Seite: 1 Fachveranstaltung Heizungs-Netzwerk Optimierungsmöglichkeiten bei der Beheizung mit Fernwärme Fernwärme, Gebäudeanschlusswert und hydraulischer Abgleich Optimierung durch Langzeitmessungen und Fallbeispiele aus der Praxis Dipl.-Ing. Günter Wolter, ratiocalor
Seite: 2 Inhalt 1. Vorstellung 2. Optimierungskonzept 3. Fernwärmewissen 4. Bauteilbezogene Fallbeispiele: Von der Messung zur Fehlerursache 5. Projekt hydraulischer Abgleich: Von der Planung zur Umsetzung 6. Fragen und Diskussion
Vorstellung Seite: 3 ratiocalor Betriebswirt Michael Donath Sitz der Gesellschaft Groß Flöte 9 D-23970 Wismar Telefon 03841 73 85 091 Fax 03212 77 14 830 E-Mail info@ ratiocalor.com Internet www.ratiocalor.com Dipl.-Ing. Günter Wolter Geschäftsanschrift Segeberger Chaussee 242 D-22851 Norderstedt Telefon 040 970 776 796 Fax 040 970 776 799
Vorstellung Seite: 4
Optimierungskonzept ratiocalor Seite: 5 Das haben wir im Griff! Das (noch) nicht! Regelung Wärmeverteilung (Hydraulischer Abgleich) Pumpenleistung (Volumenströme) FW Nutzer/Bewohner Wärmeerzeugung Fernwärme kommt ins Haus und die Heizkörper werden irgendwie warm! Hüllensanierung und Wermeerzeugung Problem: Suboptimales Zusammenspiel
Optimierungskonzept ratiocalor Seite: 6 Ganzheitliche Projektbetreuung Objektbegehung Messkonzept Messung Analyse + Beratung Umsetzung der Maßnahmen Online Überwachung 1. Mit Betreiber, Installateur und Hausmeister 2. Sammeln von Mängelmeldungen 3. Aufnahme der Heizungskomponenten und Anlagenhydraulik 1. Langzeitmessung (Online Analyse Box) 2. 24 Std. Messung 3. Gebäudeanschlusswertmessung (Ultraschall Volumenstrommessung) 1. Erläuterung der Analyse 2. Entwickeln von geeigneten Maßnahmen und Maßnahmenreihenfolge 3. Ausschreibungserstellung 1. Information der Bewohner / Nutzer (Informationsveranstaltung) 2. Unterstützung bei der Maßnahmenumsetzung (Installateur / Betreiber) 3. Nutzerhotline 1. Feinjustierung durch Online Analyse Box 2. Beibehaltung der optimalen Betriebsparameter 3. Fehlersuche/-eingrenzung bei Anlagenfehlfunktionen und Ausfällen
Fernwärmewissen Seite: 7 Ventil 15 Einstellorgan Über das Ventil 15 wird die Durchflussmenge im Heizkreis rücklaufseitig eingedrosselt. (z.b. 3 Gänge) Das Ventil kann unter Umständen vollständig geöffnet sein, wenn eine elektronisch regelnde und richtig dimensionierte Heizungspumpe installiert ist. 15 Ventil 20 Einstellorgan für Vorrangschaltung Über das Ventil 20 wird die Vorrangigkeit der Warmwasserbereitung hydraulisch einreguliert. Der Widerstand über das Ventil 20 muss größer sein, als der Widerstand über die Trinkwasserbereitung.
