Artikel in HK-Gebäudetechnik 2/14

38
Energie | Wärme | Strom |
| HK-Gebäudetechnik 2/14 |
Fernheizung Beringen SH: Kaskadenregelung für wirtschaftlichen Ganzjahresbetrieb
Wärmeerzeugung für Fernwärmenetz
mit Holzschnitzeln: eine nachhaltige Lösung
Die Auswahl von Energiequellen bei der Wärmeerzeugung ist so gross wie umstritten. Nachhaltigkeit, ein wohl etwas
überstrapazierter Begriff, kommt rasch in die Diskussionen und beeinflusst die Lösungsvorschläge in hohem Mass.
Für Roman Lutz und Fritz Hübscher kam nur eine Wärmequelle für ihre Fernheizungsanlage infrage: Holz.
Andreas Widmer
■ Die interessanten Vorteile von
Holz sind dem Heizungstechniker und
dem Zimmermeister bestens bekannt
und wollen bei ihrem Projekt genutzt
werden. Dieser nachwachsende Rohstoff bedeutet erneuerbare Energie, und
erst noch CO2-neutral. Die Holzversorgung in der Schweiz ist gut und weisst
nur geringe Preisschwankungen auf.
Die geringe Abhängigkeit von Importen
ist ein weiterer entscheidender Vorteil.
Eine Holzschnitzelheizung ist derzeit
eine der ökologischsten Varianten für
die Wärmeerzeugung. Unser Schweizer
Wald produziert pro Sekunde einen Kubikmeter Holz. Dazu entzieht er der
Luft CO2 und speichert dieses in seiner Masse ein. Wird der Baum geern-
tet und in ein Holzhaus weiterverarbeitet, speichert dieses somit CO2 ein
und leistet damit einen wertvollen
Beitrag zum Klimaschutz. Nur schon
bei einem Einfamilienhaus aus Holz
wird so viel CO2 zwischengespeichert,
wie bei einem Mittelklasseauto über
4 Mio. Kilometer ausgestossen wird,
erklärt Fritz Hübscher.
Situationsplan Fernwärme Beringen SH mit 25 Wärmebezügern. (Holzenergie Beringen GmbH)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
13 Schleitheimerstr. 22
Q: 42 kW
m: 1200 l/h
Werkhof
Gemeindehaus
EFH Gemeinde
Altersheim
MFH Altersheim
Leuch
Bell
Kaufmann
Räss
Winterflood
Bechtel
Chrischona
Ixtegra AG
Hübscher Werkhof
Hübscher Wohnhaus
Prevista
Prevista
Prevista
Prevista
Schwyn
Krattiger
Bürgin Eggli Partner
Überbauung Früeling
unbekannt
25 unbekannt
Q: 5 kW
m: 143 l/h
TS 6
H-25+25
143 l/h
50 Pa/m
14 m
10 Klösterli 8
Q: 13 kW
m: 380 l/h
9 Klösterli 4/6
Q: 20 kW
m: 580 l/h
TS 7
H-32+32
1'204 l/h
170 Pa/m
36 m
14 Bärenacker 4
Q: 36 kW
m: 1030 l/h
TS 5
H-32+32
1'347 l/h
200 Pa/m
33 m
TS 45
H-25+25
580 l/h
150 Pa/m
5m
TS 46
H-25+25
373 l/h
60 Pa/m
30 m
TS 4
H-32+32
1'032 l/h
120 Pa/m
28 m
TS 44
H-425+25
631 l/h
180 Pa/m
21 m
TS 42
H-40+40
1'584 l/h
100 Pa/m
18 m
TS 3
H-40+40
2'379 l/h
180 Pa/m
86 m
TS 43
H-32+32
1'211 l/h
170 Pa/m
10 m
TS 1
H-50+50
3'096 l/h
110 Pa/m
33 m
TS 41
H-40+40
1'863 l/h
120 Pa/m
6m
TS 2
H-32+32
717 l/h
70 Pa/m
37 m
TS 9
H-75
10'607 l/h
140 Pa/m
2 x 38 m
