Lösung für das Weimarer Wärmenetz

Seit über 25 Jahren versorgt die Stadtwerke Weimar Stadtversorgungs-GmbH (SWW Weimar) das thüringische Weimar und seine Umgebung sicher und immer umweltfreundlicher mit Strom, Gas und Wärme. Um fast 40 % gingen die klimaschädlichen Treibhausgasemissionen in den letzten zehn Jahren zurück. Dazu trägt auch die konsequente energetische Sanierung und die Nutzung von Einspar- und Effizienzpotentialen im städtischen Gebäudesektor bei.

Im Nachbarbundesland Sachsen entwickelt und fertigt die Yados GmbH seit über zehn Jahren Systemlösungen für energieeffiziente Wärmenetze. Im Auftrag der SWW Weimar plante und konfektionierte das Unternehmen jeweils sechs Ausführungen der Fernwärmeübergabestation „Yado|Giro 0D-1H-1DS“ sowie des Trinkwassererwärmungs­sys­tems (TWE) „Yado|Aqua DL-PR“ mit 50 kW Leistung.

Nach nur fünfwöchiger Bauzeit nahmen die steckerfertig montierten Anlagen im Sommer 2018 ihren Betrieb auf und versorgen seitdem störungsfrei 152 Wohneinheiten mit präzise ausgeregelter Raumwärme und Trinkwarmwasser.

Verbund aus Brennwertkessel, Wärmeübergabestation und Trinkwassererwärmung

Die Installation der maßgeschneiderten Yados-Fernwärme-Übergabestationen erforderte vor Ort keine zeit- und kostenaufwendigen baulichen Veränderungen. Lediglich die rohrtechnischen Anbindungen der Gebäude mussten angepasst werden.

Die kompakten Stationen verteilen die vom zentralen Gasbrennwertkessel (Typ „Vitocrossal 300 CT3B“ mit 635 kW Leistung von Viessmann) bereitgestellte Wärmeleistung druck-, temperatur- und bedarfsabhängig an die jeweilige Heizungsanlage und das Trinkwassersystem. Erzeuger- und Verbraucherseite werden dabei hydraulisch durch einen Plattenwärmeübertrager getrennt.

Optimale Vorlauftemperaturen lassen sich anhand von Außentemperatur und nutzerseitigen Zeit- und Komfortvorgaben über eine integrierte DDC-Regelung berechnen. Über zusätzliche Sensoren können verschiedene Arten der Trinkwarmwasser­erwärmung sowie komplexe Heizkreis- und Lüftungsregelungen gesteuert werden. Grundsätzlich sind bauseitig vorhandene Heizkreise und Trinkwassersysteme weiterhin nutzbar, da die Komponenten vollständig kompatibel sind.

Im Falle des Wohnquartiers Humboldtstraße umfasste die energetische Sanierung auch die Erneuerung der Trinkwasser­erwärmungssysteme: Moderne Hocheffizienzanlagen sollten den Brennwerteffekt des Gasheizkessels wirksam nutzen und die vor allem im Sommer sehr hohen Rücklauftemperaturen senken.

„Ziel des Sanierungsprojekts Humboldtstraße war es, die Wohnblöcke mit einer energietechnisch intelligenten Lösung auszustatten, die sowohl den Anforderungen der Trinkwasser­hygiene in optimaler Weise gerecht wird als auch einen effizienten Netzbetrieb wirksam unterstützt“, erklärt M. Eng. Sebastian Kersten vom Technischen Dienst Wärme der Stadtwerke Weimar Stadtversorgungs-GmbH.

Die von Yados geplanten und gefertigten TWE-Anlagen erfüllen diese Anforderungen. Eine Schlüsselrolle spielt die Rücklauftemperaturauskühlung des Heizwassers, denn je geringer die Rücklauftemperatur, desto höher ist der Systemwirkungsgrad.

Die Technologie nutzt hohe primäre Vorlauftemperaturen, wodurch der Heizwasservolumenstrom (HWVS) im Prozess deutlich verringert und heizwasserseitig niedrige Rücklauftemperaturen erzielt werden können. Im Beispiel Humboldtstraße liegen diese zur heißen Jahreszeit zwischen 25 und 59 °C. Leis­tungs­größe und Energiebedarfe der Pumpen können dadurch verringert werden. Entsprechend reduzieren sich auch die Wärmeverluste im Netz.

Dies gelingt durch eine spezielle Schaltung des Vor- und Nachwärmers (Plattenwärmeübertrager), bei welcher der Zirkulationsvolumenstrom kontinuierlich erwärmt wird. Im Prozess der Speicherladung wird die Trinkwarmwassertemperatur des Zirkulationsvolumenstroms im Nacherwärmer zunächst auf – hygienerechtlich geforderte – 60 °C erhöht. Parallel kühlt Wasser aus dem Trinkwarmwasserspeicher den Heizwasservolumenstrom im Vorerwärmer ab.

Die durchgängige Erwärmung des Zirkulationsvolumenstroms und die hydraulische Einbindung des erwärmten Trinkwassers im oberen Teil des Warmwasserspeichers ermöglichen eine stabile Temperaturschichtung im Pufferspeicher. Im Rücklauf-Auskühlungsbetrieb lassen sich thermische Vorgaben der Trinkwasserverordnung zur Legionellenprävention verlässlich einhalten und eine Stagnation von Trinkwarmwasser im Versorgungsnetz vermeiden.

Energetische Sanierung im Quartier

Das Klimaschutzkonzept der Stadt Weimar sieht vor, die CO₂-Emissionen städtischer Gebäude bis zum Jahre 2020 um 25 % zu reduzieren. Dieses Ziel hat Weimar schon jetzt erreicht. Konsequente energetische Sanierungen im Bestand mit zukunftsfähiger Technologie haben maßgeblich dazu beigetragen.

Die im Wohnquartier Humboldtstraße installierten, hocheffizienten Wärmeübergabestationen und TWE-Anlagen überzeugen mit hohem Wirkungsgrad und besten Umwelt­ergeb­nissen. Bereits die erste Auswertung witterungsbereinig­ter Anlagendaten untermauern die reale Effektivität des Verbunds aus Brennwertkessel und Yados-Komponenten. Im Berechnungszeitraum von September bis Dezember 2018 konnten im Vergleich zum Jahr 2017 bereits 19 % der eingesetzten Primärenergie (Erdgas) und 17,3 t CO₂ eingespart werden.

„Auch unsere jüngste Auswertung für die Monate Januar bis Mai 2019 bestätigt das Potential der Technologie“, so Sebastian Kersten. „Die Berechnungen ergeben eine Primärenergie-Einsparung von ca. 22 % im Vergleich zum Vorjahreszeitraum – das sind über 39 t eingespartes CO₂“. Ein zusätzlicher Baustein der Stadt Weimar im Bemühen um noch mehr Nachhaltigkeit und Lebensqualität für seine Bewohner und Besucher.