Fernwärmewissen Seite: 8 Wissenszusammenfassung aus Anlagenbegehung mit einem Techniker von Vattenfall Ventil 15 Ventil 20 Einregulieren Ventil 20 Grundvorrausetzung für die Herabsetzung des Anschlusswertes Merksatz zu Anschlusswertreduzierung Von Vattenfall bevorzugter Aufbau einer Fernwärmestation Über das Ventil wird die Durchflussmenge im Heizkreis rücklaufseitig eingedrosselt. Das Ventil kann unter Umständen vollständige geöffnet sein, wenn eine elektronisch regelnde und richtig dimensionierte Heizungspumpe installiert ist. Über das Ventil 20 wird die Vorrangigkeit der Warmwasserbereitung hydraulisch einreguliert. Der Widerstand über das Ventil 20 muss größer sein, als der Widerstand über die Trinkwasserbereitung. Voraussetzung: Es muss eine Vollabnahme der Anlage vorliegen Vorgehe: 1. Ventil ganz öffnen. 2. Ventil langsam schließen, bis am Manometer ein Druckstoß sichtbar wird. Damit ist die richtige Einstellung gefunden. (Einstellungen von 1-1½ Umdrehungen sind nicht unüblich.) Um den Anschlusswerte auf ein mögliches Mindestmaß zu begrenzen muss, 1. die Fernwärmestation mit den Ventilen V15 und V20 abgeglichen sein. 2. keine oder nur eine geringe Nachtabsenkung eingestellt sein. Wenn der Anschlusswert reduziert wird, muss das Ventil 20 richtig eingestellt werden. Sollte es im Anschluss Probleme mit der Warmwasserbereitung geben, muss das Ventil 15 nachreguliert werden. (Ersatzweise kann auch die Pumpenleistung angepasst werden) Ein Erhöhung des Anschlusswertes sollte zwingend erst nach Ausschöpfung der Regelmöglichkeiten von V15 und V20 vorgenommen werden 1. Direkteinspeisung bei Anlagen die mit einem Systemdruck von 4 bar auskommen. 2. Indirekte Einspeisung bei Anlagen mit höherem Systemdruck. Hintergrund: Anlagen mit Wärmeübertrager haben die Eigenschaft Druckstöße beim Schließvorgang ins Versorgungsnetz abzugeben, die sich negativ auswirken. Näherungswert Regelventil Notwendigkeit STW Automatiklüfter Durchflussmenge Warmwasserbereitung sekundärseitig Wassermenge Heizkreis zu Warmwasserbereitung Ventile Anhaltswert Abschätzen des KVS Werts des Regelventils. Anschlusswert von l/h auf m³/h umwandeln und mit Faktor 3 multiplizieren. Beispiel: 730l/h = 0,73m³/h, mit Faktor 3 = 2,19 KVS Wert Gemäß DIN 4747 muss ein STW installiert werden, wenn ein Reparatur bzw. Erneuerung von Komponenten die der Temperaturregelung dienen vorgenommen wird. Diese Komponenten sind die Regelung, der Mischermotor und das Regelventil. Grundsätzlich sollen keine Automatiklüfter in Bereichen in den das Wasser vom Versorger fließt installiert werden. Anschlusswert l/h auf Minute umrechnen. Das ergibt den ungefähren Einstellwert der sekundärseitigen Warmwassersdurchströmung. Beispiel: 1000 l/h : 60 = 16,67l/min (das ist die ungefähr einzustellende Durchflussmenge) Heizkreisseitig sollte die 3-4 fache Wassermenge fließen wie Warmwasserseitig primär. Bei Fernwärme auf PN Stufe und Temperatur achten. (PN16 und Temperaturen bis 160 C) 10l/h pro kw
Volumenstrom und Regelung Seite: 9 Wohngebäude Fernwärme 730 l/h Nutzfläche 976 12 Wohneinheiten Zentrale Warmwasserbereitung
Volumenstrom und Regelung Seite: 10 Leistung über 24h Maßnahmen Regelventil auf kvs 2,6 reduzieren Ventil reparieren Stark schwankende Leistungskurve Leistungskurve immer > 10kW Ursache: Regelventil mit kvs Wert 8 Ursache: Regelventil schließt nicht
Volumenstrom und Regelung Seite: 11 Messwerte über 24h Maßnahmen Kennlinie auf Bedarf einstellen Ventil 15 und 20 einregulieren Leistung von 730l/h auf 680l/h reduzieren Bis zu 90 C Vorlauftemperatur bei 0 C Außentemperatur Fehler: Ventil 15 und 20 voll geöffnet Fehler: Warmwasser über einen längeren Zeitraum unter 60 C
Volumenstrom vs. Regelung Seite: 12 Fernwärme Hzg und Lüftung Baujahr: 1986 Nutzfläche: 9876 m²
Volumenstrom vs. Regelung Seite: 13 Leistungsmessung primärseitig 800,00 700,00 600,00 500,00 400,00 300,00 200,00 Leistung Vorlauf Rücklauf Volumenstrom Messzeitraum 24h 100,00 0,00-100,00 12:19:32 13:23:20 14:27:08 15:30:56 16:34:44 17:38:32 18:42:20 19:46:08 20:49:56 21:53:44 22:57:32 00:01:20 01:05:08 02:08:56 03:12:44 04:16:32 05:20:20 06:24:08 07:27:56 08:31:44 09:35:32 10:39:20 11:43:08 Fehler: Wärmeversorgung wird Versorgerseitig im 30 Minutenintervall unterbrochen!
