Keine Chance für Legionellen und Korrosion:

Wärmeübertrager in Fernwärmesystemen

Größere Wohneinheiten stellen besondere Herausforderungen an die technische Infrastruktur (z. B. Rohrleitungen, Wärmeübertrager, Heizkessel), die Warmwasserversorgung und das Heizungsfüllwasser. Dieser Artikel skizziert am Beispiel einer Wohnanlage mit mehreren Hochhäusern im Südwesten von München den Einsatz von kupfergelöteten Plattenwärmeübertragern, die zur Übergabe der Fernwärme an den Heizkreislauf sowie zur Bereitung von warmem Brauchwasser verwendet werden.

Foto: In einer Hochhaussiedlung im Südwesten Münchens kommen zum Zwecke der Brauchwarmwasserbereitung und Raumheizung kupfergelötete Plattenwärmeübertrager in verschiedenen Ausführungen zum Einsatz.
Quelle: VAU Thermotech
In einer Hochhaussiedlung im Südwesten Münchens kommen zum Zwecke der Brauchwarmwasserbereitung und Raumheizung kupfergelötete Plattenwärmeübertrager in verschiedenen Ausführungen zum Einsatz, welche die Energie aus dem Fernwärme- in das Gebäudenetz weitergeben.

Bekannt ist München für das Oktoberfest, aber auch für seine sehr gute Trinkwasserqualität. Doch die Stadtwerke garantieren diese nur bis zur Wohnungsübergabestation. Danach ist der Eigentümer verantwortlich.

Wasserverschmutzungen und -belastungen entstehen, weil das Trinkwasser im Rohrleitungssystem über längere Zeit stillsteht. Die Stagnation führt zur Anreicherung mit Schwermetallen, da das Wasser mit dem Metall der Rohrleitung reagiert, und zu einer vermehrten Keimbildung im Wasser. Um einem Legionellen-Befall vorzubeugen, muss das Warmwasser regelmäßig zirkulieren bzw. ausgetauscht werden und eine Wassertemperatur von mehr als 50 °C haben.

In der Wohnanlage wird das Brauchwasser in einem Pufferspeicher vorgehalten, der mit dem Trinkwassernetz verbunden ist. Das Wasser wird auf der Sekundärseite des Wärmeübertragers geführt und dort im Durchlaufverfahren von 10 auf 60 °C erwärmt. Auf der Primärseite wird das Wasser des Münchner Fernwärmenetzes geführt, das mit 75 °C in den Wärmeübertrager ein- und mit 39 °C wieder austritt.

Die Auslegung der kupfergelöteten Wärmeübertrager erfolgte unter der Annahme, dass zu Spitzenzeiten mit einem hohen Warmwasserbedarf gerechnet werden muss, was sich in einer entsprechenden Heizleistung widerspiegelt. Alle Plattenwärmeübertrager sind aufrecht stehend mit dem Boden über eine Konsole verschraubt.

Die Vorhaltung von Frischwarmwasser beschränkt sich damit auf das notwendige Maß. Es wird im Durchlaufverfahren nur die Frischwassermenge aus dem Netz entnommen, die zur Ergänzung des Wasservorrats im Pufferspeicher benötigt wird, was Energie einspart. Der regelmäßige Verbrauch von Warmwasser sorgt für Zirkulation im Brauchwarmwassernetz der Wohnanlage, wodurch eine Biofilmbildung im Inneren der Rohrleitungen erschwert wird. Und durch die konstant hohe Wassertemperatur von rund 60 °C wird einer Verkeimung wirksam vorgebeugt.

Doch je höher die Temperatur im Anlagensystem, desto weniger Kalk löst sich im Wasser. Spätestens ab 60 °C bilden sich hartnäckige Ablagerungen in Rohren und Wärmeübertragern. Klassische kupfergelötete Plattenwärmeübertrager geraten hier schnell an ihre physikalischen Grenzen. Eine Option wäre hier ein buntmetallfreier und beschichteter Plattenwärmeübertrager (z. B. „VAU SAFE“).

Foto: Kupfergelötete Plattenwärmeübertrager für die Brauchwarmwasserbereitung kommen in den Hochhäusern in verschiedenen Ausführungen vor.
Quelle: VAU Thermotech
Die kupfergelöteten Plattenwärmeübertrager für die Brauchwarmwasserbereitung kommen in den Hochhäusern in verschiedenen Ausführungen zum Einsatz.

Heizen mittels Fernwärme

Ebenso wird in der Wohnanlage die Fernwärme zum Zwecke der Raumheizung genutzt. Auch hierbei spielen Wärmeübertrager von VAU Thermotech eine zentrale Rolle.

Das Wasser der Fernwärme tritt im Winter mit etwa 120 °C in den Wärmeübertrager ein und mit 45 °C wieder aus. Das Wasser des Heizkreislaufes tritt im Gegenstrom mit 40 °C ein und mit 90 °C wieder aus.

Um Steinbildung und Korrosion im Fernwärmenetz der Stadt München zu vermeiden, wird das dort geführte heiße Wasser – bis auf zwei Ausnahmen – behandelt.

Was gut für das Leitungsnetz des Fernwärmeversorgers ist, ist für kupfergelötete Plattenwärmeübertrager ungünstig. Da die Resthärte des Füllwassers weniger als 0,10 °dH beträgt, sich also sehr wenig Kalk im Wasser befindet, kann sich keine Schutzschicht in den Kupferleitungen und im Wärmeübertrager bilden. Soll es erst gar nicht zur Korrosion von Lötverbindungen und somit zu Leckagen kommen, benötigen kupfergelötete Plattenwärmeübertrager neutrales Wasser mit 6 °dH bis maximal 15 °dH.

Die hier verwendeten Plattenwärmeübertrager müssen also nach einer gewissen Betriebszeit ausgetauscht werden. Eine andere Möglichkeit bestünde in der Verwendung von mit Siliziumoxid oberflächenveredelten (gecoateten) Plattenwärmeübertragern, wie dem „VAU SAFE“. Denn das Coating verbessert die mechanische und thermische Stabilität aller mit Wasser in Berührung kommenden Teile.

Hydraulische Systemtrennung bei kleineren Anlagen

Allerdings sind nicht immer gecoatete Wärmeübertrager notwendig. Wenn keine Fernwärme oder Heizungsanlagen bis 600 kW Leistung genutzt werden, kommt es laut Richtlinie VDI 2035 auf das sogenannte spezifische Anlagenvolumen an: Sofern dieses 50 Liter pro Kilowatt Leistung nicht übersteigt, können kupfergelötete Plattenwärmeübertrager ohne Weiteres verwendet werden, da ihr optimaler Arbeitsbereich bei einer Wasserhärte zwischen 6 °dH und 15 °dH liegt.

Weiterführende Informationen: https://www.vau-thermotech.de/

Dienstag, 07.09.2021

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