Danfoss Zukunftssichere Lösungen Application guide [de]

Handbuch über Fernwärmeanwendungen

Zukunftssichere Lösungen

Unser Know-how für Sie zusammengefasst.

>30

Jahre Erfahrung

mit Fernwärmeanwendungen und mehr als 5 Millionen Installationen weltweit

Index

Handbuch über Fernwärmeanwendungen

Einführung in das Handbuch......................		3
4	Fernwärme von innen betrachtet
6	Anpassung der Fernwärme an die Gebäudeerfordernisse
8	Hinweise zum Gebrauch des Handbuchs
9	Vergleich von Applikationen
10	Die FW-Applikationen im Überblick
Allgemeine Prinzipien.................................		13
14	Hydraulischer Abgleich: Reglertypen
16	Hydraulischer Abgleich: Regelfunktionen
18	Leerlauffunktionen
21	Witterungsführung
Empfohlene Applikationen......................		23

27 1. Anwendungen der Trinkwassererwärmung

35 2. Indirekt und direkt angeschlossene Raumheizungsanwendungen

43 3. Versorgungssysteme für Wohnungsstationen

534. Direkt und indirekt angeschlossene Raumheizung sowie Trinkwassererwärmung im Durchflussprinzip mittels

Wärmeübertrager

635. Direkt und indirekt angeschlossene Raumheizung sowie Trinkwassererwärmung mittels Speicherladesystem

71 6. Direkt und indirekt angeschlossene Raumheizungen und Trinkwassererwärmung im SWE (Registerspeicher)

79 7. Zweistufige Applikationen

858. Indirekt angeschlossene Raumheizung und sekundärseitig angeschlossenes Speicherladesystem (Applikation S.1.2)

899. Indirekt angeschlossene Raumheizung und sekundärseitig angeschlossenem SWE (Registerspeicher) S.1.3

Über Danfoss District Energy....................	92
Anlage.............................................................	96

98 Abkürzungen

98Applikationssymbole

99Literaturverweise

Seite 3 – 11

3

Einführung in das Handbuch

•Fernwärme von innen betrachtet

•Die Bedeutung der Fernwärme

•Anpassung der Fernwärme an die Gebäudeerfordernisse

4

Fernwärme –

von innen betrachtet

Seit mehr als 35 Jahren bemüht sich Danfoss intensiv und in enger Zusammenarbeit mit seinen Kunden darum, die passenden Lösungen für Fernwärmesysteme anzubieten.

Unabhängig von der Größe des jeweiligen Projekts oder den dazugehörigen Spezifikationen überzeugen die Komponenten und Übergabestationen von Danfoss in Anwendungen rund um den Globus.

Dies ist die Plattform, um nicht nur Erfahrungen und Know-how weiterzugeben, sondern auch um

Empfehlungen für leistungsoptimierte Fernwärmeanwendungen und Schlüsselkomponenten zu geben.

Anwendungs-

Know-how

113 Mio.

Tonnen CO2 werden jährlich in Europa dadurch eingespart, da 9 bis 10 % des Wärmebedarfs mittels Fernwärme bereit gestellt werden. Das entspricht dem jährlichen Gesamtausstoß an CO2-Emissionen in Belgien.

Empfehlungen von Danfoss

Hintergrund dieses Handbuchs

Version 1.0	Kontakt:
Jahr 2012	District Energy – Application Centre:
1. Ausgabe
	Jan Eric Thorsen, Manager
Redaktion:	Tel.-Nr.: + 45 7488 4494
Danfoss A/S – District Energy	E-Mail: [e-mail]
Nordborgvej 81
DK-6430 Nordborg	Oddgeir Gudmundsson, Application
Dänemark	Specialist, Tel.-Nr.: + 45 7488 2527,
fernwaerme.danfoss.de	E-Mail: [e-mail]

Danfoss District Energy ist der führende Anbieter von Produkten, Systemen und Dienstleistungen im Bereich der Fernwärme/Fernkältesysteme und verfügt über jahrzehntelange Erfahrung in dieser Branche.

Das versetzt Danfoss in die Lage, seine Kunden in aller Welt mit dem nötigen Fachwissen und Know-how zu unterstützen, um energieeffiziente Lösungen zu entwickeln.

Einleitung

5

Grüne

Fernwärme

Fernwärmeund Fernkältenetze sind ideale Lösungen für grüne Städte oder Stadtbezirke. In dicht besiedelten urbanen Regionen, in denen der

Wärmebedarf zwangsläufig am größten ist, erweisen sie sich als ideales Mittel, um die vor Ort verfügbaren erneuerbaren Energien und überschüssige Abwärme sinnvoll zu nutzen. Mit derartigen Systemen lassen sich erwiesenermaßen beträchtliche Einsparungen beim Primärenergieverbrauch erzielen und die CO2-Emissionen reduzieren – und darüber hinaus können die Bürgerinnen und Bürger ein Maß an Komfort und Zuverlässigkeit genießen, das dem erwarteten Standard vollauf entspricht.

Netzbedingungen und Systemauslegung

Fernwärmenetze in Städten und urbanen Regionen dieser Welt unterscheiden sich hinsichtlich Größe, Aufbau und Rahmenbedingungen. Temperaturen, Betriebsdrücke als auch die technischen Anforderungen der Gebäude müssen berücksichtigt werden, um eine verlässliche und sichere Versorgung als auch Nutzerkomfort zu gewährleisten.  

