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...................... |
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Fernwärme von innen betrachtet |
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Anpassung der Fernwärme an die Gebäudeerfordernisse |
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Hinweise zum Gebrauch des Handbuchs |
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Vergleich von Applikationen |
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Die FW-Applikationen im Überblick |
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Allgemeine Prinzipien................................. |
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Hydraulischer Abgleich: Reglertypen |
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Hydraulischer Abgleich: Regelfunktionen |
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18 |
Leerlauffunktionen |
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Witterungsführung |
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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 |
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|
Jan Eric Thorsen, Manager |
Redaktion: |
Tel.-Nr.: + 45 7488 4494 |
Danfoss A/S – District Energy |
E-Mail: jet@danfoss.com |
Nordborgvej 81 |
|
DK-6430 Nordborg |
Oddgeir Gudmundsson, Application |
Dänemark |
Specialist, Tel.-Nr.: + 45 7488 2527, |
fernwaerme.danfoss.de |
E-Mail: og@danfoss.com |
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
<![endif]>Energieezienz / Temperatur Level
1G: Dampf |
2G: vor Ort |
3G: Vorgefertigt |
4G: Vierte Generation |
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Dampfsysteme, Heizungsrohre |
Hochdruck Heißwassersystem |
Vorisolierte Rohre, industriell |
Geringer Energiebedarf |
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in Betonkanälen |
Schwere Armaturen |
gefertigte Kompaktübergabestationen |
Intelligentes Netz |
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Temperaturniveau |
< 200 oC |
Große, vor Ort gebaute Stationen |
(mit Wärmedämmung) |
(Interaktion der |
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Messen und Überwachen |
Energiequellen, Verteilung |
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und Verbrauch erfolgt |
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optimiert) |
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2-Wege Fernwärme |
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> 100 oC |
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< 100 oC |
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<50-60oC (70oC) |
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Energiee zienz |
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Zukünftige |
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Energiequellen |
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Saisonale |
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Wärmespeicher |
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Großflächige |
Großflächige |
Biomasse |
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Solaranlagen |
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Solaranlagen |
Konversion |
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<![if ! IE]> <![endif]>Fernwärmenetz |
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<![if ! IE]> <![endif]>Fernkältenetz |
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Biomasse |
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2-Wege |
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BHKW Biomasse |
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Geothermie |
Fernwärme |
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Fotovoltaik, |
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Wellenenergie |
BHKW |
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Industrielle Abwärme |
Wind, |
Biomasse |
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(überschüssige Elektrizität) |
Kältespeicher |
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Wärme- |
Wärme- |
Wärme- |
Zentrale |
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speicher |
speicher |
speicher |
Fernkälteanlage |
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BHKW Müll |
Industrielle |
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Dampf- |
BHKW Kohle |
BHKW Kohle |
Zentrale |
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speicher |
BHKW Öl |
BHKW Öl |
Abwärme |
Wärmepumpe |
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Kohle- |
Kohle- |
Gas, Abfall, |
BHKW |
Auch |
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Niedrigenergie- |
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abfall |
abfall |
Öl, Kohle |
Müllver- |
häuser |
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Lokale Fernwärme |
Fernwärme |
brennung |
Fernwärme |
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Fernwärme |
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Entwicklung (Fernwärmegeneration/ |
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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
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Fernwärme |
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... 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 |
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Vergleichsparameter |
Beschreibung |
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Einsparung von Investitionskosten |
Kosten für den Kauf des Heizsystems und der erforderlichen Bauteile. |
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Kürzere Entwicklungsund Planungszeit für Planer/Entwickler |
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Einsparungen bei der |
Die für die Installation und Inbetriebnahme des Heizsystems erforderliche Zeit |
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Installationszeit |
Gewicht der Installation |
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Komplexität des Systems |
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Einsparungen beim Platzbedarf |
Möglichkeit, weniger Platz im Gebäude zu beanspruchen, der dann anderweitig genutzt werden kann |
