BAIC Fernwärme District Heating Planning & Service Manual PDF

Zweck und Motivation Das Planungshandbuch umfasst folgende Teile: Fernwдrme ermцglicht die Nutzung von Abwдrme sowie den Einsatz von erneuerbaren Energien und gewinnt deshalb zunehmend an Bedeutung. Das Planungshandbuch Fernwдrme gibt eine Einfьhrung in die technischen und betrieblichen Grundlagen zur Realisierung von Fernwдrmenetzen und es soll dazu beizutragen, dass neue Fernwдrmenetze effizient und цkonomisch ausgefьhrt und betrieben werden. Teil 1 Grundlagen behandelt die Rahmenbedingungen, die Wдrmebereitstellung, die Wдrmeverteilung und die Wдrmeьbergabe und umfasst Basisinformationen, die in einer frьhen Projektphase benцtigt werden.

Teil 2 Planung und Berechnung behandelt die fьr die Ausfьhrungsplanung erforderlichen Informationen. In Teil 2 werden Themen vertieft, die zum Teil in Teil 1 bereits eingefьhrt werden. Zielpublikum Teil 3 Optimierung beschreibt das Vorgehen zur Ana- lyse bestehender Fernwдrmenetze sowie zur Ent- wicklung von Massnahmen zu deren Optimierung. Heizungsingenieure und Heizungsplaner, Tiefbauingenieure und im Rohrleitungsbau tдtige Fachpersonen, Als Ergдnzung zu den drei Hauptteilen beinhaltet der Anhang detaillierte Auslegungsdiagramme sowie Infor- mationen zu Normen und Literatur.

Kaderleute in Planungsfirmen fьr Heizung, Haustechnik und Tiefbau, Mitarbeiter von Heizungsfirmen, Verantwortlichkeiten und Anwendung Die Inhalte des Planungshandbuchs wurden auf Basis der Erfahrungen der Autoren und unter Verwendung der zitierten Fachliteratur aufgearbeitet. Die Bearbei- tung wurde zudem durch Fachverbдnde und Branchen- vertreter begleitet. Obwohl die Informationen nach bestem Wissen aufbereitet wurden, wird fьr deren An- wendung keine Haftung ьbernommen. Das Planungs- handbuch soll als Basis fьr die Aus- und Weiterbildung dienen und regelmдssig aktualisiert werden. Anmerkun- gen und Verbesserungsvorschlдge werden gerne ent- gegen genommen. Betreiber von Fernwдrmenetzen.

Geltungsbereich Das Planungshandbuch beschreibt die Grundlagen zu Planung, Ausfьhrung und Optimierung der Wдrmever- teilung und der Wдrmeьbergabe von Fernwдrmenet- zen . Die Ausfьhrungen beschrдnken sich dabei auf fol- gende Anwendungsbereiche: Als Wдrmetrдgermedium dient flьssiges Wasser. Die Auslegung beschrдnkt sich auf direkt nutzbare Wдrme mit Temperaturen ab 40°C. Die Wдrmeverteilung erfolgt grossteils mit Kunst- stoffmantelrohren, wodurch die Dauerbetriebstem- peraturen auf 120°C bis 140°C begrenzt werden. ISBN 3-908705-30-4 Version 1.2 vom 26. September 2018 Die Netzauslegung wird unabhдngig von der Art der Wдrmeerzeugung behandelt.

Daneben werden die Techniken zur Wдrmeerzeugung beschrieben und die Einflьsse zwischen Wдrmeerzeugung und Wдrmever- teilung hingewiesen und auf die Besonderheiten von Energieholz, Abwдrme und Umgebungswдrme einge- gangen. Die detaillierte Auslegung der Wдrmeerzeu- gung ist aber nicht Gegenstand des vorliegenden Handbuchs. Inhalt Ersetzt Version 1.0 vom 6. April 2017 Ersetzt Version 1.1 vom 21. September 2017 Free-Download unter: www.qmfernwaerme.ch Diese Studie wurde im Auftrag von EnergieSchweiz erstellt. Fьr den Inhalt sind alleine die Autoren verantwortlich. Adresse EnergieSchweiz, Bundesamt fьr Energie BFE Mьhlestrasse 4, CH-3063 Ittigen. Postadresse: 3003 Bern Infoline 0848 444 444.