Trends in der Fernwärme

Heutzutage wird der Wärmeund Fernwärmesektor von mehreren

Trends beeinflusst. Diese Trends werden durch die höheren Erwartungen der Endverbraucher in puncto Komfort, Versorgungssicherheit, Produktentwicklung und Alltagstauglichkeit sowie durch die vom Gesetzgeber vorgeschriebene Energieeffizienz diktiert. All dies hat dazu geführt, dass die jeweilige Fernwärmeanwendung Folgendes bieten muss:

•Reduziertes Temperaturund Druckniveau in FW-Netzen

•Energieeffizienter Betrieb mit besserer Regelerausführung

•Überwachung der Energieleistung und Abrechnung nach individuellem Verbrauch

•Sichere Wärmeversorgung

Fernwärme von der ersten bis zur vierten Generation

<![if ! IE]>

<![endif]>Energieezienz / Temperatur Level

1G: Dampf		2G: vor Ort	3G: Vorgefertigt	4G: Vierte Generation
	Dampfsysteme, Heizungsrohre	Hochdruck Heißwassersystem	Vorisolierte Rohre, industriell	Geringer Energiebedarf
	in Betonkanälen	Schwere Armaturen	gefertigte Kompaktübergabestationen	Intelligentes Netz
Temperaturniveau	< 200 oC	Große, vor Ort gebaute Stationen	(mit Wärmedämmung)	(Interaktion der
			Messen und Überwachen	Energiequellen, Verteilung
				und Verbrauch erfolgt
				optimiert)
				2-Wege Fernwärme
		> 100 oC
			< 100 oC
				<50-60oC (70oC)
Energiee zienz				Zukünftige
				Energiequellen
			Saisonale
			Wärmespeicher
		Großflächige	Großflächige	Biomasse
		Solaranlagen
			Solaranlagen	Konversion
<![if ! IE]> <![endif]>Fernwärmenetz					<![if ! IE]> <![endif]>Fernkältenetz
		Biomasse		2-Wege
		BHKW Biomasse
			Geothermie	Fernwärme
			Fotovoltaik,
			Wellenenergie	BHKW
		Industrielle Abwärme	Wind,	Biomasse
			(überschüssige Elektrizität)	Kältespeicher
	Wärme-	Wärme-	Wärme-	Zentrale
	speicher	speicher	speicher	Fernkälteanlage
		BHKW Müll	Industrielle
Dampf-	BHKW Kohle	BHKW Kohle		Zentrale
speicher	BHKW Öl	BHKW Öl	Abwärme	Wärmepumpe
Kohle-	Kohle-	Gas, Abfall,	BHKW	Auch
				Niedrigenergie-
abfall	abfall	Öl, Kohle	Müllver-	häuser
	Lokale Fernwärme	Fernwärme	brennung	Fernwärme
			Fernwärme
			Entwicklung (Fernwärmegeneration/
			die jeweils besten verfügbaren Technologien der Periode)

1G / 1880-1930

2G / 1930-1980

3G / 1980-2020

4G / 2020-2050

6

Fernwärme

Anpassung der

Fernwärme ...

Systeminfrastruktur und verfügbare Wärmequellen

Wo Fernwärme als Wärmequelle verfügbar ist, erweist sie sich als die beste Wahl. Fernwärme schont nicht nur den Geldbeutel, sondern ist auch für die Gesellschaft als Ganzes von Vorteil. Wo keine Fernwärme verfügbar ist, sollten Sie die vorhandenen Alternativen bestmöglich nutzen und vor allem auf erneuerbare Energien zurückgreifen. Die beste Lösung erhalten Sie stets, wenn es Ihnen gelingt, die Infrastruktur und Auslegung des Systems mit den verfügbaren Energiequellen, dem jeweiligen Gebäudetyp und den Bedürfnissen Ihrer Kunden in Einklang zu bringen.

1

2

Fernwärme			7

... an die Erfordernisse des Gebäudes

Beispiele für Regelungen, die Heizsysteme optimieren

1. Anpassung an die Außentemperaturen

Wenn die Vorlauftemperatur im Heizsystem auf die Außentemperatur reagiert, profitiert der Endverbraucher sowohl von einem höheren Komfort als auch von geringeren Heizkosten. In Einfamilienhäusern betragen die Energie­

einsparungen durch Witterungsführung durchschnittlich 10 %, können sich aber durchaus auf bis zu 40 % belaufen.

2. Nutzung verfügbarer Energiequellen

Geeignete Regelmechanismen gewährleisten eine optimale Wärmeleistung und passen die Wärmeversorgung an den tatsächlichen Wärmebedarf des Gebäudes an – ganz gleich, ob in einem Gebäude eine oder mehrere Wärmequellen genutzt

3 werden. Auf diese Weise wird für hohen Komfort und niedrigen Energieverbrauch gesorgt.

3. Hydraulischer Abgleich = Einsparungen und Komfort

Ein Heizsystem, welches hydraulisch korrekt abgeglichen wurde, versorgt sämtliche Räume mit der passenden Heizleistung – und zwar ungeachtet der Lastbedingungen. Energie wird dadurch gespart, dass die Temperaturen an den Heizbedarf in jedem Teil des Heizsystems angepasst werden.

