt von der Nennbelastung, dem Rohrmaterial und dem freien Querschnitt beziehungsweise der Nennweite der Leitungen ab.
Darüber hinaus gelten folgende Grundlagen für die Berechnung des Rohrnetzes einer Flüssiggasanlage:
- In aufsteigenden Leitungen entsteht ein zusätzlicher Druckverlust von 10 Pascal pro Meter Höhe, da Flüssiggas schwerer als Luft ist.
- Bögen, Abzweige von T-Stücken und andere Formteile werden in eine bestimmte Rohrlänge umgerechnet. Ein Bogen kann dabei abhängig von Winkel und Nennweite zum Beispiel 0,3 Rohrmetern entsprechen.
- Handwerklich gefertigte Bögen sind genau wie Durchgänge von T-Stücken nicht umzurechnen. Beide Formteile gehen mit ihrer tatsächlichen Länge in die Gasrohrnetzberechnung ein.
- Die Druckverluste von Einbaugegenständen und Armaturen wie Gaszählern, Gasströmungswächtern für Flüssiggas oder Absperreinrichtungen gehen mit ihrem tatsächlichen Druckverlust in die Berechnung ein. Die Werte sind dabei in den Produktunterlagen der Hersteller zu finden.
- Gibt es flexible Rohrleitungen im Gasnetz, ist deren tatsächliche Länge für die Berechnung zu verdoppeln. Bei Teilstrecken mit einer Länge von mehr als 1,50 Meter, sind die Druckverluste den Produktunterlagen der Hersteller zu entnehmen.
Wer diese Grundlagen beachtet, kann Leitungsquerschnitte, Formstücke und Armaturen einer Flüssiggasanlage einfach und schnell auslegen.
Vorteile der Gasrohrnetzberechnung für Flüssiggas
Strömt Flüssiggas mit einem zu geringen Druck durch die Leitungen, kann das zum Auslösen der Gasmangelsicherung führen und die angeschlossenen Geräte schalten sich ab. Strömt zu viel Gas durch das Netz, könnte im Extremfall der Gasströmungswächter ansprechen. Er sperrt die Versorgung mit Flüssiggas ab und die Geräte im Haus laufen nicht mehr. Sind Gasleitungen und Armaturen zu groß ausgelegt, hat das aber auch einen weiteren Nachteil: Denn in diesem Fall steigen die Kosten der Installation und Hausbesitzer oder Anlagenbetreiber zahlen mehr als eigentlich nötig. Nur eine individuell erstellte Gasrohrnetzberechnung für Flüssiggas hilft, diese Probleme zu vermeiden. Sie bietet damit also folgende Vorteile:
- sinkende Material- und Installationskosten der Flüssiggasanlage
- Gasströmungswächter und -mangelsicherungen springen im Normalfall nicht an
- einwandfreier und störungsfreier Betrieb aller angeschlossenen Geräte
Mit einem Berechnungsprogramm lässt sich die Gasrohrnetzberechnung schnell und sicher erstellen. Das minimiert nicht nur die Kosten der Installation, es senkt auch den Aufwand und die Ausgaben für die Planung. Außerdem lassen sich Fehler in der Auslegung sicher vermeiden (korrekte Eingabe der Anlagenparameter vorausgesetzt).
Diagramm- und Tabellenverfahren zur Gasrohrnetzberechnung
Die TRF 2021 gibt zwei Möglichkeiten vor, mit denen Experten und Berechnungsprogramme ein Flüssiggasrohrnetz auslegen können:
- das Diagrammverfahren und
- das Tabellenverfahren.
Im Folgenden erklären wir, was beide Lösungswege auszeichnet und wann sie jeweils zum Einsatz kommen.
Das Diagrammverfahren für die Gasrohrnetzberechnung
Das Diagrammverfahren nach TRF 2021 ist für nicht verzweigte Rohrnetze in Anlagen mit einer Höhe von bis zu 10 Metern geeignet. Es ist die einfachste und schnellste Möglichkeit, ein Flüssiggasrohrnetz zu berechnen und lässt sich für Systeme aus Kupfer-, Edelstahl- und Präzisionsstahlrohren verwenden. Die Nennbelastung der Flüssiggasanlagen ist dabei auf 128 Kilowatt begrenzt und der Druckverlust vom Gasdruckregelgerät bis zum Verbrauchsgerät beträgt etwa 500 Pascal. Da das Verfahren für Anlagen mit einer Höhe von mehr als 10 Metern nicht zugelassen ist, bleiben Höhenunterschiede im Gasrohrnetz hier außen vor.
