Fern- und Nahwärme

Geschichte der Sanitär-, Heizungs-, Klima- und Solartechnik

Abkürzungen im SHK-Handwerk

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Fern-/Nahwärmesysteme sind vom Prinzip her einfach. Die Fern-/Nahwärme wird in einem zentralen Heizwerk oder Heizkraftwerk erzeugt und versorgt Einzelobjekte, Betriebe, Siedlungen mit Wärme. Heizwerke dienen hierbei ausschließlich der Wärmeversorgung, während Heizkraftwerke nach dem Prinzip der Kraft-Wärme-Kopplung sowohl elektrischen Strom als auch gleichzeitig Fernwärme liefern. Die Energie (Wärmeenergie) wird heutzutage in Form von heißem/warmem Wasser über ein gut wärmegedämmtes Rohrleitungssystem zu den einzelnen Abnehmern transportiert.

Das Rohrleitungssystem besteht aus einer Vorlaufleitung, die den Abnehmer mit Heizwasser versorgt und einer Rücklaufleitung, die das möglichst tief abgekühlte Wasser wieder zum Wärmeerzeuger zurückführt, wo es erneut erwärmt wird. Pumpen sorgen für die Wärmeverteilung im Netz. Eine Druckhalteanlage verhindert das Verdampfen des heißen Wassers.

Die Wärmeübergabe an den Verbraucher erfolgt in einer Hausanschluss- bzw. Umformerstation, in der eine Systemtrennung zwischen Fern-/Nahwärmenetz und Hausanlage vollzogen wird (bei einer indirekten Übergabe fließt das Wasser der Fern-/Nahwärmeleitung nicht durch die Heizungsleitungen im Haus). In dieser Hausanschluss- bzw. Umformerstation wird über einen Wärmetauscher das in der Hausanlage zirkulierende Heizungswasser durch das Fern-/Nahwärmewasser erwärmt. Ein zweiter Wärmetauscher ist für die Trinkwassererwärmung zuständig. Der Verbrauch an Wärmeenergie kann vom Kunden einfach und exakt mit Wärmezähler abgelesen werden.

Ringnetz

 

vermaschtes Netz

 

Strahlennetz
Quelle: Danfoss GmbH
Indirekte Hausstation
Quelle: EON Hanse Wärme
Die indirekte Übergabe von Nah- bzw. Fernwärme ist heutzutage vor allen Dingen im Wohnungsbau die übliche Bauweise. Hier werden beide Seiten hydraulisch voneinander entkoppelt. In der Regel hat jede Übergabestation je einen Wärmetauscher für die Heizungs- und Trinkwasser-Erwärmungsanlage.
Der Hausanschlussraum zur Unterbringung des Hausanschlusses und Übergabeeinrichtungen § 11 AVB FernwärmeV und der Einrichtungen der Kundenanlage § 12 AVB FernwärmeV muss dienen Vorgaben entsprechen. Die FernwärmeV ist immer Bestandteil der AGB's der Wärmelieferanten.

Das aufbereitete Fernheizungswasser muss der DIN EN 12953-10, der VDI 2035 sowie der TRD 612 und dem VdTÜV-Merkblatt 1466 entsprichen. Es darf nicht entnommen oder neu befüllt werden.

Die Hausanlage muss nach den gesetzlichen Bestimmungen, den einschlägigen Normen und Regelwerken sowie den anerkannten Regeln der Technik ausgelegt und gebaut werden. Nur so kann eine richtige Wärmelieferung und Übergabe stattfinden. Kundenanlagen sind mit zentralen, selbsttätig wirkenden Einrichtungen zur Verringerung und Abschaltung der Wärmezufuhr sowie zur Ein- und Ausschaltung elektrischer Antriebe (Pumpen) in Abhängigkeit der Temperatur und der Zeit (Nachtabsenkung) auszustatten, da die meisten Lieferanten wegen der Trinkwassererwärmung im Bereich zwischen ca. 70 - 90 °C gleitend die Wärme liefern.

Fernwärmestation für Heißwasser mit indirektem Anschluss
-Hydraulischer Aufbau, Funktionsbeschreibung und Regelsystem-