8	Hinweise zum Gebrauch dieses Handbuchs

Ein umfassender Überblick

Beim Anschluss eines Gebäudes an ein Fernwärmenetz sind verschiedene

Optionen für die Heizung und die Trinkwassererwärmung verfügbar.

Das Ziel dieses Handbuchs ist es, einen umfassenden Überblick über die verschiedenen Applikationen zu geben, wobei die von Danfoss empfohlenen Applikationen einen besonderen Schwerpunkt bilden.

Sämtliche Applikationen sind bildlich dargestellt und die Beschreibungen schließen auch das jeweilige Funktionsprinzip sowie die verfügbaren Optionen ein.

Zu den empfohlenen Applikationen sind auch die wesentlichen Vorzüge und Einschränkungen sowie Vergleiche unterschiedlicher Applikationen und belegter Vorteile enthalten.

Alle Applikationen werden wie folgt kategorisiert:

Von Danfoss empfohlene Applikation

Primäre Alternative zu der von Danfoss empfohlenen Applikation

Sekundäre Alternative zu der von Danfoss empfohlenen Applikation

Sinn und Zweck von

Applikationensvergleichen

Um die Vorzüge und Einschränkungen der diversen Applikationen verständlicher zu machen,

sind qualitative und quantitative Parameter enthalten.

Dabei wird nicht speziell auf Danfoss Produkte oder ausführlich auf die theoretischen Grundlagen der Bauteile und Applikationen eingegangen.

Produktspezifische Informationen entnehmen Sie den Datenblättern zu den jeweiligen Produktgruppen. Weiterführende theoretische Grundlagen finden Sie in allgemeinen technischen Unterlagen, sowie wissenschaftlichen Veröffentlichungen.

Vergleich von Applikationen

9

	Vergleichsparameter	Beschreibung
	Einsparung von Investitionskosten	Kosten für den Kauf des Heizsystems und der erforderlichen Bauteile.
		Kürzere Entwicklungsund Planungszeit für Planer/Entwickler
	Einsparungen bei der	Die für die Installation und Inbetriebnahme des Heizsystems erforderliche Zeit
	Installationszeit	Gewicht der Installation
		Komplexität des Systems
	Einsparungen beim Platzbedarf	Möglichkeit, weniger Platz im Gebäude zu beanspruchen, der dann anderweitig genutzt werden kann
		Kompaktere Installation des Heizsystems
		Konformität mit der Trinkwasserverordnung (3-Liter-Regel)
		Durch den geringen Inhalt des TWW-Systems wird die Legionellenvermehrung eingeschränkt.
	Einsparungen bei Service-/	Bei Trinkwassererwärmung im Durchflussprinzip wird die Vermehrung von Legionellen im
	Wartungsarbeiten
		Vergleich zur TWW-Zirkulation eingeschränkt.
		Einfaches und robustes System
		Weniger und kürzere Servicearbeiten schlagen sich in geringeren Service-/Wartungskosten nieder.
		Geringeres Temperatur-/Druckniveau und weniger Wärmeverluste im Fernwärmenetz und im Heizsystem
		Effektivität der Wärmeübertragung des Heizsystems (Wärmeübertragers)
		Niedrigere Rücklauftemperatur von der Fernwärmestation zurück ins Netz
		Witterungsgeführtes Heizsystem
		Hocheffizientes Heizsystem
	Energieeffizienz	Energiesparpotenzial
		Optimale Anpassung der Temperatur des Sekundärkreises an die Wärmelast des Gebäudes
		Geringere hydraulische Last für eine Gruppe von Verbrauchern dank Wärmeübertragerlösung
		(weniger Wärmeverluste und Pumpenenergie)
		TWW-Qualität: Vermeidung von Bakterienvermehrung – dank Trinkwassererwärmung
		im Durchflussprinzip entfällt die Speicherung von Trinkwarmwasser; Konformität mit der
		Trinkwasserverordnung (3-Liter-Regel)
	Sicherer Systembetrieb	Risiko von Leckage und Kontaminierung der FW-Wasserversorgung
		Risiko einer Gefährdung durch hohe Temperaturen (z. B. heiße Heizkörper)
		Unbegrenzte Entnahme von TWW
		Optimales Raumtemperaturniveau
		Wohnklima
	Verbraucherkomfort	Länge des Wartungsintervalls (bei langen Wartungsintervallen gibt es nur sehr wenige
		Versorgungsunterbrechungen in großen Abständen)
		Geräuschpegel des Systems
		Wartezeit, bis Trinkwarmwasser gezapft werden kann

FW-Applikationstypen

10

Überblick über die Applikationstypen

1	2	3	4	5
Trinkwarmwasser-	Indirekt und direkt	Versorgungssysteme	Direkt und indirekt ange-	Direkt und indirekt ange-
anwendungen	angeschlossene	für	schlossene Raumheizung	schlossene Raumheizung
	Raumheizungs-	Wohnungsstationen	sowie Trinkwasser-	sowie Trinkwasser-
	anwendungen		erwärmung im	erwärmung mittels
			Durchflussprinzip	Speicherladesystem

0.1	1.0	1.F	1.1	1.2
*1	*1		*1
0.2	2.0	2.F	2.1	2.2

*1		*1	*1
0.3	3.0		3.F	3.1	3.2

*1

Beim Anschluss eines Gebäudes an ein Fernwärmenetz sind zahlreiche Optionen zum Heizen des Gebäudes und für die Trinkwassererwärmung verfügbar.