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Kompaktere Installation des Heizsystems |
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Konformität mit der Trinkwasserverordnung (3-Liter-Regel) |
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Durch den geringen Inhalt des TWW-Systems wird die Legionellenvermehrung eingeschränkt. |
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Einsparungen bei Service-/ |
Bei Trinkwassererwärmung im Durchflussprinzip wird die Vermehrung von Legionellen im |
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Wartungsarbeiten |
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Vergleich zur TWW-Zirkulation eingeschränkt. |
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Einfaches und robustes System |
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Weniger und kürzere Servicearbeiten schlagen sich in geringeren Service-/Wartungskosten nieder. |
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Geringeres Temperatur-/Druckniveau und weniger Wärmeverluste im Fernwärmenetz und im Heizsystem |
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Effektivität der Wärmeübertragung des Heizsystems (Wärmeübertragers) |
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Niedrigere Rücklauftemperatur von der Fernwärmestation zurück ins Netz |
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Witterungsgeführtes Heizsystem |
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Hocheffizientes Heizsystem |
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Energieeffizienz |
Energiesparpotenzial |
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Optimale Anpassung der Temperatur des Sekundärkreises an die Wärmelast des Gebäudes |
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Geringere hydraulische Last für eine Gruppe von Verbrauchern dank Wärmeübertragerlösung |
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(weniger Wärmeverluste und Pumpenenergie) |
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TWW-Qualität: Vermeidung von Bakterienvermehrung – dank Trinkwassererwärmung |
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im Durchflussprinzip entfällt die Speicherung von Trinkwarmwasser; Konformität mit der |
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Trinkwasserverordnung (3-Liter-Regel) |
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Sicherer Systembetrieb |
Risiko von Leckage und Kontaminierung der FW-Wasserversorgung |
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Risiko einer Gefährdung durch hohe Temperaturen (z. B. heiße Heizkörper) |
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Unbegrenzte Entnahme von TWW |
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Optimales Raumtemperaturniveau |
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Wohnklima |
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Verbraucherkomfort |
Länge des Wartungsintervalls (bei langen Wartungsintervallen gibt es nur sehr wenige |
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Versorgungsunterbrechungen in großen Abständen) |
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Geräuschpegel des Systems |
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Wartezeit, bis Trinkwarmwasser gezapft werden kann |
FW-Applikationstypen |
10 |
Überblick über die Applikationstypen
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4 |
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Trinkwarmwasser- |
Indirekt und direkt |
Versorgungssysteme |
Direkt und indirekt ange- |
Direkt und indirekt ange- |
anwendungen |
angeschlossene |
für |
schlossene Raumheizung |
schlossene Raumheizung |
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Raumheizungs- |
Wohnungsstationen |
sowie Trinkwasser- |
sowie Trinkwasser- |
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anwendungen |
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erwärmung im |
erwärmung mittels |
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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 |
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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 |
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Direkt und indirekt ange- |
Zweistufige |
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Indirekt angeschlossene |
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Indirekt angeschlossene |
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schlossene Raumheizung |
Applikationen |
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Raumheizung |
Raumheizung und sekun- |
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sowie Trinkwasser |
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und sekundärseitig |
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därseitig angeschlossene |
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erwärmung mittels |
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angeschlossene |
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Trinkwassererwärmung |
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SWE (Registerspeicher) |
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Trinkwassererwärmung m. |
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mittels SWE |
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Speicherladesystem |
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(Registerspeicher) |
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1.3 |
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1.1.1 |
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S.1.2 |
S.1.3 |
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*1 |
*1 |
2.3 |
1.1.2 |
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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 |
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erforderliche FW-Volumenstrom |
• |
Längere Lebensdauer der |
|
ankommt. Bei Verwendung eines |
|
Regelgeräte |
|
Differenzdruckreglers verbessern sich |
|
|
|
die Betriebsbedingungen für das |
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|
Regelventil ganz beträchtlich. |
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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.