Differenzdruckregler - Fernheizung
Um den Druckunterschied zwischen Vorlauf und Rücklauf einer Heizungsanlage konstant zu halten, werden Differenzdruckregler eingesetzt. Sie arbeiten entweder in Reihenschaltung zur Anlage nach dem Drosselungsverfahren oder in Parallelschaltung zur Anlage nach dem Überströmverfahren. Mit einem Drosselgerät z.B. einer Blende oder einem Ventil mit Meßanschlüssen arbeiten sie auch als Mengenregler und begrenzen bei Fernheizungen den Anschlusswert. Das Ventil enthält in beiden Fällen ein zweiseitig beaufschlagtes Membransystem und eine Gegenfeder.zur Einstellung des Sollwertes.
Die Fernwärme-Versorgungsunternehmen sind darauf angewiesen, den maximalen Volumenstrom-Bezug jeder Übergabestation zu kennen und auch zu begrenzen.
Die Grundkennlinie eines Ventils zeigt den Volumenstrom durch das Ventil, in Abhängigkeit vom Ventilhub, bei konstanter Druckdifferenz über dem Ventil. Wird also die Druckdifferenz über dem Ventil konstant gehalten, kann mit einer mechanischen, elektromechanischen oder elektronischen Hubbegrenzung auch der maximale Volumenstrom durch das Ventil begrenzt werden. Diese Volumenstrom-Begrenzung wird durch das Fernwärme-Versorgungsunternehmen plombiert. Durch den Ausgleich der Druckschwankungen im Fernwärme-Verteilnetz wird auch die Regelbarkeit der Übergabestation verbessert.
Weil die Druckdifferenz-Regelung und die Sekundär-Vorlauftemperaturregelung (auf ein primärseitiges Regelventil wirkend) zum Standart jeder Übergabestation gehört, bieten die Regelgeräte-Hersteller "Kombiventile" an, die Durchgangs-Regelventile mit eingebautem Druckdifferenz-Regler sind.
Differenzdruck- und Temperaturregler mit Volumenstrom-begrenzung ohne Fremdenergie
Quelle: Danfoss GmbH
Der Differenzdruck- und Temperaturregler mit Volumenstrom-begrenzung ohne Fremdenergie wird in Fernwärmeanlagen. Der Regler ist drucklos geöffnet und schließt bei steigendem Differenzdruck oder steigender Temperatur bzw. wenn der eingestellte maximale Volumenstrom überschritten wird. Die Regler können mit Thermostaten oder Schutz-Temperatur-Wächtern kombiniert werden.
Je nach Ausführung bestehen die Regler aus einem Regelventil mit einstellbarer Volumenstrombegrenzung, einem Kombinationsstück zum Anschluss des Thermostaten, einem Antrieb mit einer Stellmembrane bzw. zwei Stellmembranen und einem Handgriff für die Einstellung des Differenzdrucksollwerts.
Auch ein Regelventil mit einstellbarer Volumenstrombegrenzung, einem Antrieb mit einer Stellmembrane und einem Anschlussstück für den Thermostaten sind lieferbar.
Alle Regler können nur in die Rücklaufleitung eingebaut werden.
Anwendungsbeispiele - Differenzdruck- und Temperaturregler mit Volumenstrombegrenzung
Quelle: Danfoss GmbH
Differenzdruck- und Temperaturregler mit Volumenstrombegrenzung - Danfoss GmbH
Volumenstrom- und Temperaturregler mit / ohne Motorstellventil - Danfoss GmbH
Vor dem Einbau eines Regelventils in die Rohrleitung muss die Anlage fachgerecht gespült und wenn erforderlich, gereinigt werden. Außerdem ist für das Heizungswasser mindestens die VDI Richtlinie 2035 zu beachten. Für Industrie- und Fernwärmeanlagen ist das VdTÜV-Merkblatt 1466/AGFW-Merkblatt 5/15 zu beachten.

Die Idee, Fernwärme in größerem Umfang und kommerziell zu nutzen, entstand gegen Ende des 19. Jahrhunderts. Durch die Verringerung der Anzahl der Feuerstätten in den Innenstädten wurde die Gefahr von Bränden gemindert und der Verschmutzung durch Kohle und Asche Einhalt geboten. Wesentlicher Gesichtspunkt ist die Möglichkeit, den Wirkungsgrad von kalorischen Kraftwerken zu erhöhen, indem man mittels sogenannter Kraft-Wärme-Kopplung Wärmeleistung zwischen den Turbinenstufen auskoppelt. Wasser ist mit seinem hohen spezifischen Wert für die Wärmekapazität besonders geeignet als Medium für den Wärmetransport. Im Bereich der Fernwärme wird es im flüssigen und gasförmigen Aggregatzustand (Dampf) verwendet. Das Medium wird in wärmegedämmten Rohrleitungen in einem kontinuierlichen Kreislauf gefördert. Beim Verbraucher erfolgt die Wärmeübergabe mit Hilfe einer Übergabestation, die aus verschiedenen Komponenten bestehen kann. Die Erzeugung von Fernwärme erfolgt in der Regel in KWK-Kraftwerken, Müllverbrennungsanlagen, Fernheizwerken und Blockheizkraftwerken. Als Brennstoff werden die verschiedenen Formen der Kohle, Öl, Gas, Holz und Holzprodukte und Müll in verschiedenen Zusammensetzungen und Aufbereitungsformen verwendet.

Wegen des auch bei sehr guter Wärmedämmung nicht zu vermeidenden Wärmeverlustes über längere Strecken und des hohen Investitionsaufwandes für das Leitungssystem eignet sich Fernwärme nur bei dichter Bebauung.

In Deutschland hat Mannheim als erste große Stadt ein flächendeckendes Fernwärmenetz errichtet. Die größten deutschen Fernwärmenetze sind in Berlin und Hamburg zu finden. Flensburg gehört zu den Städten mit dem höchsten Marktanteil bei Fernwärme (>90%). In den skandinavischen Ländern ist die Fernwärme sehr weit verbreitet.

 
Nahwärme umschreibt eine Art der Wärmeversorgung, bei der die Erzeugung der Wärme unmittelbar vor Ort, häufig in den zu beheizenden Objekten selbst oder aber in deren unmittelbarer Nähe stattfindet.

Eine Möglichkeit der begrifflichen Differenzierung, bei allerdings gleicher Unternehmenszielstellung zwischen Fern- und Nahwärme, liegt darin, dass bei der Fernwärme die Wärme meist als Koppelprodukt bei der Erzeugung elektrischer Energie entsteht und über ein mehr oder weniger verzweigtes Fernwärmenetz an die Wärmenutzer herangeführt wird, während bei der Nahwärme die Umwandlung von Primärenergie in Wärme vor Ort, also in der Nähe der Verbraucher, erfolgt.

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Nah- und Fernwärmekonzept mit effizienter Solaranlage

Two-step house substation with one radiator circuit and one domestic hot-water circuit

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