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Fernwärme eine Einführung in die Funktionsweise von Übergabestationen
Einführung in die Fernwärme
Im folgenden Bericht werden sämtliche Fragen rund um den Begriff Fernwärmeübergabestationen ausführlich geklärt. Doch vorab lässt sich bereits festhalten, dass eine Übergabestation für Fernwärme einfach gesagt die Wärme des Fernwärmenetzes in das Wärmeverteilsystem des Abnehmers abgibt, um so die benötigte Temperatur einstellen zu können. Um die Funktionsweise jedoch näher beschreiben zu können, ist es notwendig auf einzelne Bestandteile wie beispielsweise Wärmemengenzähler, Sicherheitsventil und Thermometer einzugehen.
Hauptfunktion von Übergabestationen
Wie sich bereits aus dem Begriff schließen lässt, ist die zentrale Funktion einer Fernwärmeübergabestation die Auslieferung von Fernwärme, wobei die Übergabe demnach von dem lokalen Lieferanten an den Abnehmer erfolgt. Relevant ist auch der Begriff Station, welcher verdeutlicht, dass es sich bei der Fernwärmeübergabestation um eine Einrichtung handelt, die stationär durch mehrere Bestandteile eine Einheit bildet.
Während des Prozesses der Fernwärmeübergabe müssen bestimmte Anforderungen erfüllt werden, welche anhand unterschiedlicher Konzepte gedeckt werden können. Diese unterschiedlichen Modelle sind notwendig, weil jeder Abnehmer und auch jedes Gebäude individuell sind und dementsprechend die Heizgewohnheit und der Heizwärmebedarf variieren.
Weiters ist auch die Anschlusstechnik relevant, um bestimmen zu können, welche Station verwendet werden kann. Ebenso die Art der Trinkwassererwärmung, als auch die Auslegung und die Zahl der Heizkreise haben einen Einfluss auf die Wahl der unterschiedlichen Übergabestationsmodelle.
Die Funktionen der Übergabestation
Nun ist klar, dass die Hauptaufgabe der Übergabestationen die Weitergabe der Wärme an den Verbraucher ist, doch es gibt noch weitere Funktionen der Station, welche im Folgenden aufgelistet werden.
Die Fernwärmeübergabestation ...
ist Warmwasserlieferant und liefert somit dem Abnehmer das fertige Warmwasser für den Verbrauch
misst mit dem in der Station befindlichen Wärmemengenzähler, wie viel Wärme der Konsument verbraucht.
gilt als Regler des primärseitigen Differenzdrucks.
beschränkt die Menge des Fernwärmewassers in Bezug auf die Leistung des Vertrags.
stellt sicher, dass die Hausanlage und das Fernwärmenetz durch den Wärmeübertrager hydraulisch getrennt werden.
beschränkt mittels Temperaturfühler im Sekundärkreis die Sekundär-Rücklauftemperatur, wobei sichergestellt wird, dass einerseits die Heizleistung mechanisch zurückgenommen wird oder andererseits die Vorlauftemperatur vom Konsumenten höher eingestellt wird als jene Vorlauftemperatur, welche von der Außentemperatur abhängig ist.
kann mittels Sicherheitstemperaturregler die Vorlauftemperatur in Heißwassernetzen beschränken
Bestandteile der Fernwärme-Übergabestation
Die Übergabestation ist die Verbindung zwischen dem Fernwärmenetz und dem Verbraucher und hat somit viele Funktionen, die lediglich mittels der einzelnen Bestandteile erfüllt werden können. Auf diese relevanten Komponenten wird im Folgenden näher eingegangen.
Wie der Name bereits verrät, ist der
Wärmetauscher der eigentliche Wärmeübertrager. Von diesem Bestandteil befinden sich in der Fernwärmeübergabestation zwei Stück, welchen unterschiedliche Aufgabenbereiche zugeschrieben werden. Einer ist für die Erwärmung des Heizungswassers in der Hausanlage mit Hilfe des Nah-/ Fernwärmewasser verantwortlich und der andere sorgt für die Trinkwassererwärmung. Dies ist auch jener, der für die hydraulische Aufgliederung der Fern- und Nahwärmeerzeugung zuständig ist.
Mittels Schmutzfänger sollen in erster Linie in Leitungs- und Rohrsystemen die Rohre selbst und die entsprechenden Armaturen vor Schmutz geschützt werden. Dies soll vor allem Verstopfungen vorbeugen und sicherstellen, dass die Gase und Flüssigkeiten problemlos durchströmen können. In den meisten Fällen werden dafür Filter eingesetzt.
In manchen Fällen ist in der Fernwärmeübergabestation ein Sicherheitsventil integriert, welches für den in den Rohrleitungssystemen stehenden Druck verantwortlich ist. Dessen Aufgabe ist, darauf zu achten, dass der Druck in den Rohren nicht steigt. Sollte der zulässige Wert doch überschritten werden, werden Gase oder Flüssigkeiten vom Sicherheitsventil abgeleitet und in extra Rohrbehälter gesammelt. So können Schäden, die sich daraus ergeben könnten, vorgebeugt werden.