TS 11
H-75
8'457 l/h
100 Pa/m
2 x 40 m
TS 19
H-40+40
2'351 l/h
170 Pa/m
47 m
TS 17
H-50+50
3'383 l/h
130 Pa/m
52 m
TS 20
H-40+40
2'064 l/h
140 Pa/m
21 m
TS 23
H-25+25
287 l/h
50 Pa/m
76 m
TS 22
H-32+32
1'032 l/h
120 Pa/m
12 m
17 Zelgstr. 35/37
Q: 72 kW
m: 2060 l/h
TS 13
H-40+40
1'863 l/h
120 Pa/m
12 m
TS 26
H-90
16'662 l/h
130 Pa/m
2 x 28 m
TS 36
H-40
1'433 l/h
80 Pa/m
2 x 26 m
TS 27
H-32
860 l/h
100 Pa/m
2 x 32 m
TS 25
H-50
3'583 l/h
130 Pa/m
2 x 16 m
TS 14
H-32+32
1'147 l/h
150 Pa/m
70 m
5 Zelgstr. 13/15
Q: 30 kW
m: 860 l/h
TS 16
H-40+40
2'064 l/h
140 Pa/m
6m
TS 15
H-63+63
5'447 l/h
100 Pa/m
32 m
TS 21
H-32+32
1'032 l/h
120 Pa/m
4m
TS 24
H-90
20'245 l/h
200 Pa/m
2 x 113 m
TS 12
H-50+50
3'010 l/h
100 Pa/m
14 m
20 Bahnhofstr. 36
Q: 36 kW
m: 1030 l/h
24 Übb. Früeling
Q: 125 kW
m: 3'583 l/h
22 Bahnhofstr. 24/26
Q: 40 kW
m: 1000 l/h
23 Bahnhofstr. 32
Q: 70 kW
m: 1290 l/h
TS 35
H-63
7'167 l/h
170 Pa/m
2 x 51 m
4 Zelgstr. 2
Q: 250 kW
m: 7170 l/h
TS 29
H-25
430 l/h
90 Pa/m
2 x 25 m
TS 28
H-90
15'802 l/h
120 Pa/m
2 x 27 m
TS 10
H-40
2'150 l/h
170 Pa/m
2 x17 m
6 Unterdorf 17
Q: 18 kW
m: 520 l/h
TS 31
H-75
11'925 l/h
180 Pa/m
2 x 23 m
TS 30
H-90
15'372 l/h
130 Pa/m
2 x 82 m
TS 39
H-25
516 l/h
120 Pa/m
2x2m
TS 37
H-32
917 l/h
110 Pa/m
2 x 45 m
TS 33
H-75
9'517 l/h
120 Pa/m
2 x 37 m
1 Zelgstr. 10
Q: 84 kW
m: 2410 l/h
3 Zelgstr. 12
Q: 15 kW
m: 430 l/h
TS 18
H-32+32
1'032l/h
100 Pa/m
5m
21 Guntmadingerstr. 31
Q: 10 kW
m: 290 l/h
TS 32
H-40
2'408 l/h
70 Pa/m
2 x 16 m
TS 34
H-75
8'600 l/h
100 Pa/m
2 x 20 m
15 Guntmadingerstr.
Q: 75 kW
m: 2150 l/h
19 Bahnhofstr. 38
Q: 36 kW
m: 1030 l/h
TS 38
H-25
401 l/h
80 Pa/m
2x4m
Heizzentrale
TS 8
H-110
30'852 l/h
160 Pa/m
2 x 119 m
18 Zelgstr. 39
Q: 36 kW
m: 1030 l/h
7 Unterdorf 15
Q: 14 kW
m: 401 l/h
TS 40
H-50+50
3'447 l/h
150 Pa/m
58 m
12 Klösterli 9/11
Q: 65 kW
m: 1870 l/h
16 Guntmadingerstr.14
Q: 25 kW
m: 720 l/h
8 Unterdorf 31
Q: 22 kW
m: 630 l/h
2 Zelgstr. 8
Q: 50 kW
m: 1'433 l/h
Energie | Wärme | Strom |
Die Heizzentrale der Fernheizung von Beringen mit fünf Heizkesseln. (Foto: Heitzmann AG)
| HK-Gebäudetechnik 2/14 |
Einblick in das Holzschnitzel-Silo: Die Federkernaustragungen mit je 5 m Durchmesser sorgen
für den Nachschub an Brennmaterial, welches
mittels Förderschnecken in die Heizkessel transportiert wird. (Foto: Heitzmann AG)
Fernheizungsanlage für Beringen
Die Idee für eine Fernheizung ist bereits
ein paar Jahre alt und die Initiative kam
von privater Seite aus einem der angrenzenden Quartiere. Die Gemeindebehörde hiess das Vorhaben gut, wollte
aber noch, dass das naheliegende Altersheim damit beheizt wird. Die beiden
Unternehmer gründeten in der Folge
die Holzenergie Beringen GmbH.