In diesem Handbuch werden die unterschiedlichen Applikationen gemäß ihren Hauptkomponenten sowie nach der jeweiligen Heizungsund TWW- Bereitungs-Applikation nummeriert. Hinter der Applikation 1.1 verbirgt sich bspw. eine direkt angeschlossene Heizung mit Trinkwassererwärmung im Durchflussprinzip. Hierbei handelt es sich um eine Kombination aus Applikation 1.0 (Direkt angeschlossene Heizung) und Applikation 0.1 (Trinkwassererwärmung im Durchflussprinzip).

FW-Applikationstypen	11

6

7

8

9

Direkt und indirekt ange-

Zweistufige

Indirekt angeschlossene

Indirekt angeschlossene

schlossene Raumheizung

Applikationen

Raumheizung

Raumheizung und sekun-

sowie Trinkwasser­

und sekundärseitig

därseitig angeschlossene

erwärmung mittels

angeschlossene

Trinkwassererwärmung

SWE (Registerspeicher)

Trinkwassererwärmung m.

mittels SWE

Speicherladesystem

(Registerspeicher)

1.3

1.1.1

S.1.2

S.1.3

	*1	*1
2.3	1.1.2

3.3

*1 Anwendungsabhängig auch als Kombiventil möglich

Von Danfoss empfohlene Applikation

Primäre Alternative zu der von Danfoss empfohlenen Applikation

Sekundäre Alternative zu der von Danfoss empfohlenen Applikation

Von Danfoss nicht empfohlen

Applikation 0.1 + Applikation 1.0 = Applikation 1.1

+ =

*1 *1

13

Der effiziente Betrieb von Fernwärme-Übergabestationen ist unmittelbar von der Bauart des Sekundärheizsystems, des Wärmeübertragers und der Regelgeräte auf der Primärseite des Fernwärmenetzes abhängig. Tagesund jahreszeitlich bedingte Verbrauchsschwankungen lassen auch den Differenzdruck merklich schwanken– und zwar infolge des variierenden Durchflusses im Primärvorlauf. Dieses Phänomen wirkt sich auf den Vorlauf der Übergabestation im Gebäude aus. Deshalb müssen bestimmte Anforderungen erfüllt werden, um die Regelung und den hydraulischen Abgleich von Übergabestation und Heizsystem zu gewährleisten.

Der erforderliche Volumenstrom im Vorlauf einer Übergabestation wird vom Wärmebedarf der angeschlossenen Gebäude bestimmt. Der Wärmebedarf wird in der Regel anhand von drei Parametern ermittelt: Raumheizungsverbrauch­ sowie Lüftungsund TWW-Bedarf.

14	Hydraulischer Abgleich

Reglertypen

Volumenstromregler,

Differenzdruckregler und

Volumenstrombegrenzer

Mit der Verwendung von Differenz-	Vorteile:
druckreglern, Volumenstromreglern	•	Genau definierte Spezifikation für	• Ideale Verteilung des Wassers
und Volumenstrombegrenzern wird		die Ventilauslegung	im Versorgungsnetz
das Ziel verfolgt, einen idealen	•	Einfache Einstellung der	• Begrenzung der Wassermenge
hydraulischen Abgleich im Fernwär-		Übergabestation	im Netz
menetz zu gewährleisten. Ein idealer	•	Stabilisierung der
hydraulischer Abgleich im Fernwärme-		Temperaturregelung
netz bedeutet, dass bei jedem Verbrau-	•	Geringerer Geräuschpegel
cher genau der laut Spezifikation		im System
erforderliche FW-Volumenstrom	•	Längere Lebensdauer der
ankommt. Bei Verwendung eines		Regelgeräte
Differenzdruckreglers verbessern sich
die Betriebsbedingungen für das
Regelventil ganz beträchtlich.

Volumenstromregler

Volumenstromregelung in einem indirekt angeschlossenen FWHeizsystem.

Der Volumenstromregler stellt sicher, dass der voreingestellte maximale Volumenstrom im FW-Vorlauf nicht überschritten wird. Die Volumenstromregelung wird in Systemen verwendet, in denen der Differenzdruck nur geringfügig variiert und in denen der maximale FW-Volumen- strom – unabhängig vom Differenzdruck im System – nicht überschritten werden darf. In der Regel wird dieser Regler in Systemen verwendet, bei denen der maximale Volumenstrom zur Heizkostenberechnung herangezogen wird, sowie in Systemen, wo die max. Volumenstrombegrenzung unter der max. Kapazität des Systems liegt - z.B. wo TWW priorisiert wird.

*1

*1 Anwendungsabhängig auch als Kombiventil möglich

Reglertypen

15

Differenzdruckregler

Differenzdruckregelung in einem

Fernwärmenetz mit Heizung und

TWW-Bereitung.

Der Differenzdruckregler hält einen konstanten Differenzdruck im gesamten System. Das sorgt nicht nur für eine bessere Ventilautorität sondern auch für einen besseren hydraulischen Abgleich im Fernwärmenetz. Bei variablem Differenzdruck kommt ein Differenzdruckregler zum Einsatz.