Volumenstrom vs. Regelung Seite: 14 Nach Umrüstung Ventil auf DN50 Maßnahmen Regelventil verkleinert von DN 80 auf DN 50 Gebäudeanschlusswert von 28m³/h auf 22m²/h verringert Heizkennlinien eingeregelt
Unterstützung des Installateurs Seite: 15 Ausgangslage: Fernwärme mit Speicherladesystem Mangelmeldung: Das Wasser ist morgens kalt Die Wartungsfirma war bereits 5 mal vor Ort und konnte keinen Fehler feststellen!
Reparatur Seite: 16 Temperaturniveau 45-49 C Sekundärpumpe defekt Temperaturniveau 33-38 C Ausfall Primärpumpe Ein Termin Arbeitszeit 3 Stunden Anlage wieder in Funktion
23 Cent Seite: 17 Wohngebäude Fernwärme 1100 l/h Nutzfläche 1386 m² 24 Wohneinheiten Zentrale Warmwasserbereitung
23 Cent Seite: 18 Ladetemperatur über 24 Stunden Maßnahmen Befestigungsschraube ersetzen und Warmwassertemperatur einstellen
Prozessablauf Hydraulischer Abgleich Seite: 19 Projektierung Ausschreibung 11 / 12 2011 4 Objekte 206 Wohneinheiten 11256 m² beheizte Fläche 1022 Heizkörper 2-3(8) Geschosse HyA Heizkörperventile Berechn. OVselect
Prozessablauf Hydraulischer Abgleich Seite: 20 Projektierung Ausschreibung 11 / 12 2011 1. Entwicklung und Verteilung Nutzerinformationsblatt Nutzerinformation Bauablaufplanung 12 2011 Ankündigung der Ausführung und Problembehebung Hydraulischer Abgleich: was ändert sich Neue Stellung Thermostatkopf (Kondensationsfeuchte und Schimmelbildung) 2. Installationsplanung mit Installationsfirma
Prozessablauf Hydraulischer Abgleich Seite: 21 Um die Standardprobleme nach durchgeführtem hydraulischen Abgleich zu minimieren! 1. Anrufe wegen zu kalter Heizkörper 2. Verständnisprobleme der Bewohner (Kalter Heizkörper kalte Wohnung) 3. Falsches Heizverhalten (sporadisch) führt zu Schimmelbildung 4. Angst vor noch höheren Heizkosten 5. Strömungsgeräusche 6... Um dies zu verhindern, ist eine strukturierte Vorbereitung notwendig! Information der Bewohner vor Ausführung der Maßnahme. Inhalt: Richtig heizen und lüften Schimmelbildung Vernünftige Terminankündigung
Prozessablauf Hydraulischer Abgleich Seite: 22 Hydraulischer Abgleich Wichtigste Änderung im Heizverhalten ist eine kontinuierliche Beheizung der Räume! Finden und beibehalten einer Einstellung am Thermostatkopf (Stellung 1-5) bei der der Raum die von Ihnen gewünschte Temperatur erreicht. Wichtigste Fragen zum kontinuierlichen Heizen! Verbrauche ich hierdurch mehr Energie? Warum ist das kontinuierliche Heizen überhaupt notwendig? Durch den dauerhaft gleichmäß äßigen igen Betrieb der Heizkörper wird nicht mehr Energie verbraucht! Insgesamt läuft die gesamte Heizungsanlage wirtschaftlicher und verbraucht weniger Energie. Vor dem hydraulischen Abgleich Nach dem hydraulischen Abgleich 200-300 