Ein grösserer Anteil der Holzschnitzel
kommt aus der Holzbaufirma von Hübscher. Weiter liefern noch Schreinereien
aus der Umgebung Restholz zur Energiegewinnung. Den Rest bilden trockene Waldschnitzel, welche dazugekauft
werden. So wird aus dem wertvollen
Restholz kein Abfall, sondern ein wichtiger Energieträger. Sämtliche Abschnitte aus sauberem unbehandeltem Holz
werden verwendet, um das Gebiet Klösterli und Zelgstrasse mit Fernwärme zu
versorgen.
Die einzelnen Heizkessel mit je 200 kW werden durch eine Kaskadenregelung nach Leistungsbedarf
zugeschaltet. (Foto: Andreas Widmer)
Richtiges System
Nachdem die Wahl des Brennstoffs entschieden war, kam das Wissen von Roman Lutz zum Einsatz. Der Betrieb der
Heizungsanlage soll monovalent sein
und keine weiteren Energiequellen
wurden in das Anlagekonzept einbezogen: nur Feuerung mit Holzschnitzel.
Zum Zeitpunkt der Planung war auch
noch nicht entschieden, ob noch ein
weiteres Quartier an die Fernheizung
angeschlossen wird. Aber die Heizungsanlage musste bereits im Vorfeld
so dimensioniert werden, dass weitere
Wärmebezüger problemlos versorgt
werden können.
Die Asche wird automatisch in Container geführt und kann dadurch bequem entsorgt werden. Der hohe
Automationsgrad der Anlage erlaubt einen zuverlässigen Betrieb. (Foto: Andreas Widmer)
39
40
| HK-Gebäudetechnik 2/14 |
Energie | Wärme | Strom |
Anlagebeschrieb Fernheizung Beringen
5 x 200-kW-Schnitzelheizung WTH 200 in Kaskade installiert, 5 Feinstaubfilter,
5 Rauchgaszyklone, 5 automatische Ascheaustragungen mit je 240 Liter Fassungsvermögen, Wärmespeicher 9700 Liter.
Heizzentrale für 7 Einfamilienhäuser, 12 Mehrfamilienhäuser, 2 Gewerbebauten, das
Altersheim, die Gemeindeverwaltung und den Gemeindewerkhof in Beringen.
Betrieb ganzjährig. Die Wärmebezüger verwenden die Fernwärme für Raumheizung
und Warmwasser.
Heizraum: 10,7 m x 14,2 m / 152 m2
Lagerraum: der Austragung angepasster Lagerraum 5,0 m x 12,75 m,
Raumhöhe 8 m, Schnitzellagervolumen ca. 500 m3.
Die Kaminanlage der Fernheizung. Das Mehrkesselprinzip sorgt für einen optimalen
Feuerungsbetrieb und kann dadurch den
Ausstoss an Schadstoffen massiv reduzieren.
(Foto: Andreas Widmer)
Der
Wärmebedarf
betrug
rund
1200 kW, inklusive Reserve für Anschlüsse zu einem späteren Zeitpunkt.
Dieser Bedarf musste unterteilt werden,
damit auch Teillastbetriebe gefahren
werden konnten. Darauf gestützt wurde
eine Kaskadenlösung gewählt und der
Wärmebedarf auf sechs Kessel von je
200 kW aufgeteilt. Kaskadenregelungen
werden in Heizungsanlagen eingesetzt,
wo mehrere parallel geschaltete Heizkessel in Betrieb sind. Die einzelnen Geräte werden zu- oder abgeschaltet in
Abhängigkeit von der Differenz zwischen dem Soll- und dem Ist-Wert der
Vorlauftemperatur sowie der Ände-
Brennstofftransport: Die Fünferkaskade wird über drei Raumaustragungen
versorgt. Der Durchmesser der einzelnen Federkernaustragungen beträgt 5 m.
