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Ohne Luft und Schlamm

Einsatz von Luft- und Schlammabscheidern in der Gebäudewärmeverteilung

Die Fernwärme-Übergabestation im Kellerraum des Gebäudes versorgt 36 Wohneinheiten.

Mithilfe des Schlamm­abscheiders „SpiroTrap Magnet“ lassen sich die magnetischen und nichtmagnetischen Partikel bis 5 µm aus dem Heizungswasser abscheiden.

Das Heizungswasser durchströmt den Mikroblasenabscheider „Spiro­Vent“, der im Vorlauf der Heizungsanlage installiert wurde. Die Luft- und Mikroblasen steigen dabei am sogenannten „Spirorohr“ nach oben. Über ein Ventil wird die Luft dann automatisch entfernt.

Das „Spirorohr“ bremst das Heizungswasser so weit aus, dass sich – eingesetzt im Mikroblasenabscheider – Luft und Mikroblasen bzw. – eingesetzt im Schlammabscheider – Schlammpartikel leicht entfernen lassen.

 

Eine Reihe von Mehrfamilienhäusern der Wohnungsbaugesellschaft Nassauische Heimstätte wurde energetisch ertüchtigt und modernisiert. Neben der Umrüstung der direkten Fernwärmeübergabe hin zu einer indirekten Anlage lag der Fokus auf einer einwandfreien Wärmeverteilung.
Die Unternehmensgruppe Nassauische Heimstätte/Wohnstadt betreut in Wiesbaden zahlreiche Objekte, darunter zwei viergeschossige Mehrfamilienhäuser mit insgesamt 36 Wohneinheiten. Diese gehören zu einem großen Bestand von über 60 000 Wohneinheiten bundesweit. Die Unternehmensgruppe investiert jährlich über 100 Mio. Euro in Sanierung und Instandhaltung des eigenen Bestandes, der zur Hälfte einer sozialen Mietpreisbindung unterliegt. Damit ist sie eines der führenden deutschen Wohnungsunternehmen. Zu den weiteren Geschäftsbereichen zählt die nachhaltige Stadt- und Projektentwicklung.

Fernwärmeübergabe
In mehreren großen Gebäuden in Wiesbaden-Klarenthal wurde 2016 eine ener­getische Sanierung durchgeführt. Ein wichtiger Aspekt war und ist die Wärmebereitstellung – sie wurde bis zur Baumaßnahme im Herbst 2016 über einen direkten Fernwärmeanschluss umgesetzt. Der Wärmetransport erfolgt nun außentemperaturgesteuert über eine Fernwärmeübergabestation und ist damit besser an den tatsächlichen Bedarf angepasst. Als Heizungsvor- und Rücklauftemperaturen wurden 70/55 °C im Gebäude festgelegt. Die Heizungsverrohrung blieb unverändert, es wurden jedoch alle Heizkörperventile erneuert und ein hydraulischer Abgleich durchgeführt.
Von vorn herein wurde bei den Verantwortlichen der Nassauischen Heimstätte festgelegt, dass im Rahmen der Maßnahme auch die Luft- und Schlammabscheidung umgesetzt wird. Chris­tian Messer-Synatzschke, Installations- und Heizungsbaumeister aus der Abteilung Haustechnik der Nassauischen Heimstätte, stellte dazu fest: „Wir haben uns dazu entschieden, in allen Heizungsanlagen, die umgebaut oder modernisiert werden, sowohl Mikroblasenabscheider als auch Magnetit-Schlammabscheider einzusetzen.“ Gründe für diese Maßnahme sind der Schutz der Anlage, weniger Service-Einsätze, ein stabiler Anlagenbetrieb und damit auch eine Reduzierung der Kosten.

Eintrag von Luft
Luft und der darin enthaltene Sauerstoff gilt in jeder Heizungsanlage als Störfaktor. Auch bei Beachtung der VDI-Richt­linie 2035 zur Beschaffenheit des Heizungswassers ist ein Vorkommen von Luft nicht komplett zu vermeiden. Dies hat verschiedene Ursachen: Als erster Faktor ist das Füll- und Ergänzungswasser zu nennen, das in ein System gespeist wird. Des Weiteren spielt die Dichtheit des Systems eine wichtige Rolle, vor dem Hintergrund, dass keine Anlage 100 % gasdicht ist. Durch Verschraubungen, Verpressungen und durch das gewählte Rohrmaterial (Diffusion) kann ebenso Luft eindringen wie durch unsachgemäße Nachfüllvorgänge, Mikrolecks oder ein nicht korrekt ausgelegtes oder defektes MAG.