Liter Wasserdurchlauf pro Stunde 20-30 Liter Wasserdurchlauf pro Stunde Durch die Reduzierung des Durchflusses strömt in 10 Stunden dieselbe Energiemenge durch den Heizkörper wie vorher in einer Stunde. Das bedeutet, dass man jetzt 24 Stunden heizen kann und dieselbe Energiemenge durch den Heizkörper schickt wie vorher in 3-5 Stunden. Hieraus erklärt sich auch die Notwendigkeit der dauerhaft gleichmäß äßigen Beheizung ihrer Räume. Der Heizkörper bekommt jetzt wesentlich weniger Energie in einer Stunde geliefert. Aus diesem Grund muss er kontinuierlich betrieben werden, um ihren Raum auf Temperatur zu halten. Entscheidend ist nicht das der Heizkörper immer heiß ist, sondern ob Ihr Raum die gewünschte Temperatur bei einer kontinuierlichen Beheizung erreicht! ratiocalor
Prozessablauf Hydraulischer Abgleich Seite: 23 Wichtige Information Bedienungsanleitung Die Einstellung Ihres neuen Thermostatkopfes ändert sich! Wie finde ich die neue richtige Einstellung meines Thermostatkopfes für jedem Raum? Warum bildet sich Feuchtigkeit an meiner Fensterscheibe? 9,2 C Scheibentemperatur 7,2 C im Feuchtigkeitsbereich 7,2 C Thermostatkopf auf 5 stellen und 24 Stunden warten. Raumtemperatur nicht erreicht? Bitte (0800) 12345678 anrufen außerhalb 9,2 C Raumtemperatur erreicht? Einstellung kontinuierlich beibehalten! Der Raum ist zu warm! Durch zu geringe Wärmezufuhr kühlen Bereiche der Fensterscheiben zu weit ab und es kommt zu Feuchtigkeitsbildung an der Fensterscheibe! Thermostatkopf auf 4 stellen und 24 Stunden warten. Raumtemperatur nicht erreicht? Raumtemperatur erreicht? Einstellung auf 4,5 erhöhen. Einstellung kontinuierlich beibehalten! Erklärung Raumluft enthält Feuchtigkeit und ist im Durchschnitt 20-21 C warm. Wird diese Raumluft unter eine bestimmte Temperatur (Taupunkttemperatur) abgekühlt, kann sie die Feuchtigkeit nicht mehr festhalten und es kommt zu der auf den Bildern sichtbaren Feuchtigkeitsbildung an der Fensterscheibe. Im Beispiel liegt die Taupunkttemperatur bei ca. 8 C. Im kalten Bereich der Scheibe (7,2 C) kondensiert Feuchtigkeit aus der Raumluft. Knapp oberhalb ist die Scheibe 2 C wärmer, was ausreichend ist damit keine Feuchtigkeit aus der Raumluft kondensiert. Der Raum ist zu warm! Thermostatkopf auf 3 stellen und 24 Stunden warten. Raumtemperatur nicht erreicht? Einstellung auf 3,5 erhöhen. Fazit Wäre die Oberflächentemperatur der Scheibe im unteren Bereich im Beispiel nur geringfügig (2 C) wärmer, hätte sich keine Kondensationsfeuchte gebildet. In vielen Fällen ist es nicht nur das Lüftungsverhalten, sondern die ungenügende und sporadische Zufuhr von Wärme, die zur Feuchtigkeitsbildung an Wand- und Fensterflächen führt und