Alle Kessel an eine Abgasleitung

Der Wärme- und Energiebedarf des Krankenhauses St. Elisabeth im niedersächsischen Damme wird seit letztem Jahr durch eine neue Heizungsanlage sichergestellt. Zum Energiekonzept aus Gasbrennwertkessel und BHKW zählt auch die exakt ausgelegte Abgasanlage, inklusive Sonderbauteilen wie Implosionsklappe und Schalldämpfer.

Das Krankenhaus St. Elisabeth, heute zu den Kardinal von Galen Kliniken gehörend, wurde bereits 1864 errichtet. Im Lauf der Jahrzehnte erfolgten mehrere An- und Erweiterungsbauten sowie die Einrichtung einer staatlichen Krankenpflegeschule. Der letzte große Umbau fand zwischen 1992 und 2002 in drei Bauabschnitten statt. Die damals erstellten Gebäudetrakte beherbergen ein Bettenhaus, Untersuchungs- und OP-Räume, die Intensivstation sowie den Ambulanzbereich. Heute verfügt das Krankenhaus über 235 Betten und 800 Mitarbeiter.
Die Modernisierung der Heizungsanlage wurde aus wirtschaftlichen Gründen notwendig, denn die vorhandenen Kessel aus dem Jahr 1994 mit 1160 bzw. 1860 kW erfüllten nicht mehr die Vorgaben hinsichtlich Effizienz. Das Unternehmen Bajorath Systemhaus für Regelungstechnik und Hydraulik GmbH konzipierte eine neue Anlage mit drei Säulen: Sie besteht aus zwei Gasbrennwert-Kesseln für die Wärmeversorgung, zwei BHKWs
für die zusätzliche Stromerzeugung sowie zwei Trinkwasserspeichern mit je 750 l Inhalt. Aus dem Altbestand verblieb das BHKW mit 50 kW elektrischer und 82 kW thermischer Leistung sowie der Gas-Gebläsekessel mit 1160 kW Leis­tung als Notfallkessel. Das neue BHKW (Hersteller 2G) verfügt über 220 kW elektrische und 253 kW thermische Leistung. Der erzeugte Strom wird direkt im Hause genutzt. Die optimale Laufzeit der BHKWs stellt eine spezielle Regelung der Fa. Bajorath sicher. Sie steuert zwei separate Heizkreise an, von denen der erste für eine konstant hohe Vorlauftemperatur von 85 °C ausgelegt wurde. Der zweite arbeitet mit einer variablen Vorlauftemperatur.

Sonderlösung für die Abgastechnik
Die Vorgabe, alle Wärmeerzeuger an nur eine Abgasleitung anzubinden, machte eine exakte Planung erforderlich. Dies umfasste nicht nur eine Sammelleitung, die im Heizraum zu verlegen war, sondern auch die Anbindung an die vorhandene Abgasstrecke in der Senkrechten. Ebenso war der Schutz der verbauten Geräte zu gewährleisten. Die Konzeption und Montage der komplexen Abgasanlage lag in Händen der Wartemann & Klose Schornsteintechnik GmbH aus Hasbergen. Zum Einsatz kam eine einwandige Abgasleitung (EW Alkon von Raab), die als Sammelleitung im Heizraum nahezu waagerecht geführt wurde. Installiert wurden ca. 8,5 m mit einem Durchmesser von 500 mm. Die Wandstärke des Edelstahl-Systems beträgt 1,0 mm. Das einwandige Abgassystem aus Edelstahl kennzeichnet sich durch die patentierte, konische Verbindungstechnik, die ohne elastomere Dichtungen auskommt und für alle Wärmeerzeuger geeignet ist.
Angeschlossen wurden mehrere Übergänge zu den einzelnen Kesseln bzw. BHKWs, die von Detlef Wartemann jeweils als Sonderbauteile konstruiert und beim Hersteller Raab aus Neuwied hergestellt wurden. Dies betraf beispielsweise zwei Feuerungsanschlüsse 45° mit Sonderabgang, passend zu den Sammelleitungen der Doppelkessel-Anschlüsse. Je Kessel waren ein senkrechtes Abgasrohr 250 mm und ein Sammel-T-Stück mit einem Anschluss 350 mm erforderlich. Im vorliegenden Fall wurden die Sammel-T-Stücke umgebaut und auf die Neigung 45° eingestellt. Auf diese Weise konnte die Sammelleitung mit den Anschlüssen 45° an die T-Stücke mit 350 mm Durchmesser angeschlossen werden.