Auswirkungen auf das ­Heizungssystem
Die Luft kann sich auf verschiedene Weise negativ auswirken. So wird in der Heizung beispielsweise der Wärmeübergang behindert, da Luft im Vergleich zum Füllwasser eine deutlich geringere Wärmekapazität aufweist. Darüber hinaus entstehen Strömungsgeräusche und Kavitation. Zudem kann sich die Pumpenleistung in der Anlage verringern oder häufiges manuelles Entlüften notwendig werden. Ein hydraulischer Abgleich kann bei mit Gas beladenem Heizungswasser praktisch nicht durchgeführt werden, da die Druckverhältnisse instabil sind.
Schmutzpartikel lassen sich nicht komplett vermeiden, ihr Entstehen wird allerdings durch das Vorhandensein von Luft deutlich beschleunigt. Je mehr Luft sich in einer Anlage befindet, umso mehr Korrosionsprodukte entstehen, die ihrerseits zusätzlich Probleme bereiten. Insbesondere bei Mischinstallationen konzentrieren sich die Korrosionsprozesse womöglich auf wenige Stellen, an denen die Oxidation bis zum Materialdurchbruch führen kann.
In den Gebäuden der Nassauischen Heimstätte befinden sich entsprechend weitläufige Heizungsnetze, die trotz Spülens nach der Modernisierung noch Schmutzpartikel enthielten.

Erste Gegenmaßnahme: Einsatz eines ­Mikroblasenabscheiders
Eingesetzt wurde ein „SpiroVent“ in der Nenngröße DN 65, der einen maximalen Durchsatz von 20 m³/h aufweist. Das aus Stahl hergestellte Produkt wurde in den Vorlauf installiert, nah an der Fernwärme-Übergabestation, wo die Temperatur am höchsten ist. Das Heizungswasser durchströmt den Mikroblasenabscheider bzw. das innen sitzende sogenannte „Spirorohr“. Dieses ist ein feines Geflecht, an dem Luft- und Mikroblasen ausgebremst werden und nach oben steigen. Im oberen Bereich befindet sich eine speziell konstruierte Luftkammer, die auch Druckschwankungen aufnehmen kann. Über ein Ventil wird die Luft automatisch entfernt. Von Vorteil ist, dass der Einsatz des Mikroblasenabscheiders das Wasser absorptiv macht – es kann im Kreislauf wieder Luft und Blasen aufnehmen und bis zum Abscheider transportieren.
Das Bauteil mit einer Höhe von 470 mm und einer Breite von 350 mm wurde gemäß der Ausschreibung als Schweißausführung in den Vorlauf eingebunden. Damit der Platz ausreichte, musste über dem Ventil ein Teil der Dämmung entfernt werden. Zum Abschluss erfolgte die Dämmung der Rohre.

Zweite Gegenmaßnahme: Einsatz eines Schlammabscheiders mit Magnet
Ein „SpiroTrap Magnet“ mit der Nennweite 65 mm wurde in den Rücklauf installiert, ebenfalls als Schweißausführung. Er wird vom kompletten Volumenstrom durchflossen, wobei das innen sitzende „Spirorohr“ die schwebenden Teilchen ausbremst und sie in den Auffangbereich absinken lässt. Die magnetischen Partikel bis 5 µm bleiben haften, denn der Schlammabscheider verfügt über eine sogenannte „Dry Pocket“-Konstruktion mit einem innen liegenden Magnet. Er entzieht dem Füllwasser kontinuierlich selbst die Partikel, die mit bloßem Auge nicht mehr zu erkennen sind. Auf diese Weise kann das System dauerhaft seine Leistung erbringen.
Die Abscheidung selbst erfolgt im laufenden Betrieb. Dazu wird der flexible Abziehmechanismus betätigt und alle Partikel werden in den Auffangbereich geleitet. Nun kann das Entleerungsventil geöffnet werden – durch den Anlagendruck wird das schmutzige Füllwasser ausgespült. Das Ventil wird geschlossen und der Vorgang ist beendet. Der Anlagendruck wird in den Gebäuden der Nassauischen Heimstätte automatisch durch ein fest eingebautes System kontrolliert und eingestellt. Der Pluspunkt des eingesetzten Schlammabscheiders: Er kann sich nicht wie ein Filter zusetzen. Der Druckverlust bleibt dauerhaft gering, unabhängig vom Füllstand. Filter und Schmutzfänger weisen stattdessen einen steigenden Druckverlust auf, bis hin zur völligen Blockade.

Erste Ergebnisse
Die Abwicklung des Projekts erfolgte zusammen mit dem Hersteller der Luft- und Schlammabscheider Spirotech sowie dem Unternehmen Philipp Jourdan, das für die Installation verantwortlich war. Durch die gute Abstimmung zwischen den Beteiligten konnte die Maßnahme im Gebäude zügig umgesetzt werden. Während der einwöchigen Sanierung sicherte eine mobile Heizungsanlage die Bereitstellung von Wärme und Warmwasser. Eine erste Kontrolle des Schlammabscheiders er­gab, dass das Füllwasser rasch von magnetischen und nichtmagnetischen Partikeln befreit wurde.

Bilder: Spirotech BV

www.spirotech.de

 


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