verantwortlich für Schimmelbildung ist. Raumtemperatur erreicht? Einstellung kontinuierlich beibehalten! Zunächst nicht sichtbar findet der selbe Prozess an kalten Wandflächen statt. Die Feuchtigkeit zieht unbemerkt in die Wand ein. Erst mit beginn der Schimmelbildung wird das Problem sichtbar. Einstellung gefunden Normale Wohnungsnutzung Zu warm oder zu kalt? Kontinuierliche Beheizung der Wohnung auf der gefundenen Einstellung. Bei zu hoher oder niedriger Raumtemperatur Einstellung nur leicht (0,5-1) verändern. Im Beispiel: Wandtemperatur 2,6 C Taupunkttemperatur 5,6 C Kurzfristige Abwesenheit (1-3 Tage) Längerfristige Abwesenheit (ab 4 Tage) Kurz weg? Kontinuierliche Beheizung mit reduzierter Einstellung. 1-2 Stellungen niedriger. Länger nicht zu Hause? Stufe 1 oder Frostschutzstellung. Achtung ausgekühlte Wandflächen benötigen 3-5 Tage zur Erwärmung. In dieser Zeit besteht erhöhte Gefahr von Tauwasserbildung an den ausgekühlten Wand- und Fensterflächen. Eine starke Unterschreitung der Taupunkttemperatur führt zu extremer Kondensation von Raumfeuchte auf der Wand und zu Schimmelbildung. Dipl.-Ing. Günter Wolter
Prozessablauf Hydraulischer Abgleich Seite: 24 Projektierung Ausschreibung 11 / 12 2011 Nutzerinformation Bauablaufplanung Installation 12 2011 1 + 2 KW 2012 Installation - 1 Tag pro Installationsabschnitt - Wärme Abends wieder vorhanden - Alle Bewohner waren zum Füllen und Entlüften anwesend - Installation in allen 4 Objekten nach 14 Tagen abgeschlossen
Prozessablauf Hydraulischer Abgleich Seite: 25 Projektierung Ausschreibung 11 / 12 2011 Nutzerinformation Bauablaufplanung 12 2011 Installation 1 + 2 KW 2012 Nutzerhotline in 2012 5 Bewohneranrufe 1. Defekter Stellmotor Fernwärmeventil 2. Luft im Heizkörper (schräg aufgehängt) 3. Altes Heizverhalten (Thermostatkopfstellung) 4. Raum wird nicht warm (22-23 C) 5. Fließgeräusche 1 mal
Prozessablauf Hydraulischer Abgleich Seite: 26 Ausgangslage: Mangelmeldung: Fernwärme Installation neuer Heizkörperventile und hydraulischer Abgleich Vorlauftemperatur vorher 80 C (permanent) Vorlauftemperatur neu 45-75 C (witterungsgeführt) Mein Heizkörper ist kalt, mir ist kalt! Erste Maßnahme: Erhöhen der Vorlauftemperatur Erhöhen der Pumpenleistung Beide Maßnahmen brachten keinen Erfolg
Projekt hydraulischer Abgleich Seite: 27 Fehleranalyse durch Messtechnik Heizkörper und Thermostatkopf werden nicht durch eine Fensterbank oder Gardine verdeckt. Messaufbau Temperaturlogger am Thermostatkopf Temperaturlogger im Raum Temperaturlogger außen Ergebnis Der Thermostatkopf schließt zu früh Maßnahme: Thermostatkopf justiert Der Raum erreicht gewünschte Temperatur und HVL auf 46 C zurückgestellt bei 7 C Außentemperatur.