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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 |
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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
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Niedertemperatursystem: T ≥ 60 °C |
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( ) = nur bei PN 10 bar |
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<![if ! IE]> <![endif]>Systemeigenschaften |
PN 10 bar/T ≤ 90 °C |
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PN 10 bar & 16 bar/T ≤ 110 °C |
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PN 16 bar/T ≥ 110 °C |
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PN 25 bar/T ≥ 110 °C |
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Applikationskategorie |
Von Danfoss empfohlene Systeme
Applikationstyp
Systemindex
Einfamilienhäuser
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(•) |
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TWW- |
HE- |
Kombinierte HE- & TWW- |
TWW- |
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Applikation |
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Applikationen |
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Direkt ange- |
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schlossene |
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geschlossene |
TWW- |
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TWW- |
Indirekt an- |
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Raumheizung |
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Raumhei- |
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Applikation |
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mit Mischkreis |
Applikation |
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geschlossene |
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zung sowie |
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(Durchfluss- |
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und Trinkwas- |
(Durchfluss- |
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Raumheizung |
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Trinkwasser |
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prinzip) |
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sererwärmung |
prinzip) |
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erwärmung |
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im Durchfluss- |
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prinzip |
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0.1 |
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1.0 |
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1.1 |
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2.1 |
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0.1 |
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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
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Zentrale Systeme |
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Systeme mit Wohnungsstationen |
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HE- |
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Kombinierte HE- & TWW- |
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Zentralversorgung der Wohnungsstation |
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(für HE- & TWW-Versorgung mittels |
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Applikation |
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Applikationen |
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Wohnungsstationen) |
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Indirekt an- |
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Indirekt an- |
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Indirekt an- |
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Indirekt an- |
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schlossene |
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geschlossene |
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geschlossene |
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schlossene |
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geschlossene |
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geschlossene |
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Direkt ange- |
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Raumheizung |
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zweistufige |
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Applikation |
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Applikation |
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Indirekt |
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Raumheizung |
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Applikation |
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schlossene |
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mit Mischkreis |
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Heizung und |
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mit Pufferspei- |
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mit Mischkreis |
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angeschlossene |
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und Trinkwas- |
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zur Versor- |
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Raumheizung |
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und Trinkwas- |
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Trinkwasse- |
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cher zur Ver- |
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zur Versor- |
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Raumheizung |
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sererwärmung |
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gung von |
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||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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mit Mischkreis |
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sererwärmung |
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rerwärmung |
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sorgung von |
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gung von |
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im Durchfluss- |
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Wohnungs |
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im Durchfluss- |
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im Durchfluss- |
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Wohnungs |
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Wohnungs |
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stationen |
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prinzip |
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stationen |
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1.0 |
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2.0 |
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1.1 |
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2.1 |
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1.1.1 |
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1.F |
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2.F |
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3.F |
Von Danfoss empfohlene Applikation
Primäre Alternative zu der von Danfoss empfohlenen Applikation (•) nur für PN = 10 bar
Seite 27 – 33 |
27 |
Übersicht
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5 |
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7 |
8 |
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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 |
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0.3 |
3.0 |
3.F |
3.1 |
3.2 |
3.3 |
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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 |
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T ≤ 60 °C |
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PN 10 bar |
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T ≤ 90 °C |
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PN 10 & 16 bar |
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T ≤ 110 °C |
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PN 16 bar |
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T ≤ 110 °C |
PN 25 bar |
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T ≤ 110 °C |
Typische Märkte: |
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Nahezu alle Märkte |
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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
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1 |
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* |
1 |
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Beispiel für eine elektronische Regelung |
* Anwendungsabhängig auch als Kombiventil möglich |
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|||
Beispiel für selbsttätige Regelungen |
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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 |
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Durchflussprinzip |
Speicherladesystem |
(Registerspeicher) |
Einsparung von Investitionskosten |
• • • |
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Einsparungen bei der Installationszeit |
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• • |
Einsparungen beim Platzbedarf |
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• |
• |
Einsparungen bei Service-/Wartungsarbeiten |
• • • |
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• |
Energieeffizienz |
• • • |
• • |
• |
Sicherer Systembetrieb |
• • • |
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• |
Verbraucherkomfort |
• • • |
• • |
• • |