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Sicherheitsventil & Abblaseleitung

Sicherheitsventil sowie Zu- und Abblaseleitung nach EN 13136 für CO2 und andere Kältemittel auslegen: erforderliche Abblaseleistung, Ventilquerschnitt, Gegendruck, Druckverlust der Zuleitung, Trockeneisgefahr und Schall am Austritt.
R744 · 60,0 bar · DN15

Kältemittel und System

Alle gleichzeitig: Bemessungsfall bei Brand, wenn alle Ventile abblasen können. Einzeln: wenn die Ventile Teile schützen, die nicht gleichzeitig abblasen können. Der Gegendruck jedes Ventils wird gegen seine eigene Grenze geprüft.
Kälte-Kupferrohr (EN 12735-1) und Stahl sind für Abblaseleitungen am üblichsten. Installationskupfer und Presssysteme sind möglich, wenn Rohr und Verbinder den Gegendruck aushalten und für das Kältemittel zugelassen sind – Pressfittings für Wasser haben oft EPDM-Dichtungen, die Kältemittel und Öl nicht vertragen. Kupfer darf nicht mit Ammoniak verwendet werden.

Sicherheitsventile

Ventildatenblatt einfügen
Eine Zeile pro Position wie im Ventildatenblatt. Die Leitungen werden für die Ventilkapazität Qm × Anzahl ausgelegt (sichere Seite); Qmd wird dagegen geprüft. Um wie der Hersteller zu rechnen, geben Sie statt Qm die angepasste Kapazität Qmd' ein. Die Gastemperatur wird nur benötigt, wenn der Druck über dem kritischen Druck liegt (CO2: 73,8 bar), z. B. auf der Hochdruckseite. Temperatur unbekannt? Nehmen Sie die Heißgastemperatur – höhere Temperatur ergibt eine größere Leitung (sichere Seite).

Gemeinsame Abblaseleitung: letztes T → Austritt

0 für einen Austritt ins Freie; den Druck eingeben, wenn die Leitung in ein System unter Druck abbläst. Nennweite Auto = die kleinste, die den Gegendruck aller Ventile (und die Schallanforderung) einhält. Keine Leitung darf kleiner als der Ventilaustritt sein.

Schall am Austritt

Schätzung nach API 521 / ISO 23251 für den Strahl am Austritt. Mit einer Schallanforderung wird die kleinste Nennweite gewählt, die sowohl den Gegendruck als auch die Schallanforderung einhält. Gebäude, Reflexionen und Schalldämpfer verändern den tatsächlichen Pegel.

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Einheiten

Fließbild

Das Fließbild entsteht aus den Angaben links. Ein Ventil anklicken, um es zu bearbeiten, oder eine Leitung, um Nennweite und Länge zu ändern; rote Leitung = Grenze überschritten.
V1DN1060,0 bar500 kg/hDN10 · 0,3 m9,6 %Austritt91 dB(A) @ 10 mDN15 · 10,0 m · 4 Bögen500 kg/h · 5,50 bar

Ventile – Gegendruck

VentilAnsprechdruck (bar)Durchfluss (kg/h) AnschlussDruck am T (bar)Gegendruck (bar)% des Ansprechdr. Abschnitt nach TKbEintrittStatus
V160,00 500,0DN10 5,505,76 9,6 %DN151,000 0,02 %OK

Gemeinsame Abblaseleitung – alle Nennweiten

Der letzte Abschnitt (letztes T → Austritt) in jeder Nennweite; die Abschnitte davor werden je Zeile automatisch gewählt. Druck am T = Druck am letzten T; ungünstigster % = höchster Gegendruck in Prozent des Ansprechdrucks unter den Ventilen. * = kritische Strömung am Austritt.

Berechnungsgrundlagen

Berechnung anzeigen

Pro Rohr

RohrMassenstrom [kg/s]Dichte [kg/m³]Innerer Ø [mm]Geschwindigkeit [m/s]RefLänge (+ Äquivalentlänge) [m]Δp [bar]Δp/m [Pa/m]Anmerkung
Zuleitung V10,1389269,313,63,55623.0000,02710,1 (+0,251)0,011911.9000,02 % / 3,0 %
Anschluss V10,138911,4913,683,2623.0000,02710,30,26488.1009,6 % / 10 %
Sammelleitung V1 → Austritt0,13892,48217,3238490.0000,025510 (+1,8)5,555.000kritisch · 5,50 bar

