HYDROVAR Umwälzpumpen sorgen für optimale Wärmeverteilung

Fernwärme Wien

Im Jahr 1969 erhielt die neu gegründete FERNWÄRME WIEN GmbH (ehemalige Heizbetriebe Wien) seitens der Stadt Wien den Auftrag, die städtische Fernwärmeversorgung zu gewährleisten. Weiterhin sollte durch den Betrieb der zum damaligen Zeitpunkt in Bau befindlichen thermischen Abfallbehandlungsanlage Spittelau die ordnungsgemäße Entsorgung der kommunalen Abfälle übernommen werden.

Das sukzessiv ausgebaute Fernwärmeverbundnetz wird heute von insgesamt 10 Erzeugungsanlagen mit einer Gesamtwärmeeistung von mehr als 2.500 MW gespeist und zählt mit einer Leitungslänge von ca. 1000 km zu einem der größten Europas. Mehr als 230.000 Wohnungen und ca. 4.900 Großabnehmer werden derzeit mit Fernwärme zur Raumheizung und Warmwasserbereitung versorgt.

Das unterirdische Rohrsystem

Die Stadt Wien beherbergt sowohl oberirdisch als auch in Tiefen von 1 bis 15 Meter ein eng vernetztes Rohrleitungs-system. Dieses hat eine Gesamtlänge von cirka 940 Kilometer.

Das Rohrsystem läuft unter allen Wiener Bezirken durch und ist teilweise begehbar. An dieses System, das auch Verbundnetz genannt wird, sind die Verbraucher - Wohnungen, Schulen, Krankenhäuser und andere öffentliche Gebäude, sowie die Erzeuger, die das vom Verbraucher abgekühlte, im Netz befindliche Wasser wieder aufwärmen, angeschlossen.

Das Fernwärmenetz

Das Netz setzt sich zusammen aus Vorlaufleitungen - das erwärmte Wasser fließt vom Wärmeerzeuger zum Verbraucher - und Rücklaufleitungen - das abgekühlte Wasser fließt vom Verbraucher zum Wärmeerzeuger - im geschlossenen Kreislauf. Insgesamt werden in diesen Rohren 76.300 Kubikmeter Wasser in alle Richtungen bewegt, je nachdem, wo man es gerade benötigt.

Die Abwärmenutzung

Aus Wärmeerzeugungsanlagen - etwa aus den stromerzeugenden Kraftwerken von Wienstrom und OMV -, aber auch aus den thermischen Müllverwertungsanlagen Spittelau, Flötzersteig und Simmeringer Haide, sowie aus Industrie-anlagen wird die Abwärme ausgekoppelt.

Mit dieser Energie wird das im Verbundnetz befindliche Wasser erwärmt und dann mittels Pumpen durch ganz Wien zu den Verbrauchern transportiert.

Das Hydrovar Konzept

Über 400 Vogel Umwälzpumpen mit Hydrovar-Regelgeräten im Leistungsbereich von 1,5 – 22 kW in den Gebiets-umformerstationen sorgen für eine optimale Wärmeverteilung innerhalb des Stadtgebiets.

Das grundlegende Hydrovarkonzept und die vielseitigen Einsatzmöglichkeiten dieses Gerätes haben die Verantwortlichen bei der Fernwärme überzeugt.

Hydrovar wird sowohl in neuen Stationen als auch bei der Nachrüstung und Modernisierung von bestehenden Stationen eingesetzt.

Da der Hydrovar eine selbstständige Einheit ist, kann er an nahezu jeden Pumpenmotor aufgebaut und somit auch zur Nachrüstung von bestehenden Pumpen verwendet werden.

Bei der Fernwärme Wien werden je nach Größe der Umformerstation verschiedene Anbindungsarten des Hydrovars an die übergeordnete Leittechnik verwerdet:

Bei kleinen Umformerstationen wird der Differenzdruck direkt an der Pumpe gemessen. Der Solldruck und die gewünschte Anlagenkennlinie wird am Hydrovargerät eingestellt – bei mehreren Pumpen werden die Hydrovargeräte über die interne Schnittstelle verbunden. Die Zuschaltung, zyklische Reihung und Störumschaltung wird automatisch von den Hydrovarpumpen geregelt. Lediglich die potentialfreie Lauf- und Störmeldung des Hydrovars wird mit der Leittechnik verbunden.

In anderen Pumpstationen wird der Sollwert von der Leittechnik (DDC) an die Hydrovargeräte als 4-20mA bzw. 0-10 V Signal übertragen. Die Hydrovargeräte arbeiten dann mit dieser externern Sollwertvorgabe, wobei die automatische Störumschaltung, zyklische Reihung und Zuschaltung direkt von den Hydrovar-Regeleinheiten übernommen wird, womit zusätzlicher Programmier und Verdrahtungsaufwand in der Leittechnik eingespart werden konnte.

In einigen Anlagen wird das Drehzahlstellsignal von der Leittechnik direkt über die RS485 Schnittstelle an die Hydrovargeräte übertragen, wobei hier die interne Hydrovar-Regelung deaktiviert wurde und sämtliche aufgaben von der DCC übernommen werden.

Energieeinsparung

Das energiesparende Prinzip von Pumpen mit variabler Drehzahl liegt dem hydrodynamischen Grundsatz zugrunde, welcher besagt, dass die von den Kreiselpumpen aufgenommene Leistung als dritte Potenz der Laufraddrehzahl variiert. Wenn also die Pumpendrehzahl verringert wird, reduziert sich der Energieverbrauch in der 3. Potenz. Die intelligente Regelung des Hydrovars entlang einer Anlagenkurve sorgt für weitere Energieeinsparungen durch Reduzierung des Differenzdruckes im System aufgrund der geringeren Rohrreibungsverluste im Teillastbetrieb.

Analogie

Manfred Sacher, Entwickler des Hydrovar- Drehzahlregelsytemes bei Vogel Pumpen zieht gerne eine Parallele mit Autos heran: Pumpen mit konstanter Drehzahl funktionieren ähnlich wie ein Fahrzeug, dessen Fahrer Vollgas gibt und mit der Bremse die Geschwindigkeit regelt.

Er erklärt: „Das Hydrovar-System ist wie ein Fahrzeug, dessen Gaspedal feinfühlig von einem Tempomat betätigt wird, der sogar Geschwindigkeitsbegrenzungen erkennt und einhält. Und dies alles ohne Betätigung der Bremse.“

Komplettsystem

Laut Manfred Sacher liegt der Schlüssel für diese Ebene von Automatisierung und Flexibilität des Hydrovar-Systems in einem in den Hydrovar integrierten Mikroprozessor. Druck- bzw. Durchflusssensoren sind an die eigentliche Pumpe angebracht. Das Hydrovar-Konzept sieht also vor, dass alle für ein drehzahlgeregeltes System notwendigen Geräte direkt an die Pumpe montiert werden. Einer der vielen Vorteile dieser pumpenmontierten Lösung ist, dass die vom Kühlungsgebläse des Motors abgeleitete Luft zum Kühlen der Elektronik verwendet wird. Für Pumpen, die unter rauen Einsatzbedingungen verwendet werden, ist die Hydrovarregelung als wandmontierte Einheit erhältlich. Da der Hydrovar eine selbstständige Einheit ist, kann er an nahezu jeden Pumpenmotor aufgebaut und somit auch zur Nachrüstung von bestehenden Pumpen verwendet werden.