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Gasströmungswächter

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Quelle: Mertik Maxitrol

Grundlagen

Ein Gasströmungswächter (GS) ist ein Bauteil, welches im wesentlichen die Gaszufuhr bei nicht bestimmungsgemäßen Gasaustritt unterbricht. Er dient zum einen als Schutz vor Manipulationen und zum anderen als Sicherheitseinrichtung für den Brandschutz bei Kunststoffleitungen.

Schutz vor Manipulation

Zum Schutz von Gasinstallationen gegen Eingriffe Unbefugter (Schutz vor Manipulation) hat der DVGW ein umfassendes Sicherheitskonzept entwickelt und die Vorgaben in die Technischen Regeln für Gasinstallationen (TRGI) aufgenommen. Man unterscheidet grundsätzlich die aktiven und passiven Schutzmaßnahmen. Der Gasströmungswächter gehört zu den aktiven Schutzmaßnahmen. (Aktive Schutzmaßnahmen)

Brandschutz bei Kunststoffleitungen

Mit der TRGI 2008 wurde auch die Möglichkeit eingeführt Gasleitungen aus Kunststoff zu verlegen. Da für alle Erdgasinstallationen in Deutschland das Kriterium „höhere thermische Belastbarkeit“ gilt, ist der GS für dieses Rohrmaterial existenziell. Im Gegensatz zu metallenen Leitungen erfüllen die Kunststoffrohre die „HTB-Qualität“ nicht. Der Einsatz der Gasströmungswächter ist daher nicht mehr nur für metallene Innenleitungen als Schutz gegen Manipulation gefordert, sondern wird auch als zusätzliche Sicherheitsmaßnahme für Brand- und Explosionssicherheit bei Kunststoffleitungen vorgeschrieben.

Der Gasströmungswächter ist bei Kunststoffleitungen immer zusätzlich mit einer „thermisch auslösenden Absperreinrichtung“ (TAE) zu versehen. GS und TAE sind metallisch wärmeleitend miteinander zu verbinden.

Beispiel: GS kombiniert mit TAE

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Quelle: Mertik Maxitrol

Gasströmungswächter-Typen

Typ K & Typ M

Man unterscheidet bei Gasströmungswächtern grundsätzlich zwei Typen:

  • GS Typ K
  • GS Typ M

„K“ steht für Kunststoff - dieser GS ist für Kunststoff- und Metallrohre einsetzbar. „M“ ist ausschließlich für metallene Leitungen einsetzbar.

Der GS Typ K hat einen Schließfaktor von 1,45 und der GS Typ M einen Schließfaktor von 1,8. Schließfaktor bedeutet, dass der GS Typ K spätestens bei einem Volumenstrom von 45% über Nennvolumenstrom auslöst, während der GS Typ M bei spätestens 80% darüber auslöst. Der Typ K ist also eine „flinke Sicherung“, der Typ M eine „träge Sicherung“. Dadurch wird klar, warum Kunststoffleitungen nur und ausschließlich mit einem GS K abgesichert werden dürfen. Wie bereits eingangs erwähnt, stellt der GS bei Kunststoffleitungen eine Brand- und Explosionssicherheit dar und muss demnach sensibler reagieren.

Kennzeichnung

Beispiel: Kennzeichnung

Quelle: Mertik Maxitrol

Jeder Gasströmungswächter ist entsprechend dem Nenndurchfluss mit einer farbigen Banderole und den vorgeschriebenen technischen Angaben nach der DVGW Prüfgrundlage VP 305-1 ausgestattet.