Bild: Auslegungsbeispiel zur Gasrohrnetzberechnung von Flüssiggasanlagen // Quelle: ikz.de
Und so funktioniert´s: Für die Gasrohrnetzberechnung im Diagrammverfahren nach TRF 2021 ermitteln Planer zunächst die Länge des Gasrohrnetzes. Formstücke gehen dabei wie oben beschrieben als theoretische Länge in die Berechnung ein. Ist das erledigt, wählen sie das richtige Diagramm. Die Vorlagen unterscheiden sich dabei je nach Rohrmaterial und danach, ob sich ein Gaszähler im Rohrnetz befindet oder nicht. Nun suchen Planer nach der passenden Berechnungslänge auf der Y-Achse des Diagramms und Zeichnen eine horizontale Linie nach rechts. Anschließend suchen sie die entsprechende Nennbelastung auf der X-Achse und zeichnen eine vertikale Linie nach oben. Während sie am Schnittpunkt beider Geraden den Rohrdurchmesser und die Nennweite der Geräteanschlussarmatur ablesen können, finden sie an der Verlängerung der vertikalen Linie:
- den Flüssiggasdurchsatz in Kilogramm pro Stunde (oben)
- die passende Größe des Gasströmungswächters (unten)
- die benötigte Dimension des Gaszählers (unten)
Die Gasrohrnetzberechnung ist damit schnell erledigt und alle Werte lassen sich einfach sowie zuverlässig aus der Tabelle ablesen. Das gilt zumindest dann, wenn das entsprechende Gasnetz nur ein Verbrauchsgerät mit einer Nennbelastung von maximal 128 Kilowatt versorgt. Ist das nicht der Fall oder das Gasnetz erreicht eine Höhe von mehr als 10 Metern, müssen Experten auf das detailliertere Tabellenverfahren zurückgreifen.
Das Tabellenverfahren für die Gasrohrnetzberechnung
Das Tabellenverfahren ist detaillierter und mit einem größeren Arbeitsaufwand verbunden. Es lässt sich allerdings auch bei größeren, höheren und verzweigten Flüssiggasanlagen aus Kupfer-, Edelstahl-, Präzisionsstahl-, mittelschweren Stahl- und Kunststoffrohren anwenden. Sind mehrere Gasgeräte im Netz, ist außerdem ein Gleichzeitigkeitsfaktor einzubeziehen. Dieser berücksichtigt die Tatsache, dass die Geräte in der Praxis selten zur gleichen Zeit laufen und ermöglicht eine kleinere und kostengünstigere Auslegung. Grundsatz der Planung ist aber auch hier ein maximaler Druckverlust von 5 Millibar oder 500 Pascal auf allen Strömungswegen (vom Gasdruckregelgerät bis hinter die Gasgeräte-Absperrarmatur).
Und so funktioniert´s: Zunächst ermitteln Planer die Nennbelastung jeder Teilstrecke und tragen diese genau wie die Längen der Rohrleitungen im Schema an. Anschließend erstellen sie eine Tabelle, die alle Einbaugegenstände, Leitungen, Formteile und Höhenunterschiede enthält. Ist das erledigt tragen sie die entsprechenden Druckverluste in der Tabelle ein. Die benötigten Informationen bekommen Experten dabei aus den Produktunterlagen von Armaturen oder Auslegungstabellen der TRF 2021.
Im nächsten Schritt rechnen sie alle Werte zusammen, wobei das Ergebnis auf einem Strömungsweg nicht über 500 Pascal liegen darf. Liegt es weit darunter, lassen sich einzelne Armaturen oder Leitungsnennweiten kleiner auswählen, um die Installationskosten zu senken. Wichtig zu wissen ist, dass Planer die Tabellen in verzweigten Rohrnetzen für jede Teilstrecke/ jeden Strömungsweg anlegen müssen. Bei großen Netzen kann die Gasrohrnetzberechnung von Flüssiggasanlagen daher etwas Zeit in Anspruch nehmen.
Einfacher sind Softwarelösungen zur Gasrohrnetzberechnung, die sehr schnell die richtigen Ergebnisse ausliefern. Sie basieren auf den gleichen Prinzipien, führen viele Schritte aus dem Ablauf aber automatisch aus. Sofern Planer alle Parameter korrekt eingeben, lassen sich Auslegungsfehler damit bestmöglich vermeiden.