Kombinierter Volumenstrombegrenzer und Differenzdruckregler

Kombinierte Volumenstrombegrenzung und Differenzdruckregelung in einem Fernwärmenetz.

Diese funktioniert im Prinzip wie ein Differenzdruckregler mit integrierter Einstelldrossel. Sie regelt den Differenzdruck über eine Reihe von Widerständen (Ventilen, Wärmeübertragern usw.), zu denen auch die Einstelldrossel zählt. Ein Volumenstrombegrenzer sollte in Applikationen mit indirekt angeschlossener Hausanlage installiert werden, bei denen der maximale Volumenstrom die Grundlage für die Heizkostenberechnung bildet.

Kombinierter Volumenstromund Differenzdruckregler

Kombinierte Volumenstromund Differenzdruckregelung in einer direkt angeschlossenen Hausanlage.

Der Differenzdruckregler sorgt für einen konstanten Differenzdruck über dem System mit der unteren Membran. Die obere Membran dient der Volumenstromregelung. Unabhängig vom Differenzdruck über dem System hält sie einen konstanten Druck über der Einstelldrossel. So lässt sich ein maximaler Volumenstrom einstellen. Der kombinierte Volumenstromund Differenzdruckregler wird für direkt angeschlossene Systeme empfohlen, in denen der FW-Volumenstrom zur Heizkostenumlegung herangezogen wird und in denen

ein variabler Differenzdruck herrscht.

*1

16	Hydraulischer Abgleich

Regelfunktionen

Selbsttätige und elektronische Temperaturregelung

Zur Regelung der Vorlauftemperatur auf der Sekundärseite sind verschiedene Optionen verfügbar. Die Auswahl der passenden Regelung hängt vor

allem von den Parametern des Fernwärmenetzes ab. Zur optimalen Vorlaufregelung der Temperatur auf

der Sekundärseite wird ein umso komplexerer Regler benötigt,

je mehr die Parameter variieren.

In kleineren Systemen werden üblicherweise selbsttätige Regler verwendet. Elektronische Regler

kommen dagegen in größeren Systemen zum Einsatz bzw. wenn eine Witterungsführung erforderlich ist.

Thermostatische Temperaturregelung

(Heizung + TWW)

Ein thermostatischer Temperaturregler wird in FW-Systemen verwendet, die mäßigen Schwankungen der Vorlauftemperatur und des Differenzdrucks im System unterliegen und in denen ein Komfortregler für den Standby-Betrieb gewünscht wird. Von einer geringfügigen Temperaturabweichung der Heizund TWW-Temperatur ist auszugehen.

Funktionsprinzip

Der Zweck eines Temperaturreglers besteht darin, für eine konstante Temperatur in der HE/TWW-Applikation zu sorgen.

Wenn der Regler eine Temperaturänderung feststellt, öffnet oder schließt er das Regelventil, abhängig davon, ob die Abweichung (Vergleich von SollTemperatur und Ist-Temperatur) positiv oder negativ ist.

Elektronischer Regler (Heizung + TWW)

Ein elektronischer Regler mit witterungsgeführter Vorlauf-Temperaturregelung stellt eine weitere Option dar. Die Lösungen reichen von einer schlichten Benutzeroberfläche bis hin zu komplexeren Ausführungen mit einer Vielzahl an wählbaren Funktionen und Optionen. Zu Letzteren zählen standardisierte Datenübertragungsmodule sowie automatische Regelparameter zur Einstellung der TWW-/HE-Temperaturregelung. Die elektronischen Regler lassen sich an eine Vielzahl unterschiedlicher HE-/TWW-Applikationen anpassen.

Ein elektronischer Regler ermittelt die gewünschte Vorlauftemperatur und verändert den Volumenstrom durch das System (z. B. durch den Wärmeübertrager), indem er ein Motorregelventil schrittweise öffnet oder schließt.

Regelfunktionen

17

Kombinierte proportionale Volumenstromund Differenzdruckregelung (TWW)

Ein proportionaler Volumenstromund Differenzdruckregler wird in FW-Systemen mit geringen Schwankungen der Vorlauftemperatur sowie mit variierendem oder hohem System-Differenzdruck verwendet. Wenn kein Differenzdruckregler installiert ist, schlagen sich die Schwankungen des Differenzdrucks in großen Schwankungen der TWW-Temperatur nieder.

Funktionsprinzip

Das Funktionsprinzip des proportionalen Volumenstromund Differenzdruckreglers besteht darin, ein proportionales Verhältnis zwischen Sekundärund Primär-Volumenstrom herzustellen. Auf diese Weise wird eine konstante TWW-Temperatur erzielt, wenn die Primär-Vorlauftemperatur und der Differenzdruck konstant sind.

Wenn der Regler einen Durchfluss auf der Sekundärseite feststellt, öffnet er das Primärventil proportional zum Sekundär-Volumenstrom. Der integrierte Differenzdruckregler sorgt für einen konstanten Differenzdruck über dem integrierten Regelventil, wodurch eine präzise Durchflussregelung erzielt wird.

Kombinierte proportionale Volumenstrom-,

Temperatur- /Differenzdruckregelung (TWW)

Ein proportionaler Volumenstrom-, Temperaturund Differenzdruckregler wird in FW-Systemen mit schwankender Vorlauftemperatur sowie mit hohem und variierendem Differenzdruck verwendet.