Technische Angaben sind:

  • GS Typ und Nennwert (farbliche Kennzeichnung)
  • Nennweite
  • Betriebsdruckbereich
  • Einbaulage und Fließrichtung (Pfeil)
  • Schließfaktor

Tabelle: Farbliche Kennzeichnung

Nennwert des GS - m³/hFarbliche Kennzeichnung
2,5Gelb
4,0Braun
6,0Grün
10,0Rot
16,0Orange

Beispiel: Farbliche Kennzeichnung, rot = 10m³/h

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Quelle: Mertik Maxitrol

Aufbau und Funktion

  • VN = Nennvolumenstrom
  • VS = Schließvolumenstrom
  • VL = Überstrom-Volumenstrom

Funktion

Der Gasströmungswächter reagiert auf einen erhöhten Volumenstrom, der entsteht, wenn die Gasleitung durch eine Beschädigung von einem höheren Durchfluss Vs durchströmt wird als vom Nennvolumenstrom Vn (Bild b). Dabei kommt es in der Gasleitung hinter dem GS zu einem Druckabfall und damit zu einer Druckdifferenz auf beiden Seiten des GS. Diese Druckdifferenz bewegt den Verschlussteller gegen eine Federkraft in den Ventilsitz und unterbricht damit die Gaszufuhr der nachfolgenden Leitungen. Besitzt der Verschlussteller eine Überströmöffnung, öffnet sich der GS selbsttätig wieder, wenn die Gasleitung wieder geschlossen ist und sich langsam der Gasdruck wieder aufbauen kann (Bild c). Ist diese nicht vorhanden, muss der GS manuell geöffnet werden.

Beispiel: Schnittbild

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Quelle: Mertik Maxitrol

Hinweis:

Bei Inbetriebnahme der Leitung soll das Gas langsam eingelassen werden, damit der Gasströmungswächter nicht auslöst. Ein diesbezügliches Schild am Haupthahn erinnert daran.

Auslegung des GS

Grundlagen

Gasströmungswächter werden belastungsangepasst ausgelegt. Das heißt, die Ermittlung der richtigen Größe erfolgt nach der Nennbelastug des abzusichernden Gasgerätes oder der Gesamtbelastung bei mehreren Geräten. Man unterscheidet also zwei Installationsfälle. Anlagen mit nur einem Gasgerät und Anlagen mit mehreren Gasgeräten. Bei Anlagen mit nur einem Gasgerät (Einzelzuleitung) werden Gasströmungswächter maximal bis zu einer Eingangsbelastung von 110 kW eingesetzt. Bei Anlagen mit mehreren Geräten maximal bis zu einer Gesamtbelastung von 138 kW. Darüber hinaus gibt es keine Gasströmungswächter.

Auswahl

Für die sichere Funktion eines Gasströmungswächters spielt die Dimensionierung der Leitungsanlage die entscheidende Rolle. Aus diesem Grund ist die Bestimmung der Gasströmungswächter Bestandteil der Verfahren zur Ermittlung der Rohrdimensionen. Hierzu stehen zwei Verfahren zur Verfügung:

Beide Verfahren unterscheiden in Einzelzuleitung bzw. Abzweigleitung und Verbrauchs- bzw. Verteilungsleitung sowie zwischen Leitungen aus Metall und Kunststoff. Das bedeutet, dass die Überschriften der Tabellen und Diagramme bei der Auswahl dringend zu beachten sind. Die genaue Anwendung der jeweiligen Verfahren werden in der gültigen TRGI beschrieben (siehe dazu: TRGI).

Abgleich

Grundlagen

Die TRGI fordert nach der Auswahl des Gasströmungswächters und der Dimenionierung der Leitungsanlage eine Überprüfung der Wirksamkeit des Strömungswächters bis zu den Leitungsenden. Diese Überprüfung, auch „GS-Abgleich“ genannt, richtet sich nach dem GS Typ.