Sie fördern die Schnitzel zu den 5 Austragungsschnecken. Die Förderschnecken
bringen die Schnitzel zu den Heizkesseln.
Besonderes: Die Steuerung der Anlage ist mit einem SMS-Modul sowie einer Visualisierung ausgestattet. Die Anlage kann noch um einen weiteren 200-kW-Heizkessel
erweitert werden.
rungsgeschwindigkeit der Heizwassertemperatur. Mittels Bussystem, durch
welches alle Verbraucher vernetzt sind,
können jederzeit in der Zentrale wichtige Anlagedaten abgerufen und mögliche Abweichungen von Soll-Werten
korrigiert werden.
te erreicht, die weit unter den Vorgaben
der aktuellen Luftreinhalteverordnung
liegen. Dank des neuen Fernwärmenetzes in Beringen konnten viele alte umwelt- und gesundheitsschädigende Gasund Ölheizungen im Gebiet Klösterli
und Zelg ersetzt werden.
Ganzjahresbetrieb
Die Wahl der idealen Heizkessel
Die Fernheizung in Beringen ist das
ganze Jahr über in Betrieb, da auch das
Warmwasser ausschliesslich mit Holzschnitzel erwärmt wird. Durch die Aufteilung in je 200 kW Leistung kann jederzeit der verlangte Wärmebedarf
gedeckt werden. Hohe Stillstandsverluste können dadurch vermieden werden. Auch die Wartung der einzelnen
Kessel ist einfacher und der Betrieb
kann durchgehend aufrechterhalten
werden. Fünf Heizkessel sind bereits in
Betrieb. Für einen weiteren Wärmeerzeuger wurden sämtliche Vorkehrungen getroffen, damit dieser mit wenig
Aufwand in das System integriert werden kann. Das Heizungssystem mit
mehreren Kesseln bedeutet hohe Betriebssicherheit bei erhöhter Lebensdauer der einzelnen Komponenten.
Aussergewöhnliche Anlagen brauchen
aussergewöhnlich gute Systeme, Baugruppen und Komponenten. Die technischen Daten der Holzschnitzelanlagen
von Hargassner, einem österreichischen
Heizkesselbauer, entsprachen den hohen Anforderungen von Roman Lutz.
Ein hoher Wirkungsgrad und dadurch
optimale Emissionswerte bei einem
sparsamen Brennstoffverbrauch sind
Pflicht. Eine grosszügig dimensionierte
Rostfläche sowie automatische Entaschung der Brennkammer und des
Wärmetauschers sind weitere wichtige
Punkte im Pflichtenheft. Der hochtemperaturbeständige Rost mit optimierter
Luftführung und Selbstreinigungseffekt
gewährleistet eine lange Lebensdauer.
Die Firma Heitzmann aus Schachen LU
lieferte nicht nur die optimalen Kessel
mit Zubehör, sondern war auch ein
wertvoller Partner bei der Lösungsfindung im anlagetechnischen Bereich.
Das Projekt Fernheizung Beringen war
für alle Parteien eine Herausforderung
und wurde dank grossem Fachwissen,
langjähriger Erfahrung und hoher Pro■
duktgüte zur Erfolgsgeschichte.
Reduzierter Ausstoss
Anordnung der Anlage im Grundriss. Oben ist das Schnitzelsilo mit drei Federkernaustragungen. In der Bildmitte sind
die fünf Heizkessel mit bereits eingezeichnetem Kessel Nr. 6.
Unten im Bild der Speicher mit rund 10 m3 Inhalt. (Foto: Heitzmann AG)
Der Vorteil einer Heizzentrale für mehrere Gebäude liegt darin, dass durch die
höhere Betriebstemperatur der Kessel
der Ausstoss von Schadstoffen dank
besserer Verbrennung minimiert werden kann. Durch das Mehrkesselprinzip
werden die Wärmeerzeuger immer im
Soll-Leistungsbereich gefahren, um eine
optimale Verbrennung zu gewährleisten. Die Heizungsanlage ist zusätzlich
mit einem modernen Feinstaubfiltersystem ausgestattet. Dadurch werden Wer-
www.solarlutz.ch
www.huebscher-holzbau.ch
www.heitzmann.ch

Download Report