Schutz durch Implosionsklappe
Als Sicherheitseinrichtung wurde am Anfang der Sammelleitung, noch vor den Anschlüssen der Kessel und des BHKWs, eine Implosionsklappe (Typ IK 250) eingebaut. Das Bauteil wirkt dort den Folgen großer Druckschwankungen entgegen. Da an dieser Abgasleitung vier Kessel – je zwei Doppelkessel – und ein BHKW angeschlossen sind, muss mit extremen Druckschwankungen gerechnet werden. Auf eine jähe Druckerhöhung, z. B. durch eine Verpuffung oder eine unkontrollierte Abschaltung des Kessels, folgt schlimmstenfalls eine starke Druckminderung. Eine solch abrupte Veränderung der Strömungsgeschwindigkeit kann die Abgasanlage nur bedingt kompensieren. Die Folge dieses Strömungsabrisses: Die Abgasanlage implodiert, es entstehen massive Verformungen an der Anlage selbst und womöglich im Heizkessel.
Die Implosionsklappe beugt diesen Schäden vor, indem sie durch sofortiges Öffnen Luft in die Abgasstrecke nachströmen lässt. Dies geschieht mithilfe der Abdeckklappe, die im Innern des Bauteils sitzt und von einer Feder gehalten wird. Ist die Druckschwankung ausgeglichen und arbeitet der Heizkessel wieder normal, schließt die Klappe selbsttätig. Es kann an dieser Stelle kein Abgas austreten.
Als empfehlenswert gilt die Implosionsklappe für Anlagen mit mehr als 300 kW Leistung und/oder einer
wirksamen Schornsteinhöhe von über 20 m. Sowohl im Über- als auch im Unterdruck betriebene Feuerstätten können ausgerüs­tet werden, unabhängig vom verwendeten Brennstoff.
Die Montage des Bauteils kann laut Hersteller Kutzner + Weber abhängig von der Anschlussmöglichkeit senkrecht oder waagerecht erfolgen. Dazu wird bauseits ein T-Stück in die Verbindungsleitung eingesetzt. Je nach Durchmesser der Abgasanlage ist eine maßliche Anpassung erforderlich. Die Abmessungen des Elements werden mit 500 x 500 x 600 mm (L x B x H) angegeben.

Verbindung zu senkrechter Abgasanlage
Die Sammelleitung mündet in die vorhandene geschweißte Abgasleitung mit einem Durchmesser von 500 mm. Sie wies eine 50 mm starke Dämmung und eine äußere Blechverkleidung auf. Diese musste komplett gekürzt und mit einem Übergang auf das neue einwandige Edelstahlrohr (Typ EW-Alkon 500) versehen werden. Dies erfolgte mittels ­Sonderbauteilen von Raab. Die Verbindung der beiden Rohre wurde von der Firma Wartemann & Klose Schornsteintechnik GmbH im MAG-Schweißverfahren hergestellt. Die Abgase werden in eine senkrecht geführte, frei stehende Abgasanlage mit 28 m Höhe geleitet. Dieses Bestandsbauteil blieb in seiner Ausführung bestehen, da der lichte Querschnitt für alle angeschlossenen Wärmeerzeuger ausreichte.

Weitere eingesetzte Elemente
Zwei Edelstahlschalldämpfer kamen zum Einsatz, um die Geräuschentwicklung der BHKWs durch Abgasschall zu minimieren. Die beiden Bauteile mit den Abmessungen 2500 x 700 mm und 2000 x 400 mm wurden bauseits geliefert und mit entsprechendem Befestigungsmaterial an vorhandene Betonträger montiert. Die Anbindung erfolgte mit geschweißten Edelstahl-Verbindungsleitungen. Durch den geringen Platz im Heizungsraum bzw. durch den Verlauf der Gasleitung mussten bei beiden Schalldämpfern mehrere Umlenkungen eingesetzt werden. Für die Abgas-Sammelleitung als Ganzes konstruierte die Fachfirma eine stabile Halterung zum Abfangen des Gewichts, die als Überbauversion über die ganze Länge reicht. Seitliche Stützen setzen zudem auf dem Kesselfundament auf, um das Gewicht zu sichern.

www.bajorath.de
www.wartemann-klose.de
www.raab-gruppe.de