Metallene Leitungen

Abgleich bei GS-K

Je nach Leitungsart (siehe dazu: Leitungsarten) ergeben sich beim GS K verschiedene Anforderungen. Alle Einzelzuleitungen mit GS K und Verbrauchsleitungen mit GS 2,5 K und GS 4 K müssen nicht abgeglichen werden. Ab GS 6 K in Verbrauchsleitungen sind Mindestnennweiten der folgenden Abzweigleitungen einzuhalten, damit die Schließvolumenströme erreicht werden. Anstelle von notwendigen Nennweitenvergrößerungen können auch „Zusatz-Gasströmungswächter“ eingesetzt werden. Dies ist aber erst ab einem ersten GS 10 K sinnvoll. Dieser Zusatz-GS wird an den Anfang der Teilstrecke gesetzt, deren Streckebelastung er absichert.

Der Abgleich des GS-K bei metallenen Leitungen richtet sich nach der in den Technischen Regeln für Gasinstallationen (kurz: TRGI) dafür vorgesehenen Tabelle:

GS K vor Gaszählerkleinste AbzweigleitungZusatz - GS K
GS 2,5 Kda 15 / DN 15nicht erforderlich
GS 4 Kda 15 / DN 15nicht erforderlich

GS 6 K

da 15 / DN 15

da 18 / DN 20

GS 2,5 K

nicht erforderlich



GS 10 K

da 15 / DN 15

da 18 / DN 20

da 22 / DN 20

GS 2,5 K

GS 4 K

nicht erforderlich



GS 16 K

da 15 / DN 15

da 18 / DN 20

da 22 / DN 20

GS 2,5 K

GS 4 K

GS 6 K

Abgleich bei GS-M

Beim GS-M ist generell und unabhängig von der Leitungsart ein Abgleich erforderlich. Der Abgleich des GS M ist um ein vielfaches aufwendiger und ebenfalls nach Tabellen und Tafeln, die in der TRGI aufgeführt werden, durchzuführen. Es werden maximale Rohrlängen für Gasströmungswächter in Abhängigkeit von Rohr-/Armaturenkombinationen vorgegeben.

Aufgrund der Einfachheit des Abgleichs empfiehlt sich generell der Einsatz eines GS K!

Kunststoffleitungen

Bei jeder Kunststoffleitungsinstallation ist ein Abgleich zwingend erforderlich. Die hierfür notwendigen Tabellen sind vom Hersteller des Kunststoffrohrsystems zur Verfügung zu stellen.

Einbauort

Das erste Bauteil einer aktiven Maßnahme ist unmittelbar nach der Hauptabsperreinrichtung bzw. dem Gas-Druckregelgerät, wenn dieses direkt nach der HAE angeordnet ist, zu installieren (Ausnahme: Beispiel 1). Die aktiven Maßnahmen kommen bei einer Eingangsbelastung bis zu 138 kW bei mehreren Gasgeräten bzw. 110 kW bei nur einem Gasgerät zum Einsatz. In Verteilungsleitungen mit Eingangsbelastungen > 138 kW ist daher kein Gasströmungswächter einzubauen. Bei daran angeschlossenen Verbrauchs- oder Abzweigleitungen mit Streckenbelastungen < 138 kW ist ein GS zu installieren. Dieser GS ist unmittelbar nach dem Abzweig von der Verteilungsleitung bzw. nach dem Austritt aus Wand, Schacht oder Kanal einzubauen. (siehe dazu: Leitungsabschnitte)

Einfamilienhaus

Für die gesamte Gasinstallation ist nur ein Gasströmungswächter erforderlich. Er wird vorzugsweise am Ausgang des Gasdruckregelgerätes eingesetzt. Wenn der Eingangsdruck < 100mbar ist, kann der Strömungswächter allerdings auch vor dem Gas-Druckregelgerät eingebaut werden.