Energieschweiz.ch/beratung energieschweiz@bfe.admin.ch, www.energieschweiz.ch

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Planungshandbuch Fernwдrme Autoren: Arbeitsgemeinschaft QM Fernwдrme Prof. Dr.

Thomas Nussbaumer, Verenum, 8006 Zьrich (Projektleiter) Stefan Thalmann, Verenum, 8006 Zьrich Andres Jenni, Ardens GmbH, 4410 Liestal Joachim Kцdel, Gruner Gruneko AG, 4020 Basel Auftraggeber Bundesamt fьr Energie Patronat VFS Verband Fernwдrme Schweiz SVGW Schweizerischer Verein des Gas- und Wasserfaches SWKI Schweizerischer Verein von Gebдudetechnik-Ingenieuren suissetec Schweizerisch-Liechtensteinischer Gebдudetechnikverband Mitarbeit Werner Betschart, Hochschule Luzern Technik & Architektur, 6048 Horw Walter Bцhlen, Verband Fernwдrme Schweiz VFS, 5443 Niederrohrdorf Marc Burkard, Hoval AG, 8706 Feldmeilen Marcel Bьchler, ERZ Entsorgung + Recycling Zьrich, 8050 Zьrich Lukas Bьhler, Porta Ingenieure Planer Geometer, Porta AG, 3800 Interlaken Michael Cueni, Triplex Energieplaner AG, 4450 Sissach Robert Diana, Schweizerisch-Liechtensteinischer Gebдudetechnikverband (suissetec), 8021 Zьrich Prof.

Dr. Ludger Fischer, Hochschule Luzern Technik & Architektur, 6048 Horw Reto Gadola, SWKI, 6105 Schachen Dr. Jьrgen Good, QM Holzheizwerke®, 8006 Zьrich Andreas Hurni, Verband Fernwдrme Schweiz VFS, 5443 Niederrohrdorf Martin Jutzeler, Energie Wasser Bern EWB, 3001 Bern Gerhard Oppermann, Verband Fernwдrme Schweiz VFS, 4410 Liestal Urs Peter, isoplus (Schweiz) AG, 8546 Islikon Josef Rohner, LOGSTOR Schweiz AG, 8105 Regensdorf Nathalie Spiller, Schweizerischer Verein des Gas- und Wasserfaches SVGW, 8027 Zьrich Prof.

Matthias Sulzer, Hochschule Luzern Technik & Architektur, 6048 Horw Andreas Theiler, Triplex Energieplaner AG, 4450 Sissach Reto von Euw, Hochschule Luzern Technik & Architektur, 6048 Horw Thomas Wдlti, Merki + Hдfeli AG, 5303 Wьrenlingen Martial Wicht, Schweizerischer Verein des Gas- und Wasserfaches SVGW, 8027 Zьrich Ludovic Yvert, Brugg Rohrsystem AG, 5314 Kleindцttingen

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Planungshandbuch Fernwдrme Inhalt 2.10.3.3 Wдrmedдmmung ...................................... 43 2.10.3.4 Auskьhlung ьber die Zeit .......................... 44 2.10.4 Speicherdesign und Auslegung ....................... 44 2.10.5 Integration und Anwendung............................. 47 GRUNDLAGEN ...................................... 9 2.10.5.1 Integration im Wдrmesektor ...................... 47 2.10.5.2 Integration in WKK-Anlagen ..................... 48 1 Einleitung ........................................ 10 1.1 Entwicklung der Fernwдrme ..................... 10 1.2 Begriffe und Bedeutung von Fernwдrme in der Schweiz ..............................................