Berechnungsgrundlage

Methode
EN 13136 (gemäß Verweis in EN 378-2): Erforderliche Leistung und Ventilleistung bei Ansprechdruck plus Drucksteigerung; Abblaseleitungen als isotherme kompressible Strömung mit Begrenzung (Choking), zurückgerechnet vom Auslass zu jedem Ventil bei der Gastemperatur des Abblasezustands; Einlassleitung als inkompressible Strömung bei der Abblasedichte.
Gleichungen
  • Qm = 0.2883 · C · Kb · A · Kdr · √(p0/v0)
  • C = 3.948 · √(κ · (2/(κ+1))^((κ+1)/(κ−1)))
  • p1² − p2² = G² · R·T · (f·L/D + ΣK + 2·ln(p1/p2))
  • p* = G · √(R·T) (choked end)
  • Δp_inlet = (f·L/D + ΣK) · ρ·v²/2
  • K_bend = 21.3 · fT (Crane TP-410)
  • L_eq = ΣK · D / f
Reibungsbeiwert
Darcy–Weisbach · Colebrook–White (64/Re < 2300)
Stoffdaten
CoolProp 8.0.0
Normen
EN 13136:2013+A1:2018 · EN 378-2 · EN ISO 4126-1 · API 521 / ISO 23251 · Crane TP-410
Anmerkungen
  • Gasleitungen: Dichte und Geschwindigkeit am abströmseitigen Ende des Rohrs; Δp beinhaltet den Druckabfall an einem gestauten Ende. Die Anmerkung gibt den Einlassdruckabfall und den Gegendruck als % des Ansprechdrucks im Vergleich zum Grenzwert an. Der Auslassabschnitt zeigt den Druck an dessen Beginn (Überdruck).

Häufige Fragen zu Sicherheitsventil und Abblaseleitung

Wie wird ein Sicherheitsventil nach EN 13136 ausgelegt?

Zuerst die erforderliche Abblaseleistung: bei Brand 10 kW/m² mal äußere Behälteroberfläche geteilt durch die Verdampfungswärme, sonst der Verdichtermassenstrom oder die Heizleistung. Danach ergibt EN 13136 den Ventilquerschnitt aus Qm = 0,2883·C·Kb·A·Kdr·√(p0/v0) bei Ansprechdruck plus 10 %.

Im Rechner oben berechnen

Wie hoch darf der Gegendruck am Sicherheitsventil sein?

Für konventionelle Sicherheitsventile gilt meist höchstens 10 % des Ansprechdrucks, balancierte Ventile vertragen nach Herstellerangabe mehr. Der Druckverlust in der Zuleitung darf höchstens 3 % betragen. Der Rechner ermittelt den Gegendruck der Abblaseleitung mit kompressibler Strömung und kritischem Ausströmen.

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Wie berechnet man eine gemeinsame Abblaseleitung für mehrere Sicherheitsventile?

Der Gegendruck jedes Ventils wird mit allen Ventilen gleichzeitig (Brand) oder einzeln geprüft. Die Abschnitte zwischen den T-Stücken führen den Durchfluss der Ventile davor und können unterschiedliche Nennweiten haben; als Faustregel soll der Querschnitt der Sammelleitung mindestens die Summe der Anschlüsse sein.

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Was ist bei Sicherheitsventilen für CO2 (R744) besonders?

Die Drücke sind hoch, und auf der Hochdruckseite ist CO2 oft überkritisch, daher wird das Ventil für Gas bei einer Temperatur ausgelegt. Entspannt CO2 unter 5,2 bar, bildet sich Trockeneis; die Abblaseleitung muss deshalb kurz und selbstentleerend ohne Tiefpunkte sein.

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Darf die Abblaseleitung aus Kupfer sein?

Ja bei HFKW/HFO und CO2, wenn das Rohr den Gegendruck aushält: Kälte-Kupferrohr nach EN 12735-1 oder Installationskupfer EN 1057 und Presssysteme mit für das Kältemittel zugelassenen Verbindern. Bei Ammoniak ist Kupfer verboten; Stahl oder Edelstahl verwenden.

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Wie laut ist ein abblasendes Sicherheitsventil?

Nahe am Austritt oft über 100 dB(A). Der Rechner schätzt den Schall nach API 521 und wählt bei einer Schallanforderung eine größere Leitung; reicht das nicht, den Austritt verlegen oder einen Schalldämpfer einbauen.

Im Rechner oben berechnen

Voraussetzungen: Abblaseleistung und Ventilflöte nach EN 13136:2013+A1, auf die sich EN 378-2 bezieht (EN ISO 24664:2024 noch nicht geprüft) (Qm = 0,2883·C·Kb·A·Kdr·√(p0/v0)); Ausblaseleitung bei isothermer kompressibler Strömung mit Stauung, Gastemperatur = Abblasetemperatur (auf der sicheren Seite); Zuleitung als inkompressible Strömung. Kältemitteldaten aus CoolProp-Referenzgleichungen. Lärmpegel geschätzt nach API 521 / ISO 23251.

