Wärmeerzeugung
Moderne Wärmeerzeugungssysteme tragen zu einer effizienten Energieversorgung und zur Reduzierung von CO2-Emissionen bei
Die Integration erneuerbarer Energien wie Solarenergie und Biomasse in Wärmeerzeugungsprozesse fördert Nachhaltigkeit. Fernwärmenetze ermöglichen es, Wärme aus verschiedenen Quellen zentral zu erzeugen und an mehrere Abnehmer zu verteilen. Kraft-Wärme-Kopplung ermöglicht die gleichzeitige Erzeugung von Strom und Wärme, was zu einer höheren Energieausnutzung führt.
- Wärmeerzeugung
- Fernwärme
- Direkter und indirekter Anschluss
- Direkte Einspeisung
- Indirekte Einspeisung
- Übergabestationen
Wärmeerzeugung
Im Zuge der Nutzung von Gebäuden ist neben der Versorgung mit Elektrotechnik und der Abschirmung von den Witterungseinflüssen wohl die Beheizung eine der wesentlichen Grundlagen. So denken wir zunächst hauptsächlich an die statische Raumheizung, also an die Elemente der Wärmeerzeugung, Wärmeverteilung und an die Heizkörper, wenn wir von Heizung sprechen.
Aber darüber hinaus hat die Erzeugung von Wärme auch eine wesentliche Bedeutung für die Bereiche
Sanitär (Gebrauchs-Warmwasserbereitung),
Lüftung (Lufterwärmung)
und Klimatechnik (Wiedererwärmung nach der Luftkühlung im Zuge der Entfeuchtung).
Behaglichkeitsbereich
Aus Gründen der Übersicht werden die oben genannten Gewerke gesondert behandelt. Gleichwohl muss klar sein, dass in der Praxis eine mehr oder weniger komplexe Überlagerung stattfindet. Es ist also bei der Planung ein gesamtheitlicher Ansatz gefordert. Für den Facility Manager heißt das nichts Anderes, als dies bei der Anlagenerstellung planerisch zu berücksichtigen. Eine autarke Planung, die sich lediglich auf die Heizung reduziert, dürfte der Vergangenheit angehören.
In der Praxis zeigt sich immer wieder, dass die Fragen der Heizung oftmals nonchalant angegangen werden. So erfolgt keine korrekte Berechnung des raumbezogenen Wärmebedarfs und die optimierende Auslegung der Rohrleitungssysteme nach dem Bedarf an Volumenstrom und zulässigen Strömungsgeschwindigkeiten. Die Folge sind Beschwerden über zu kalte oder überheizte Räume, mangelnde wärmephysiologische Verhältnisse und zu hohe Verbräuche oder gar rauschende Heizkörperventile.
Vielfach wird auch an den Heizungsanlagen im Vertrauen auf den Selbstregulierungseffekt herumgefummelt, ohne eine gesamtheitliche Betrachtung, geschweige denn Nachrechnung.
So sollte den Verantwortlichen klar sein, dass man in die Gesamtverantwortung für die Hydraulik einer Heizungsanlage gelangt, wenn man auch nur Teile von ihr verändert.
In diesem Zusammenhang bekommt die Aufbewahrung der Bestandsdokumente und deren laufende Aktualisierung eine große Bedeutung. Sind nämlich solche Unterlagen bei baulichen Maßnahmen nicht zur Verfügung, muss der Planer (um korrekt zu arbeiten) die gesamte Heizungsanlage aufnehmen und ihren Ist-Zustand bestimmen, bevor er Änderungen einplanen kann. Allzu oft wird dies aus Kostengründen jedoch nicht getan in der Hoffnung, es wird schon irgendwie gehen.
Das Kapitel Wärmeerzeugung soll dem Facility Manager einen groben Überblick über die Belange dieses Gewerkes geben, damit er in der Lage ist, die richtigen Entscheidungen bezüglich Planung, Ausführung und Betrieb von Wärmeversorgungsanlagen treffen zu können. Wegen der Komplexität der Gesamtmaterie ist dies natürlich lediglich allgemein möglich.