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Gasströmungswächter für Flüssiggas: Aufgabe und Auslegung
Gasströmungswächter für Flüssiggas sperren die Gaszufuhr in der Hausanlage ab, wenn zu viel Flüssiggas hindurchströmt. Letzteres passiert zum Beispiel bei Leckagen oder einem Defekt im Gasrohrnetz und ist mit erheblichen Sicherheitsrisiken verbunden. Denn Flüssiggas ist mit Luft explosionsfähig. Außerdem hat das Gas eine höhere Dichte als Sauerstoff. Es sammelt sich am Boden, kann die Atemluft verdrängen und so zum Ersticken führen. Mit einem Gasströmungswächter, der automatisch und ohne Hilfsenergie (also auch bei einem Stromausfall) wirkt, lassen sich diese Gefahren sicher ausschließen.
Wichtig zu wissen: In privat genutzten Flüssiggasanlagen ist der Einbau eines Gasströmungswächters heute Pflicht, sofern diese in den Geltungsbereich der TRF 2021 fallen. Altanlagen ohne die sicherheitsrelevante Armatur müssen nicht nachgerüstet werden. Der Einbau ist allerdings vorgeschrieben, wenn Experten ein Gasrohrnetz komplett neu konzipieren – ganz gleich, ob es sich um eine bestehende oder eine neue Flüssiggasanlage handelt. Gleiches gilt, wenn der Flüssiggastank in der Größe, der Lagerungsart oder vom Standort her verändert wird.
Einfach erklärt: Funktion der sicherheitsrelevanten Bauteile
Strömt plötzlich viel mehr Flüssiggas als normal in die Hausanlage, verändern sich die Druckverhältnisse am Gasströmungswächter. Während auf der Tankseite ein hoher Druck anliegt, ist der Leitungsdruck hinter dem Gasströmungswächter sehr klein. Der hohe Vordruck wirkt dabei auf einen Ventilteller, der gegen eine Federkraft in den Ventilsitz rutscht und diesen absperrt. Der Gasströmungswächter ist nun verschlossen und lässt nur noch sehr wenig Flüssiggas durch eine Überströmöffnung. Ist das Problem beseitigt, steigt der Druck auf der Anlagenseite der Sicherheitsarmatur wieder an. Der Ventilteller rutscht aus dem Ventilsitz und der Gasströmungswächter öffnet sich von selbst.
Der passende Gasströmungswächter für die Flüssiggasanlage
Grundsätzlich gibt es Gasströmungswächter heute allein für metallische Rohrsysteme (GS-M) und für Metall- sowie Kunststoffleitungen (GS-K). Für eine Flüssiggasanlage sind letztere (GS-K) Pflicht. Sie haben einen Verschlussfaktor von 1,45 (Vergleich GS-M: 1,8) und sperren die Gaszufuhr zum Haus daher schnell ab. Während die Auslegung wie oben beschrieben im Diagramm- oder Tabellenverfahren zur Gasrohrnetzberechnung der TRF 2021 erfolgt, kommt es beim Einbau auf die korrekte Ausführung an. Denn Gasströmungswächter sind immer für eine bestimmte Einbaulage vorgesehen. Die richtige Einbaulage des Gasströmmungswächters mit der Einbaulage nach unten wird mit GS K D (d steht für down=hinunter) beschrieben. Bauen Handwerker ein falsches Bauteil oder dieses falsch ein, ist die Schutzwirkung unter Umständen nicht gegeben.
Benötige ich ein Magnetventil in Flüssiggasanlagen?
Häufig wird die Frage gestellt, ob man ein Magnetventil in die Flüssiggasleitung einbauen muss. Hier lautet die Antwort: meistens ist das nicht notwendig. Früher wurde bei Gasgeräten, die unter Erdgleiche aufgestellt worden sind, ein Magnetventil verbaut.
In der Richtlinie für Gasverbrauchseinrichtungen (2009/142/EG) ist geregelt, dass Gasgeräte so zu bauen sind, dass die Gasleckrate kein Risiko darstellt. Moderne Gasgeräte haben ein Flammenüberwachungssystem, welches ausströmen von nicht verbranntem Gas verhindert. Nur wenn also eine Gasleckrate bei abgeschaltetem Feuerungsgerät nicht sichergestellt werden kann, muss ein Magnetventil in die Flüssiggasanlage eingebaut werden. Da aber in der Regel moderne Geräte eine sogenannte Flammenüberwachungseinrichtung haben, kann man meistens darauf verzichten ein Magnetventil in die Flüssiggasleitung einzubauen. Hier sind die Herstellerangaben zu beachten.