Eine weitere Komponente ist das sogenannte Regelventil, welches mit einem Differenzdruckregler oder/und mit einem Mengenbegrenzer ausgestattet sein kann. Es bildet das sogenannte Steuerelement im Kreis. Sie bedienen sich bei Heizungsanlagen entweder in der Parallelschaltung am Überstromverfahren oder in der Reihenschaltung am Drosselungsverfahren.
Durch den Differenzdruckregler kann sichergestellt werden, dass der Druckunterschied zwischen Rücklauf und Vorlauf einer Heizung stabil bleibt.
Es ist jedoch auch möglich, das Regelventil als Drosselgerät zu verwenden und somit die Durchflussmenge in den Rohren zu bestimmen. Gleich ob es als Differenzdruckregler oder als Drosselgerät verwendet wird, bei beiden Typen ist eine zweiseitig beaufschlagtes Membransystem sowie eine Gegenfeder enthalten.
Wenn das Drosselgerät, beispielsweise ein Ventil oder eine Blende einen Messanschluss hat, können die Differenzdruckregler auch als Mengenregler fungieren und den Anschlusswert bei Fernwärmeheizungen begrenzen.
Der Wärmemengenzähler fungiert als Messgerät, das für die Ermittlung der Wärmeenergie des Verbrauchers benötigt wird. Diese ermittelte Wärmeenergie (Fernwärme) ist jene, die der Verbraucher entweder über den Heizkreislauf geliefert bekommen hat oder jene, die Wärmetauscher über einen Kühlkreislauf abgeleitet haben. Berechnet wird diese Wärmeenergie aus dem Volumenstrom, welcher aus dem zirkulierenden Medium entnommen werden kann und dessen Temperaturabweichung zwischen Rücklauf und Vorlauf.
Die sogenannte Hauptsperreinrichtung, worunter eine Armatur verstanden wird, kann Rohre und Leitungen problemlos öffnen und schließen. Dies dient vor allem dem Durchfluss, Einlass oder Auslass von Flüssigkeiten und Gasen, die die Leitungen durchströmen. Zusätzlich gibt es den Manometerabsperrhahn mit Manometer, welcher ein Druckmessgerät ist, mit dem die Erfassung des physikalischen Drucks einer Flüssigkeit oder eines Gases gewährleistet werden kann.
Manometer und Thermometer
Um die Temperatur und den Druck zu erfassen, befinden sich in der Fernwärmeübergabestation in der Regel Thermometer und Manometer im Rück- und Vorlauf. Diese sind in einer sogenannten Tauchhülse, die die Abgrenzung zum Fernwärmekreislauf und einen Ausbau während des Prozesses ermöglichen.
Innerhalb des Regelkreises hat der
Regler die Aufgabe den Sollwert, das sogenannte Signal der Führungsgröße stetig mit den Regelgrößen, also den Istwerten, welche sowohl gemessen als auch zurückgeführt werden, gegenüberzustellen. Durch den daraus abgeleiteten Unterschied wird demnach die Regelabweichung oder-differenz ermittelt. Diese dient als wichtige Stellgröße im Regelkreis und beeinflusst die Regelstrecke insofern, weil sie sich in eingeschwungener Gestalt minimalisiert.
Konzepte der Fernwärme-Übergabestation
In den meisten Fernwärmenetzen wird Wasser verwendet, das entweder als Wasserdampf oder als Flüssigkeit genutzt wird. Wasser ist deshalb sehr gefragt, weil es wegen der hohen Wärmekapazität ein ideales Wärmetransportmittel ist.
Bei gedämmten Rohrleitungssystemen gelangt das heiße Wasser unter Druck zu den Konsumenten. Das bedeutet, dass die Wärmeübergabe in den Warmwasserkreislauf indirekt über die Übergabestation erfolgt. Es ist jedoch auch möglich, den Verbraucherkreislauf direkt, also ohne Teilung, an den Fernwärmekreislauf zu koppeln.
Je nach Bedarf des Konsumenten, kann das Warmwasser auf drei unterschiedlichen Wegen bereitgestellt werden, wobei alle drei einen Fernwärmeanschluss voraussetzen.
Für Verbraucher mit einem konstanten Warmwasserbedarf eignet sich das sogenannte Durchflusssystem ideal. Dabei wird das Wasser, ähnlich wie bei einem Durchlauferhitzer, direkt an der Station erwärmt.
Im Gegensatz zum Durchflusssystem, ist bei Verbrauchern mit einem schwankendem Wasserbedarf die Variante mit dem Speichersystem besser geeignet. Dabei wird lediglich ein kleiner Fernwärmeanschluss benötigt, da das Wasser im Speicher erwärmt wird und jederzeit entnommen werden kann.
Die soeben genannten Systeme können jedoch auch als kombinierte Form angewandt werden. Dafür wird ein Durchschnittswasserverbrauch ermittelt, auf den das System ausgelegt wird. Zusätzlich wird jedoch auch eine kleiner Fernwärmeanaschluss zugelassen.