10 1.3 Temperaturniveau .................................... 11 1.4 Vor- und Nachteile .................................... 11 1.5 Effizienz und Kosten ................................. 12 3 Verbindung Wдrmebereitstellung Wдrmeverteilung ............................. 49 3.1 Netztemperaturen .................................... 49 3.1.1 Vorlauftemperatur ............................................ 49 3.1.2 Rьcklauftemperatur ......................................... 49 3.2 Netzfahrweise .......................................... 50 2 Wдrmebereitstellung ...................... 16 3.2.1 Gleitende Fahrweise .......................................

50 3.2.2 Gleitend-Konstante Fahrweise ........................ 50 3.2.3 Konstante Fahrweise ....................................... 50 2.1 Wдrmebedarf einzelner Abnehmer .......... 16 2.1.1 Raumwдrme .................................................... 16 2.1.2 Warmwasser und Prozesswдrme ................... 16 2.1.3 Temperaturbedarf ........................................... 16 3.3 Pumpen .................................................... 51 2.2 Gesamtwдrmebedarf ................................ 17 2.3 Wдrmeleistungsbedarf ............................. 18 2.4 Bedarf Altbau und Neubau ....................... 18 2.5 Auslegung Wдrmeerzeuger ......................

20 2.6 Bewertung von Wдrme und Strom ........... 22 3.3.1 Bauarten .......................................................... 51 3.3.2 Energieeffizienz ............................................... 51 3.3.3 Pumpenregelung ............................................. 52 3.4 Pumpenschaltung .................................... 53 3.4.1 Parallelschaltung ............................................. 53 3.4.2 Serienschaltung ............................................... 54 3.4.3 Redundanz ...................................................... 54 2.6.1 Wirkungsgrad und Nutzungsgrad .................... 22 2.6.2 Gesamtwirkungsgrad ......................................

22 2.6.3 Gewichteter Gesamtwirkungsgrad .................. 24 3.5 Netzregelung ........................................... 55 2.7 Wдrmeerzeugung und Potenzial der Fernwдrme ............................................... 25 2.8 Reine Wдrmeerzeugung (Heizwerke) ...... 27 3.5.1 Regelkonzept .................................................. 55 3.5.2 Messort der Differenzdruckregelung ............... 56 3.5.3 Wдrmenetze mit stark variablem Durchfluss und hoher Vorlauftemperatur ................................. 57 3.5.4 Getrennte Fernleitungsgruppen fьr Winter- und Sommerbetrieb ................................................

57 2.8.1 Holzheizkessel ................................................ 27 2.8.2 Direkt nutzbare Abwдrme................................ 30 2.8.3 Niedertemperatur-Abwдrme und Umgebungswдrme .......................................... 30 2.8.3.1 Wдrmepumpen zur Temperaturanhebung 30 2.8.3.2 Wдrmequellen fьr Wдrmepumpen ........... 31 2.8.4 Solarthermie .................................................... 33 2.8.5 Geothermie ..................................................... 35 3.6 Nenndruck................................................ 58 3.7 Druckverlauf im Fernwдrmenetz .............. 58 3.8 Druckerhцhung und Netztrennung ..........

60 3.9 Druckhaltung ............................................ 61 3.9.1 Druckhaltesysteme .......................................... 61 3.9.2 Einbindung der Druckhaltung .......................... 62 3.9.3 Expansionsvolumen und Nachspeisemenge ... 63 2.9 Wдrme-Kraft-Kopplung (Heizkraftwerke) . 36 2.9.1 Ьbersicht ......................................................... 36 2.9.2 Dampfturbinen ................................................ 36 2.9.3 Dampfmotoren ................................................ 37 2.9.4 Organic Rankine Cycle ................................... 37 2.9.5 Verbrennungsmotoren ....................................

37 2.9.6 Offene Gasturbinen ......................................... 38 2.9.7 WKK und Wдrmepumpe ................................. 38 2.9.8 Geschlossene Gasprozesse ........................... 38 2.9.9 Systemvergleich .............................................. 39 4 Wдrmeverteilung Grundlagen ..... 65 4.1 Entwicklung .............................................. 65 4.2 Verteilarten mit abnehmender Temperatur ................................................................. 65 4.2.1 Dampf-Verteilung ............................................ 65 4.2.2 Heisswasser-Verteilung ................................... 66 4.2.3 Warmwasser-Verteilung ..................................