Funktionsprinzip

Das Funktionsprinzip des proportionalen Volumenstromreglers besteht darin, ein proportionales Verhältnis zwischen Sekundärund Primär-Volumenstrom herzustellen. Auf diese Weise wird eine konstante TWW-Temperatur erzielt, wenn die Primär-Vorlauftemperatur und der Differenzdruck konstant sind.

Wenn der Regler einen Durchfluss auf der Sekundärseite feststellt, öffnet er das Primärventil proportional zum Sekundär-Volumenstrom. Der Temperaturregler begrenzt den Primär-Volumenstrom, wenn der Durchflussanteil des Proportionalreglers im Vergleich zum gewünschten Temperatur-Sollwert zu hoch ist. Der Differenzdruckregler­ sorgt für einen konstanten Differenzdruck über dem integrierten Regelventil, wodurch eine präzise Durchflussregelung erzielt wird.

18	Hydraulischer Abgleich

Leerlauffunktionen

für die TWW-Temperaturregelung

Die allgemeine Komfort-Anforderung bei der TWW-Bereitung in Einfamilienhäusern oder Wohnungen besteht z. B. darin, dass die gewünschte Temperatur ohne Verzögerung erreicht werden sollte. Zu diesem Zweck werden Leerlauffunktionen verwendet, um die Vorlaufleitungen und/oder den Wärmeübertrager in Perioden ohne Warmwasserentnahme warm zu halten. Das wird erreicht, indem ein geringer Volumenstrom entweder den Wärmeübertrager umfließen darf oder durch den Wärmeübertrager strömt, wenn länger keine Warmwasserentnahme erfolgt. Je nach gewünschtem Komfort-Niveau können verschiedene Leerlaufmethoden verwendet werden.

a) Proportionalregler

Während des Leerlaufs sind

Wärmeübertrager und Vorlauf kalt.

b) Temperaturregler

Während des Leerlaufs sind Wärmeübertrager und Vorlauf warm.

Leerlauffunktionen

19

c) Leerlaufregler als Vorlauf-Bypass

Während des Leerlaufs ist der Wärmeübertrager kalt und der Vorlauf warm; die Temperatur lässt sich je nach Bedarf anpassen.

d) Leerlaufregler als Bypass des Regelventils

Während des Leerlaufs sind Wärmeübertrager und Vorlauf warm und die Temperatur lässt sich je nach Bedarf anpassen.

e) Regelventil mit reduzierter Temperatur während des Leerlaufs

Während des Leerlaufs sind Wärmeübertrager und Vorlauf warm.

Witterungsführung

21

Witterungs- führung

Das Wetter hat den größten Einfluss auf den Wärmebedarf von Gebäuden. In Kälteperioden muss das Gebäude stärker beheizt werden, bei warmen Wetter weniger.

Analog zum Wetter, das sich ständig ändert, variiert auch die erforderliche Wärmelast, um das Gebäude zu heizen. Der Ausgleich dieser Witterungseinflüsse – durch eine witterungsgeführte Heizung – erweist sich folglich als eine vernünftige Maßnahme, um Energie zu sparen.

Ein Gebäude ist dann optimal mit Wärme versorgt, wenn der Heizbedarf ohne überschüssige Wärme gedeckt ist. Ein intelligenter elektronischer Regler zur witterungsgeführten

Vorlauf-Temperaturregelung eines Heizsystems kann die Wärmeversorgung proaktiv anpassen, um genau das zu erreichen - indem er die Änderungen der draußen herrschenden Witterungsbedin­ gungen erkennt. Ein Heizsystem

ohne witterungsgeführten Temperaturregler orientiert sich nur an der aktuellen Innentemperatur und tendiert folglich dazu,

erst mit einiger Verzögerung auf die draußen auftretenden Veränderungen zu reagieren.

Dieses Phänomen wirkt sich negativ auf den Wohnkomfort und die Energieeffizienz aus.

Der witterungsgeführte Temperaturregler empfängt ein Signal vom Außentemperaturfühler auf der Nordseite des Gebäudes. Der Außentemperaturfühler misst die Ist-Temperatur und bei Bedarf passt der elektronische Regler die Wärmeversorgung (Vorlauftempe­ ratur) an, um auf die neuen Bedingungen zu reagieren. Der Regler passt darüber hinaus die Wärmeversorgung der Heizkörper an und stellt sicher, dass die Raumtemperaturen konstant gehalten werden. Die Hausbe­ wohner bemerken nicht einmal, dass sich das Wetter draußen geändert hat, und genießen jederzeit dasselbe Temperaturund Komfortniveau.

Laut einem Bericht von COWI (einem führenden Beratungsunternehmen aus Nordeuropa) betragen die geschätzten Energieeinsparungen bei Verwendung witterungsgeführter elektronischer Regler

in Einfamilienhäusern­ ca. 10 %

– mitunter sogar bis zu 40 %. Diesem Bericht zufolge erzielen Einfamilienhäuser mit hohem Wärmeverbrauch nach der

A

B

Installation elektronischer Regler mit Witterungsführung besonders schnelle Renditen.