Prozessablauf Hydraulischer Abgleich Seite: 28 Projektierung Ausschreibung 11 / 12 2011 Nutzerinformation Bauablaufplanung 12 2011 Installation 1 + 2 KW 2012 Nutzerhotline Feinjustierung durch Langzeitmessung in 2012 seit 06 / 2012 Installation eines ratiocalor online Analyse Box zur permanenten Überwachung der Temperaturverläufe 1. Feinjustierung der Anlage - Volumenströme einregulieren - Nachtabsenkung einstellen - Kennlinie einregulieren 2. Fehlersuche und Behebung
Prozessablauf Hydraulischer Abgleich Seite: 29 Warmwasser schwankt und zu hoch Einstellung WW Gute Reaktion der Vorlauftemperatur auf Außentemperatur Nachtabsenkung / Sommerabschaltung vorhanden Spreizung Vor- und Rücklauftemperatur gut, aber Pumpenleistung muss für einen Heizkreis nachjustiert werden
Prozessablauf Hydraulischer Abgleich Seite: 30 Warmwasserausfall Pumpenleistung von Automatik auf Proportionaldruck 4m einreguliert. Der 2. Heizkreis ist auf Auto eingestellt.
Prozessablauf Hydraulischer Abgleich Seite: 31 Beendigung der Installationsarbeiten Unterbrechung der Fernwärmeversorgung Was kann hieraus entstehen? Erhöhung Kennlinie
Ergebnisse und Erkenntnisse Seite: 32 Ergebnisse und Erkenntnisse Bewohneranrufe überschaubar Reibungsloser Ablauf Planung, Installation und Nachbetreuung Vorlauftemperaturen um 15-20 C gesenkt Heizungspumpenleistung erheblich reduziert bis zum Verhältnis 1:3 Förderhöhen erheblich reduziert von 5-7m auf 2-3m Anschlusswerte Fernwärme (teilweise erheblich) reduziert. In einem Fall von 467kW auf 195kW.
Ergebnisse und Erkenntnisse Seite: 33 Wann sollte ein Hydraulischer Abgleich durchgeführt werden? Im Winter! Füllen und Inbetriebnahme funktionieren besser, da der Leidensdruck groß ist! 4 Objekt in 2 Wochen fertiggestellt (Winter) 2 Objekte in 2 Monaten fertiggestellt (Sommer)
Optimierungskonzept Seite: 34 Ganzheitliche Projektbetreuung Objektbegehung Messkonzept Messung Analyse + Beratung Umsetzung der Maßnahmen Online Überwachung 1. Mit Betreiber und Installateur 2. Sammeln von Mängelmeldungen 3. Aufnahme der Heizungskomponenten und Anlagenhydraulik 1. 24 Std. Messung (Hzg-EKG) 2. 7 Tage Messung (Online Analyse Box) 3. Gebäudeanschlusswertmessung (Ultraschall Volumenstrommessung) 1. Erläuterung der Analyse 2. Entwickeln von geeigneten Maßnahmen und Maßnahmenreihenfolge 3. Ausschreibungserstellung 1. Information der Bewohner / Nutzer 2. Unterstützung bei der Maßnahmenumsetzung (Installateur / Betreiber) 3. Nutzerhotline 1. Feinjustierung 2. Beibehaltung der optimalen Betriebsparameter 3. Fehlersuche/-eingrenzung bei Anlagenfehlfunktionen und Ausfällen
Säulen der Effizienz ratiocalor Seite: 35 Energieeffizienter Betrieb Messtechnische Permanente Anlagenanalyse Zentrales Sammeln von Mangelmeldungen Teamarbeit Installateur Analyseteam Betreiber/Nutzer Herstellen und beibehalten einer wirtschaftlichen Betriebsweise und Hilfe bei der Ursachensuche bei Anlagenausfall.
Seite: 36 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Diskussion Fragen? Dipl.-Ing. Günter Wolter guenter.wolter@ratiocalor.com Dipl.-Ing. Günter Wolter Segeberger-Chaussee 242, D-22851 Norderstedt Telefon: 040 / 970 77 67 97, Fax: 040 / 970 77 67 99 Geschäftsanschrift Segeberger Chaussee 242 D-22851 Norderstedt Telefon 040 970 776 796 Fax 040 970 776 799 Sitz der Gesellschaft Groß Flöte 9 D-23970 Wismar Telefon 03841 73 85 091 Fax 03212 77 14 830 E-Mail info@ ratiocalor.com Internet www.ratiocalor.com