Direkter und indirekter Anschluss
Fernwärme wird durch Rohrleitungen über mehr oder weniger lange Strecken transportiert, ehe sie beim Verbraucher ankommt. Dabei geht Wärme durch Verluste verloren.
Die Verluste hängen z.B. ab von:
Vorlauf- und Rücklauftemperaturen
dem Rohrdurchmesser und damit der wärmeabgebenden Oberfläche
Verlegeart (Stütze, Kanal)
Art und Ausführung der Wärmedämmung
Volumenstrom ≡ zu transportierende Wärmemenge.
Armaturen in der Heizungstechnik
Die Regelung des Leistungsbedarfs erfolgt z.B. durch Steuerung des Differenzdruckes als „Antrieb“ für den Volumenstrom oder durch Temperatursteuerung (höhere Temperaturdiffe-
renz º höhere Enthalpie). Diese Methoden werden auch als Mengen- bzw. Temperaturregelung bezeichnet. In den meisten Netzen wird für die Heizwärme eine gleitende, außentemperaturabhängige Fahrweise gewählt. Das ist jedoch nur begrenzt möglich, da die Versorgung mit Gebrauchswarmwasser auch außerhalb der Heizperiode eine Mindestvorlauftemperatur von ca. 70 °C voraussetzt. Dementsprechend wird das Wärmenetz außerhalb der Heizperiode mit 70 = const. gefahren. Schwankungen im WW-Verbrauch werden durch Mengenregelung ausgeglichen.
Am Zielort müssen die vom Netz gelieferte Temperatur, der Druck und der Volumenstrom den Anforderungen der Heizungsanlage des Abnehmers angepasst sein. Dies erfolgt in der Hausanschlussstation. Hierbei unterscheidet man zwischen direktem und indirektem Anschluss (direkter und indirekter Einspeisung der Fernwärme ins Hausnetz).
Vorteile:
geringe Kosten der Übergabestation
geringer Platzbedarf
Ausnutzung des Fernheiznetz-Differenzdruckes
Einsatz von Strahlpumpen möglich
geringere Verluste
Nachteile:
ggf. Mehrkosten für Hochdruck-Heizkörper
Probleme bei Leckagen
mögliche Verschlammung der Netze
Gefahr der Verbrühung.
direkte Einspeisung
Übergabestationen mit direkter Übergabe und die zugehörigen Hausanlagen werden sicherheitstechnisch als Bestandteil des Fernheizsystems betrachtet und müssen deshalb auf die in diesem System maximal möglichen Drücke und Temperaturen abgesichert werden (Anschlussbedingungen gem. Anforderungen des Fernwärmeunternehmens).
Bei Direktanschluss an die Fernwärmeversorgung durchströmt das Fernwärmewasser die Heizkörper des Abnehmers direkt, während bei indirekter Einspeisung die Hausanlage über einen Wärmetauscher vom Fernwärmenetz hydraulisch entkoppelt ist. In dieser indirekten Konfiguration bildet der Wärmetauscher quasi den Heizkessel.
Die übrige Anlagentechnik (Heiz- und Warmwasserkreislauf) entspricht der üblichen Heizungstechnik. Die Art des Anschlusses wird vom Versorgungsunternehmen vorgegeben.
Direkte Versorgung erfordert einen geringeren Platzbedarf, kann aber nicht bei allen Wärmeträgern angewendet werden.
Hochdruckdampf- und Hochdruckheißwasseranlagen werden in der Regel von der Hausanlage getrennt. Nur für Niederdruckheißwassernetze oder Warmwassernetze sind beide Anschlussformen möglich.
Der sekundäre Druck bei direkter Einspeisung entspricht dem Primärdruck des Versorgungsnetztes. Die Hausanlage muss für diese Druckverhältnisse geeignet sein, oder mit entsprechenden Druckmindern arbeiten. Ein Leck in der Hausanlage kann bei direkter Einspeisung zu erheblichen Wasserschäden führen, da das Wasser des Fernwärmenetzes auch im Hausnetz zirkuliert. Die Anforderungen an Sicherheitseinrichtungen bei dieser Anschlussform sind vergleichsweise höher und wegen der höheren Nenndruckstufe im Hausnetz auch materiell aufwendiger, also teurer.