66 4.2.4 Niedertemperatur-Verteilung ........................... 67 2.10 Thermische Energiespeicher .................... 40 2.10.1 Eigenschaften und Begriffe ............................. 40 2.10.2 Speichertechnologien ..................................... 41 4.3 Komponenten .......................................... 68 2.10.2.1 Sensible Wдrmespeicherung ................... 41 2.10.2.2 Latente Wдrmespeicherung ..................... 42 2.10.2.3 Thermochemische Wдrmespeicherung .... 42 2.10.3 Grundlagen der Energiespeicherung .............. 42 4.3.1 Rohrsysteme ................................................... 68 4.3.1.1 Kunststoffverbundmantelrohr (KMR) ........

68 4.3.1.2 Kunststoffmediumrohr (PMR) ................... 69 4.3.1.3 Metallmediumrohr (MMR) ......................... 69 4.3.1.4 Glasfaserverstдrktes Kunststoffrohr (GFK- Rohr) ........................................................ 70 4.3.1.5 Stahlmantelrohr (SMR) ............................. 70 2.10.3.1 Speichervorgang ...................................... 42 2.10.3.2 Thermische Energie ................................. 42 4

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Inhalt 4.3.1.6 Doppelrohrausfьhrung.............................. 70 4.3.1.7 Auswahl des Rohrsystems ....................... 71 4.3.2 Leckageьberwachung ..................................... 73 4.8.2 Empfehlung an die Wasserbeschaffenheit in der Fernwдrmetechnik ........................................... 94 4.8.2.1 Warmwasser bis 110°C ............................ 94 4.8.2.2 Heisswasser ab 110°C ............................. 95 4.3.2.1 Ьberwachungssysteme ............................ 73 4.3.2.2 Ortungsverfahren ..................................... 74 4.3.2.3 Dokumentation und Prьfung ..................... 75 4.3.3 Armaturen .......................................................

75 5 Wдrmeьbergabe Grundlagen ...... 96 5.1 Begriffe ..................................................... 96 4.3.3.1 Schieber ................................................... 75 4.3.3.2 Ventile ...................................................... 77 4.3.3.3 Hдhne....................................................... 77 4.3.3.4 Klappen .................................................... 77 4.3.3.5 Einsatzbereich .......................................... 78 4.3.3.6 Betriebliche Hinweise ............................... 79 4.3.3.7 Kennzeichnung und Dokumentation ........ 80 5.1.1 Hausanschlussleitung .....................................

96 5.1.2 Hausanschlussraum ........................................ 96 5.1.3 Wдrmeьbergabestation ................................... 96 5.1.4 Hauszentrale ................................................... 97 5.1.5 Hausstation ..................................................... 97 5.1.6 Kompaktstation ................................................ 97 5.1.7 Hausanlage ..................................................... 97 4.4 Netzaufbau ............................................... 80 5.2 Anschlussvarianten .................................. 97 4.4.1 Unterteilung nach Anzahl Leitungen ............... 80 4.4.2 Hauptverteilung ...............................................

81 4.4.3 Unterverteilung und Hausanschlьsse ............. 82 4.4.4 Entwicklung der Netzstruktur .......................... 82 4.4.5 Entlьftung und Entleerung............................... 83 4.4.6 Messeinrichtungen .......................................... 84 5.2.1 Direkter Anschluss .......................................... 98 5.2.2 Indirekter Anschluss ........................................ 98 5.3 Wдrmeliefervertrag .................................. 99 5.3.1 Allgemeine Geschдftsbedingungen (AGB) ...... 99 5.3.2 Technische Anschlussvorschriften (TAV) ...... 100 5.3.3 Tarifblatt ........................................................