Darüber hinaus schreiben die gesetzlichen Verordnungen für Mehrfamilienhäuser und Gewerbebauten witterungsge­ führte Temperaturregler vor. In

immer mehr Ländern gilt dies auch für Einfamilienhäuser.

Ein Heizsystem mit witterungsgeführtem elektronischem Regler kann mit zusätzlichen Regelfunktionen ausgestattet werden, wie zum Beispiel:

•Durchflussund Leistungsbegrenzung

•Temperaturbegrenzung

– möglich für die PrimärRücklauftemperatur und/oder die Sekundär-Vorlauftemperatur

•Einrichtung einer Sicherheitsfunktion

•Periodische Rückstellung des Systems

•Möglichkeit der Datenkommunikation – bspw. mit einem SCADA-System bzw. per Web-Portal

•Protokollierung der Energieverbrauchsdaten

Witterungsgeführte Systeme werden häufig für Radiatorenoder Fußbodenheizungsanlagen eingesetzt.

Auf der grafischen Anzeige (A) können alle Temperaturwerte und Status­ informationen abgelesen werden. Darüber hinaus werden dort sämtliche Regelparameter eingestellt.

Die Navigation und Suche in den Menüs sowie die Auswahl des gewünschten Menüpunkts erfolgt

mithilfe des Einradnavigators (B).

Seite 23 – 25

23

Empfohlene Applikationen

Empfohlene Lösungen

für die wichtigsten Typen von Fernwärmesystemen

24	Applikations-Auswahl

Orientierungshilfe empfohlener Applikationen und ihre Alternativen

Applikations-Auswahl

		Niedertemperatursystem: T ≥ 60 °C
		( ) = nur bei PN 10 bar
		•
	<![if ! IE]> <![endif]>Systemeigenschaften	PN 10 bar/T ≤ 90 °C
		PN 10 bar & 16 bar/T ≤ 110 °C
		PN 16 bar/T ≥ 110 °C
		PN 25 bar/T ≥ 110 °C
		Applikationskategorie

Von Danfoss empfohlene Systeme

Applikationstyp

Systemindex

Einfamilienhäuser

•	•	•	(•)	•
•	•	•	•	•
•	•	•		•
•	•	•		•
				•
TWW-	HE-	Kombinierte HE- & TWW-		TWW-
Applikation	Applikation		Applikationen	Applikation

Direkt und

Direkt ange-

indirekt an-

schlossene

geschlossene

TWW-

TWW-

Indirekt an-

Raumheizung

Raumhei-

Applikation

mit Mischkreis

Applikation

geschlossene

zung sowie

(Durchfluss-

und Trinkwas-

(Durchfluss-

Raumheizung

Trinkwasser­

prinzip)

sererwärmung

prinzip)

erwärmung

im Durchfluss-

im Durchfluss-

prinzip

prinzip

0.1

1.0

1.1

2.1

0.1

Applikations-Auswahl

25

Bei der Auswahl der Applikation müssen unbedingt die Parameter des Fernwärmenetzes bekannt sein, an das die Applikation angeschlossen werden soll. Anhand dieser Netzparameter lässt sich aus der ApplikationsAuswahltabelle leicht ersehen, welche Applikationen für das fragliche Fernwärmenetz geeignet sind.

Analog zur Tabelle mit den Applikationstypen lässt sich auch in der Applikations-

Auswahltabelle an den Farbmarkierungen erkennen, welche Lösungen von

Danfoss empfohlen werden. Die Applikations-Auswahltabelle dient Ihnen als

Orientierungshilfe bei der Auswahl der besten Applikationen für die jeweiligen

Bedingungen.

Zum Beispiel: Die von Danfoss empfohlene Lösung für ein zu Heizungszwecken und zur TWW-Bereitung an ein Fernwärmenetz mit einer Vorlauftemperatur von 90 °C und mit einem Nenndruck (PN) von 16 bar angeschlossenes Einfamilienhaus ist die Applikation 1.1.

Mehrfamilienhäuser

	Zentrale Systeme				Systeme mit Wohnungsstationen
•	(•)	•	(•)		•	•	(•)
•	•	•	•		•	•	•
•		•		•	•	•
•		•		•	•	•
•		•		•	•	•
	HE-		Kombinierte HE- & TWW-		Zentralversorgung der Wohnungsstation
					(für HE- & TWW-Versorgung mittels
	Applikation		Applikationen
						Wohnungsstationen)

Direkt ange-

Indirekt an-

Indirekt an-

Direkt ange-

Indirekt an-

Indirekt an-

schlossene

geschlossene

geschlossene

schlossene

geschlossene

geschlossene

Direkt ange-

Raumheizung

zweistufige

Applikation

Applikation

Indirekt

Raumheizung

Applikation

schlossene

mit Mischkreis

Heizung und

mit Pufferspei-

mit Mischkreis

angeschlossene

und Trinkwas-

zur Versor-

Raumheizung

und Trinkwas-

Trinkwasse-

cher zur Ver-

zur Versor-

Raumheizung

sererwärmung

gung von

mit Mischkreis

sererwärmung

rerwärmung

sorgung von

gung von

im Durchfluss-

Wohnungs­

im Durchfluss-

im Durchfluss-

Wohnungs­

Wohnungs­

prinzip

stationen

prinzip

prinzip

stationen

stationen

1.0

2.0

1.1

2.1

1.1.1

1.F

2.F

3.F

Von Danfoss empfohlene Applikation

Primäre Alternative zu der von Danfoss empfohlenen Applikation (•) nur für PN = 10 bar

Seite 27 – 33

27

Übersicht

1	2	3	4	5	6	7	8	9
0.1	1.0	1.F	1.1	1.2	1.3	1.1.1	S.1.2	S.1.3
0.2	2.0	2.F	2.1	2.2	2.3	1.1.2
0.3	3.0	3.F	3.1	3.2	3.3

1. Anwendungen der Trinkwassererwärmung

Die meisten Fernwärmenetze werden als geschlossene Systeme betrieben, die eine effiziente Methode zur Erwärmung des Trinkwassers erfordern.