Beispiel 1: Ein- und Mehrfamilienhaus mit zentraler Gasanwendung (Druckbereich < 25mbar)

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Quelle: Mertik Maxitrol

Beispiel 2: Ein- und Mehrfamilienhaus mit zentraler Gasanwendung (Druckbereich > 25mbar - 100mbar)

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Quelle: Mertik Maxitrol

Mehrfamilienhaus

Vor jedem Gaszähler, vorzugsweise vor dem Gaszählerhahn oder in diesem integriert (wenn Gaszähler zentral im Keller angeordnet sind), wird ein Gasströmungswächter eingesetzt. Weiterhin ist ein Strömungswächter am Ausgang der Hauptabsperreinrichtung einzusetzen. Letzterer entfällt, wenn die Eingangsbelastung < 25 mbar beträgt (Beispiel 3). Bei Stockwerksleitungen/Wohnungsleitungen sollten die Strömungswächter am Abgang der Verteilungsleitung gesetzt werden (nicht unmittelbar vor dem Zähler).

Beispiel 3: MFH mit Etagengasanwendung (Druckbereich < 25mbar)

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Quelle: Mertik Maxitrol

Beispiel 4: MFH mit Etagengasanwendung (Druckbereich > 25 mbar - 100 mbar)

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Quelle: Mertik Maxitrol

Hinweise

Weitere Hinweise, die beim Einbau von Gasströmungswächtern beachtet werden müssen:

  • Entlang des Fließweges dürfen nicht mehrere GS des gleichen Nennwerts und des gleichen Typs installiert werden
  • Bei Verteilungsleitungen müssen nach einem GS 16 K die Nennweiten bis zu den nächsten GS mindestens da 28 oder DN 25 sein

Einbaulage

Die notwendigen Informationen zur Einbaulage der Gasströmungswächter kann man dem Typenschild (Banderole) entnehmen. Dort findet man Angaben zur Fließrichtung und zur Einbaulage. Das heißt, ob der Gasströmungswächter waagerecht oder senkrecht eingebaut werden muss. Beim Einbau ist genauestens darauf zu achten, dass die auf dem Typenschild vorgegebene Einbaulage exakt eingehalten wird, denn aus dem „empfindlicheren“ Typ-K (fs=1,45) für waagerechten Einbau wird durch das Eigengewicht des Ventiltellers bei senkrechtem Einbau ein „unempfindlicherer“ Typ-M.

Beispiel: Einbaulage = waagerecht nach oben

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Quelle: Mertik Maxitrol

Heutzutage findet man zunehmend lageunabhängige Gasströmungswächter vom Typ K. Diese garantieren durchgängig den Schließfaktor fS =1,45 für beide Einbaulagen, sodass diese nicht nur in metallenen, sondern auch in Kunststoffrohrleitungen gleichermaßen eingesetzt werden können. Dies vereinfacht die Lagerhaltung im Handwerk, den Einbau auf der Baustelle und auch die Einhaltung der DVGW-TRGI 2008. Zudem kann bei metallenen Rohrleitungen mit den neuen lageunabhängigen Gasströmungswächtern auf den Längenabgleich des nachfolgenden Rohrnetzes verzichtet werden.

Gas-Druckregelgeräte mit integriertem GS

Gasströmungswächter können auch im Gas-Druckregelgerät integriert sein. In der entsprechenden Prüfgrundlage für Gas-Druckregelgeräte, der DIN 33822, wurden die gleichen Anforderungen wie in der DVGW Prüfgrundlage VP 305-1 zu Grunde gelegt. Sind Gasströmungswächter im Gas-Druckregelgerät integriert, gehen die Druckverluste nicht in die Bemessung der Leitungsanlage ein.

Bestandsschutz

Es besteht keine allgemeine Nachrüstpflicht für Gasströmungswächter (Bestandsschutz). Bei wesentlichen Änderungen an bestehenden Gasinstallationen wird jedoch eine Anpassung an den Stand der Technik gefordert. Dies gilt auch für Anwendungsfälle, bei denen mit einem kritischen Nutzungsverhalten oder kritischen Nutzungssituationen gerechnet werden muss. Bei Nachrüstungen kann auch der Einsatz von Passivmaßnahmen in „allgemein zugänglichen Räumen“ die allein mögliche und somit ausreichende Maßnahme darstellen.