100 4.5 Verlegemethoden ..................................... 84 4.5.1 Oberirdische Verlegung .................................. 84 4.5.2 Unterirdische Verlegung im Kanal ................... 84 4.5.3 Unterirdische Verlegung im Graben ................ 84 4.5.4 Grabenlose Verlegung .................................... 84 PLANUNG UND BERECHNUNG ....... 101 6 Projektablauf ................................. 102 4.5.4.1 Bodenverdrдngungsverfahren .................. 85 4.5.4.2 Bodenentnahmeverfahren ........................ 85 4.5.4.3 Dьker........................................................ 85 6.1 Ьbersicht ................................................

102 6.2 Qualitдtssicherung ................................. 102 6.3 Unterschiede zwischen SIA 108 und Planungshandbuch Fernwдrme ............. 103 6.4 Phase 1: Vorstudie ................................ 105 4.6 Hдufige Verlege-Situationen .................... 86 4.6.1 Befestigte Oberflдchen ................................... 86 4.6.2 Unbefestigte Oberflдchen ............................... 86 4.6.3 Fьhrung an Gelдndeabschnitten ..................... 86 4.6.4 Privatgrundstьcke ........................................... 86 4.6.5 Nachtrдglich anzuschliessende Verbraucher ..

86 4.6.6 Berьcksichtigung anderer leitungsgebundener Sparten ........................................................... 86 4.6.6.1 Strom- und Fernmeldekabel ..................... 86 4.6.6.2 Gas- und Wasserleitungen ....................... 87 4.6.6.3 Abwasser- und Regenwasserleitungen .... 87 6.4.1 Potenzielles Wдrmeversorgungsgebiet ......... 105 6.4.2 Umfrage Schlьsselkunden ............................ 106 6.4.3 Aktualisieren Wдrmeversorgungsgebiet ........ 107 6.4.4 Erste wirtschaftliche Betrachtung .................. 108 6.5 Phase 2: Entwurfsplanung ..................... 111 6.5.1 Konkretisieren der Schlьsselkunden ............. 111 6.5.2 Umfrage Kleinwдrmeabnehmer .....................

111 6.5.3 Festlegen Versorgungsgebiet........................ 111 6.5.4 Zweite wirtschaftliche Betrachtung ................ 111 6.5.5 Akquisition ..................................................... 112 4.7 Tiefbau ...................................................... 87 4.7.1 Allgemeines .................................................... 87 4.7.2 Trassenplanung .............................................. 88 6.6 Phase 3: Planung, Ausschreibung und Vergabe ................................................. 113 4.7.2.1 Starre Rohrsysteme ................................. 88 4.7.2.2 Flexible Rohrsysteme ...............................

89 4.7.2.3 Bewilligungsverfahren .............................. 89 4.7.3 Bauablauf ........................................................ 89 6.6.1 Auslegung Wдrmenetz .................................. 113 6.6.2 Spezifikation Ьbergabestation ....................... 113 6.6.3 Baubewilligungsverfahren ............................. 113 6.6.4 Ausschreibung vorbereiten ............................ 113 6.6.5 Submission .................................................... 114 6.6.6 Dritte Wirtschaftliche Betrachtung ................. 114 6.6.7 Vergabe ......................................................... 114 4.7.3.1 Grabenaushub .........................................

90 4.7.3.2 Rohrleitungsbau ....................................... 91 4.7.3.3 Grabenverfьllung ...................................... 92 4.7.3.4 Instandstellung ......................................... 93 4.8 Wasserqualitдt .......................................... 93 6.7 Phase 4: Ausfьhrung und Abnahme ...... 115 4.8.1 Wasserarten .................................................... 93 4.8.1.1 Begriffe in der Gebдudetechnik ................ 93 4.8.1.2 Begriffe in der Fernwдrmetechnik ............ 93 4.8.1.3 Flьssigkeitskategorien .............................. 94 6.7.1 Ausfьhrungsplдne .........................................

115 6.7.2 Ausfьhrung .................................................... 115 6.7.3 Inbetriebnahme ............................................. 115 6.7.4 Dokumentation .............................................. 115 6.7.5 Kostenkontrolle .............................................. 116 5

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