Heutzutage wird das Trinkwarmwasser entweder bei konkretem Bedarf im Durchflussprinzip mit einem Wärmeübertrager in der Nähe der Entnahmestelle bereitet oder durch Reduzierung des Volumenstroms per Wärmeübertrager erwärmt und gebrauchsfertig in einem Ladespeicher bevorratet.

0.1Trinkwassererwärmung im Durchflussprinzip

0.2Trinkwassererwärmung mittels Speicherladesystem

0.3Trinkwassererwärmung mittels SWE (Registerspeicher)

1. 0.1 Applikation 0.1

TWW-Applikation (Durchflussprinzip)

*1

TWW-Applikation

zum Anschluss an ein FW-Netz.

	Die Trinkwassererwärmung im	1
	Durchflussprinzip erfolgt normalerweise
		* Anwendungsabhängig auch als Kombiventil möglich
	mit einer Heizungsapplikation kombiniert

Funktionsprinzip

Das Trinkwasser wird über einen Wärmeübertrager erwärmt. Durch diesen Wärmeübertrager sind TWW und FW-Wasser physisch voneinander getrennt.

Die Applikation kann eine unbegrenzte Menge an Warmwasser bei konstanter Temperatur liefern. Dieses TWW wird bei Bedarf in der Nähe der Zapfstelle bereitet, wodurch das Risiko der Vermehrung von Legionellen oder anderen Bakterien reduziert wird.

Je nach dem gewünschten TWW-Komfort und dem verwendeten TWW-Regler können der Wärmeübertrager und der Vorlauf warm oder kalt gehalten werden.

Anwendungsbereiche:

Einfamilienhäuser

Mehrfamilienhäuser

Gewerbebauten

Typen von FW-Systemen:

PN 10 & 16 bar		T ≤ 60 °C
PN 10 bar		T ≤ 90 °C
PN 10 & 16 bar		T ≤ 110 °C
PN 16 bar		T ≤ 110 °C
PN 25 bar		T ≤ 110 °C
Typische Märkte:
Nahezu alle Märkte

Von Danfoss empfohlene	29
Applikation

Regelungsoptionen

Elektronische Regelung

Die elektronische Regelung der TWW-Bereitung lässt sich mit unterschiedlichen

Funktionen konfigurieren.

Selbsttätige Regelung

Die selbsttätige Regelung lässt sich durch Temperatur-, Durchflussoder

Differenzdruckregelung bzw. durch eine Kombination dieser Regelungsarten erzielen.

Generell gilt, dass der elektronische Regler in größeren TWW-Systemen zum Einsatz kommt, während selbsttätige Regler in den TWW-Systemen von Einfamilienhäusern oder Wohnungen verwendet werden.

In Systemen mit selbsttätigen Reglern wird üblicherweise eine Kombination aus

Durchflussund Temperaturreglern eingesetzt.

Je nach den Anforderungen kann der Wärmeübertrager und/oder der Vorlauf warm oder kalt gehalten werden.

Istanbul (Türkei): Mehrfamilienhäuser und

Gewerbebauten mit TWW-Bereitung per

Durchflusserwärmung

		1
		*	1
	Beispiel für eine elektronische Regelung		* Anwendungsabhängig auch als Kombiventil möglich
	Beispiel für selbsttätige Regelungen

1. 0.1 TWW-Durchflusssystem

Wesentliche Vorteile der Applikation

Niedrige Gesamtsystemkosten

Kürzere Auslegungsund Planungszeiten für Planer

Reduzierte Wartungskosten

Kompaktes und hocheffizientes System

Niedrige Rücklauftemperatur und geringer Wärmeverlust in der Station

Eignung für Niedertemperatursysteme

Geringerer Platzbedarf im Vergleich zu den alternativen Applikationen

Unbegrenzte TWW-Menge – dank bedarfsgerechter Durchflusserwärmung

Minimales Risiko von Bakterienvermehrung

Reduzierte hydraulische Last im Netz für eine Gruppe von Verbrauchern

Empfehlungen

Applikationstyp	0.1	0.2	0.3
	TWW	TWW	SWE
	Durchflussprinzip	Speicherladesystem	(Registerspeicher)
Einsparung von Investitionskosten	• • •	•	• •
Einsparungen bei der Installationszeit	• • •	•	• •
Einsparungen beim Platzbedarf	• • •	•	•
Einsparungen bei Service-/Wartungsarbeiten	• • •	•	•
Energieeffizienz	• • •	• •	•
Sicherer Systembetrieb	• • •	•	•
Verbraucherkomfort	• • •	• •	• •