Haftungsausschluss: Dieses Werkzeug garantiert keine korrekten Ergebnisse. Sicherheitseinrichtungen müssen von einer sachkundigen Person ausgewählt und abgenommen werden; stets mit EN 378, EN 13136, den Herstellerdaten und den örtlichen Vorschriften abgleichen.

Hilfe – Sicherheitsventil und Abblaseleitung

Der Rechner folgt EN 13136: zuerst die erforderliche Abblaseleistung, dann Querschnitt oder Leistung des Ventils, dann Druckverlust der Zuleitung und Gegendruck der Abblaseleitung.

1. Kältemittel und Druck

  • Kältemittel und Ansprechdruck (Überdruck) wählen. Das Ventil bläst beim Ansprechdruck plus Drucksteigerung ab (normal 10 %).
  • Meist wird gesättigter Dampf abgeblasen. Über dem kritischen Druck (z. B. CO2 auf der Hochdruckseite, über 73,8 bar) oder für überhitztes Gas, z. B. in der Heißgasleitung, Gas bei einer Temperatur wählen. Das gilt für alle Kältemittel der Liste.
  • Kältemittel, die nicht in der Liste stehen, lassen sich mit „Anderes Kältemittel“ und den Herstellerdaten berechnen.

2. Erforderliche Leistung

  • Brand: EN 13136 rechnet mit einer Wärmestromdichte von 10 kW/m² auf die äußere Behälteroberfläche; die Leistung ist diese Wärme geteilt durch die Verdampfungsenthalpie.
  • Verdichter: Hubvolumen × Sauggasdichte × Liefergrad. Wärmequelle: Wärmeleistung geteilt durch die Verdampfungsenthalpie.

3. Ventil

  • Mit Kdr und Querschnitt aus dem Datenblatt wird die Ventilleistung mit der erforderlichen Leistung verglichen. Bei Querschnitt 0 wird der benötigte Querschnitt angezeigt.
  • Die Abblaseleitung wird für die Leistung des Ventils ausgelegt, nicht nur für die erforderliche.
  • Wählen Sie, wie die Ventildaten angegeben werden: Strömungsquerschnitt und Kdr, API-526-Düse, Leistung bei Ihren Bedingungen oder Leistung bei den Bedingungen des Datenblatts (umgerechnet). Es wird immer nur eine Art verwendet; die anderen Felder werden ausgeblendet. Die Leistung kann in kg/h, kg/s, lb/h oder Nm³/h angegeben werden.

4. Leitungen

  • Die Zuleitung darf höchstens 3 % des Ansprechdrucks verlieren. Die Abblaseleitung wird für jede Dimension geprüft; die kleinste Dimension, die den Gegendruck in der Grenze hält, wird gewählt.
  • Bei Ammoniak ist Kupfer nicht zulässig. Bei CO2 die Trockeneiswarnung beachten.
  • Mehrere Ventile: Ventile im Feld Ventile hinzufügen. Jedes Ventil hat eigene Leistung, Zuleitung und Anschlussleitung zur gemeinsamen Abblaseleitung. Das Fließbild zeigt das ganze System; ein Ventil anklicken, um es zu bearbeiten.
  • Die Sammelleitung wird an jedem T geteilt: jeder Abschnitt führt den Durchfluss der Ventile davor und erhält eine eigene Nennweite. Die Nennweiten halten den Gegendruck jedes Ventils innerhalb seiner Grenze, mit allen Ventilen gleichzeitig oder einzeln, und können auch von Hand gewählt werden.

5. Schall, Speichern und Drucken

  • Abstand zum nächsten Immissionsort und eine Schallanforderung eingeben, um bei Überschreitung gewarnt zu werden.
  • Mit einer Schallanforderung wird die kleinste Nennweite gewählt, die Gegendruck und Schall einhält. Eine größere Leitung ergibt eine geringere Austrittsgeschwindigkeit und damit weniger Schall. Hält keine Nennweite die Anforderung ein, wird der Abstand angezeigt, in dem sie eingehalten wird.
  • Ein Schalldämpfer ist optional: einen Typ für typische Werte wählen oder Einfügungsdämpfung und Verlustbeiwert des Herstellers eingeben. Der Druckverlust des Dämpfers ist im Gegendruck enthalten.
  • „Speichern“ lädt das Projekt als Datei herunter, „Öffnen“ öffnet es wieder, „Drucken“ druckt die Ergebnisse.