Modernisierung einer Fernwärmestation

Ausgangssituation

Der im Jahr 1988 fertiggestellte Plattenbau mit 304 Wohnungseinheiten und einer Nutzfläche von ca. 23 000 m², bei dem die Heizungssanierung durchgeführt wurde, ist in den Bildern links und rechts oben dargestellt. Der Anlass für die Überprüfung der Gesamtanlage waren Strömungsgeräusche im Teillastbereich und eine veraltete Heizungspumpe. In einem solchen Fall sollte, auch wenn es sich nur um eine defekte Komponente handelt, diese nicht einfach ersetzt werden, sondern die Möglichkeit ergriffen werden, um die gesamte Anlage  zu überprüfen. Eine ohnehin notwendige finanzielle Investition kann so eine langfristige Ersparnis bewirken.

Modernisierung der Anlagentechnik

Ziel der Maßnahmen zur Modernisierung war eine Verringerung der Energiekosten, also eine Verringerung des Anschlusswertes und die Senkung von Energieverlusten im Betrieb der Anlage. Weiterhin stand die zuverlässige, störungsfreie Versorgung der Wohnungen im Mittelpunkt. Das kann durch eine reduzierte An­zahl eingebauter Komponenten erreicht werden.

Neuerungen in der Heizungsanlage

Die Regelung erfolgt nun über eine Strahlpumpe „baelz 480 DN80“, sie ersetzt die Heizungspumpe „UPE 80-120“ und auch das Regelventil. Die Differenzdruckregler auf Primär- und Sekundärseite wurden ebenfalls überflüssig und demontiert bzw. stillgelegt.

Über ein Monitoring erfolgte die Optimierung der Heizkurve und der Nutzungszeiten. Weiterhin rundete eine hydraulische Nachjustierung die Modernisierung ab.

Mit dem Einbau einer Strahlpumpe passt die Wärmeleistungsregelung den Volumenstrom über den gesamten Lastbereich an den jeweiligen Bedarf an. Damit sind keine Differenzdruckregler in den Strängen notwendig [1].

Abbau der Speicher

Der Einsatz einer Strahlpumpe „baelz 480 DN40“ und zweier Plattenwärmetauscher (Vor- und Nachwärmer) als Durchflusssys­tem erlaubten die Demontage der 3 x 1000 l-WW-Speicher und der Ladepumpe „UPS 40-60“. Der Einbau einer hocheffizienten Zirkulationspumpe führt zur schnellen Verfügbarkeit des Warmwassers.

Vorteile durch die Modernisierung

Das Funktionsprinzip der Strahlpumpe ist, mit Hilfe der Energie des Treibstrahls bzw. Vorlaufs, Wasser aus dem Rücklauf anzusaugen und über den Verbraucherkreis umzuwälzen, wobei die angesaugte Menge mit Hilfe der Düse regelbar ist. In der damit erhaltenen Mischung ergibt sich die optimale Temperatur und Menge für den Verbraucherkreis. Darüber hinaus ist dadurch auch die Rücklauftemperatur deutlich niedriger als bei einer konventionellen Lösung.

Für eine hohe Effizienz nutzt die Warmwasseranlage die Wärmemenge des Heizungsrücklaufes zur Vorwärmung des Warmwassers. Die Beimischregelung durch die Strahlpumpe am Plattenwärmetauscher senkt die primärseitige Eintrittstemperatur. Damit werden Materialspannungen und Verkalkungen im Plattenwärmetauscher verringert. Die Nutzungsdauer der Plattenwärmetauscher verlängert sich so [2]. Das Durchflusssystem wirkt der Legionellenvermehrung entgegen und verbessert die Brauchwasserhygiene insgesamt.

Der Wegfall der drei Warmwasserspeicher verringert den Energiebedarf gemäß DIN V 18 599-5 Abs. 6.2 um ca. 6300 kWh. Das ist die Energie, die man benötigte, um die 3 x 1000 l Wasser fortwährend auf konstant 60 °C zu halten. Ferner entfällt die elektrische Energie für die Ladepumpe komplett.

Die Berechnung der jährlichen Kosten für einen Betrachtungszeitraum von 15 Jahren ergab eine mittlere jährliche Einsparung von 6832 €. Danach beträgt die Amortisationszeit für die Gesamtinvestitionskosten von 40 500 € voraussichtlich sechs Jahre. Hier sind neben der Minderung der Verbrauchskosten auch die Verringerung der Wartungs- und Instandhaltungsaufwendungen in die Berechnung eingeflossen.

Die Minderung der Verbrauchskosten resultiert aus dem Wegfall der Trinkwasserspeicher, dem Wegfall der Ladepumpe, dem Wegfall der Heizungs-Umwälzpumpe und der optimierten Regelung mit Absenkung des Anschlusswertes. Die Auswertung des ersten Betriebsjahres ergab eine Energieeinsparung von 6 % im Vergleich zu einem baugleichen Gebäude ohne Strahlpumpentechnik.

Optimierung durch

Monitoring

Die Optimierung der Heizkurve mittels Datenaufzeichnung während einer Heizperiode zeigte weitere Verbesserungsmöglichkeiten auf. So verringert die Modifizierung der Heizkurve über eine Onlineverbindung die gelieferte Wärmemenge, und die weitere Anpassung des Anschlusswertes erwirtschaftet zusätzliche Einsparungen. Solche Erfahrungen wurden bereits in zahlreichen Projekten gemacht, denn auch mit einer sehr gründlichen Planung lassen sich die verfügbaren Einsparpotentiale nicht vollständig realisieren. Ein Monitoring nach der Inbetriebnahme sollte darum immer Bestandteil der Modernisierung von Anlagentechnik sein. Die Ausschreibung und Bauüberwachung erfolgte über Koch & Lander Ingenieure in Partnerschaft.

Fazit

Die Modernisierung der Heizungs- und Warmwasseranlage unter Verwendung einer Fernwärmestation mit integrierter geregelter Strahlpumpe bedeutet eine Verbesserung der Nachhaltigkeit der Anlagentechnik. Darüber hinaus ergibt sich eine Einsparung bei Brennstoff- und Instandhaltungskosten.

Literatur: