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Bericht aus EuroHeat&Power 35. Jg (2006), Heft 7-8 von Reiner Schupp Dipl.-Ing. (TH) Reiner Schupp ist Geschäftsführer der MID-Cert GmbH
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Wärmezähler bestehen aus den Basiskomponenten Volumenmessteil, Temperaturfühlerpaar und Rechenwerk. Für jede dieser Komponenten müssen eine Vielzahl von Voraussetzungen erfüllt sein, damit die gelieferte Wärme vollständig und richtig erfasst werden kann. In der Europanorm für Wärmezähler EN 1434 [1] und – speziell für Auswahl und Einbau von Temperaturfühlern – in dem AGFW-Arbeitsblatt FW 202 [2] sind umfangreiche und wichtige Informationen über die entsprechen-den Anforderungen enthalten, deren Beachtung dringend empfohlen wird. Die speziellen Anforderungen für die Montage von Wärmezählerkomponenten wird im Folgenden dargestellt.
Problembereich Volumenmessteil Ein- und Auslaufstrecken Leider gibt es (mit Ausnahme der Woltmanzähler) keine Vorgaben von den Behörden bezüglich der Ein- und Auslaufstrecken, obwohl durch Messreihen der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt (PTB), Berlin, des Bundesamtes für Eich-und Vermessungswesen (BEV), Wien/Österreich, und der Wärmezähler-Service Gesellschaft mbH (WSG), Essen, eindeutig nachgewiesen werden konnte, das bei allen Wärmezählern die Messgenauigkeit von Einbaustörungen beeinflusst wird [3]. Diese Einflüsse sind dabei abhängig vom Zähler-Typ und vom Hersteller des Wärmezählers sowie der Art der Einbaustörung (z.B. Krümmer, Drall, Regelventil). Messwertverfälschungen von vielen Prozenten bis hin in den Prozentdekadenbereich wurden nachgewiesen. Da auch die Montagevorschriften der l lersteller oft keine oder nur unzureichende Informationen über die erforderlichen Ein- und Auslaufstrecken enthalten, wird dringend empfohlen, grundsätzlich eine ungestörte Einlaufstrecke von mindestens 5 x D und eine ungestörte Auslaufstrecke von mindestens 2 x D in den Stationen vorzusehen. Trotz korrekt berücksichtigter Einlaufstrecken sollten jedoch Störkörper in unmittelbarer Nähe vor der Messstrecke vermieden werden. So sind beispielsweise Regelventile, halb geöffnete Kugelhähne, Krümmer, in den Querschnitt hineinragende Dichtungen, Temperaturfühler und Mischstellen unbedingt zu vermeiden, denn sie verursachen sehr »langlebige« Strömungsstörungen, die zu nicht vorhersehbaren Messwertverfälschungen führen.
Einbaulage Der Einbaulage von Volumenmessteilen kommt eine besondere Bedeutung zu. Bei Zählern mit rotierenden Komponenten (Flügelräder) ist darauf zu achten, dass die Flügelradachse zur Minimierung der Reibung stets senkrecht stehen sollte. Dies bedeutet, dass Flügelradzähler und Woltmanzähler WS horizontal mit dem Messkopf nach oben zu montieren sind. Bei Ultraschallzählern ist die Einbaulage abhängig von der Konstruktion. Die Tatsache, dass Ultraschallzähler meist sowohl horizontal als auch vertikal eingebaut werden dürfen, verleitet viele Monteure zu der falschen Annahme, dass es hierbei gar keine Restriktionen gibt. Aber auch bei Ultraschallzählern existieren nicht erlaubte Einbaulagen. In vielen Fällen gibt der Hersteller in den Montagevorschriften Hinweise über Einbau und Einbaurestriktionen. In einigen Fällen sind diese Hinweise jedoch nicht oder nur »versteckt« vorhanden. Daher ist folgende Grundregel stets zu beachten: Ultraschallsensoren dürfen aus messtechnischen Gründen nie einen Hochpunkt in der Leitungsführung darstellen. Ausgasungen im Bereich der Ultraschallsensoren (z.B. im Sommer oder bei Schwachlast) führen ansonsten zu Fehlmessungen und Error-Meldungen.
Umgebungstemperatur Elektrische und/oder elektronische Komponenten des Volumenmessteils sind empfindlich gegenüber hohen Temperaturen – je nach Zählertyp sind diese der Reedkontakt oder die Batterie sowie die Elektronik oder die Sensorik. Deshalb darf der Messkopf eines Volumenmessteils nie unter der Wärmedämmung montiert werden (Bild 1). Eine unkontrollierte und temporäre Unterbrechung der Impulsabgabe wäre die Folge, die zu unplausiblen Messergebnissen oder sogar zu einem vorzeitigen Ausfall des Wärmezählers führen würde.
 Bild 1. Umgebungstemperatur Volumenmessteil; fehlerhafter Einbau
Auslegung des Volumenmessteils und Auslegungskontrolle Normalerweise wird die Größe des Volumenmessteils (Qp) auf Basis einer Wärmebedarfsberechnung bestimmt. Mit der dabei ermittelten benötigten Leistung in kW wird der maximale Durchfluss des Volumenmessteils in m3/h durch folgende Formel näherungsweise berechnet: Qp = 0,86 • Leistung / dT. wobei dT die Nenntemperaturdifferenz des Fernwärmeversorgungssystems in K ist. Wenn nicht besondere Gründe dagegen sprechen, ist der so errechnete Durchflusswert auf den darunter liegenden Normwert abzurunden. Das im Rohrleitungsbau übliche Aufrunden aus Sicherheitsgründen ist hier kontraproduktiv und führt zu überdimensionierten Messgeräten. Die meiste Zeit des Jahres arbeiten diese Messgeräte dann im Schwachlastbereich mit hohen Erfassungsverlusten. Einmal jährlich sollte eine Auslegungskontrolle des Volumenmessteils durchgeführt werden. Fehlerhafte Wärrnebedarfsberechnungen oder eine Änderung des Verbraucherverhaltens können eine Anpassung des Volumenmessteils erforderlich machen. Die Auslegungskontrolle erfolgt über die Volllaststunden t in h nach folgender Formel:
t = Jahresvolumen / Qp = 1 500 bis 2 500 h.
Dabei wird das während eines Jahres erfasste Volumen in m3 dividiert durch das Qn (m3h) des Volumenmessteils. Die sich hierbei ergebenden Volllaststunden t sollten zwischen 1 500 und 2 500 h betragen (Erfahrungswert bei Raumheizung). Zu geringe Werte deuten auf ein überdimensioniertes Volumenmessteil hin, zu große VoIllaststunden auf ein zu kleines Volumenmessteil. Werden nicht korrekt dimensionierte Durchflussmessteile festgestellt, sollte ein Umbau der Anlage erfolgen. Dies ist meist preiswerter als die Einbußen aufgrund dauerhafter Erfassungsverluste. Dabei ist jedoch zu beachten, dass bei Leistungsreduzierungen ein Problem entstehen kann, falls die vom Kunden gezahlte Leistung nicht mehr gestellt werden kann (Leistungspreisanpassung).
Inbetriebnahme des Volumenmessteils Bei der Inbetriebnahme sind die Vorschriften der Norm EN 1434 Teil 6 unbedingt einzuhalten. Im Wesentlichen sind dies folgende Punkte:
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- die Sicherheitsvorschriften sind zu beachten,
- Neuanlagen sind vor dem Einbau des Volumenmessteils unbedingt ausgiebig zu spülen (Entfernung von Verunreinigungen, z.B. Ablagerungen von den Rohrwänden, Schweißperlen),
- die Schmutzsiebe müssen gesäubert werden (Verstopfungsgefahr, hoher Druckverlust),
- ein Volumenmessteil darf nie rückwärts gefüllt werden (Eintrag von Verunreinigungen in die Messkammer),
- Absperrarmaturen sind langsam zu öffnen (Wasserschläge, Temperaturschock),
- die Anlage ist zu entlüften,
- das Volumenmessteil ist zu plombieren (Verhinderung von Manipulation),
- die ordnungsgemäße Funktion (Zählwerksfortschritt) ist eventuell gemeinsam mit dem Rechenwerk zu kontrollieren.
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Problembereich Temperaturfühler Planung der Einbauorte Vielfach ist nicht hinreichend bekannt, dass falsch oder ungeschickt angeordnete Temperaturfühler gravierendere Auswirkungen auf das Messergebnis haben können als falsch ausgelegte Volumenmessteile. Der Planung der Einbauorte der Temperaturfühler kommt deshalb eine besondere Bedeutung zu. Grundsätzlich ist darauf zu achten, dass ein Temperaturfühler nie hinter einer Beimischstelle eingebaut werden darf. Üblicherweise sind die Temperaturniveaus in den Beimischsträngen unterschiedlich, wodurch »Temperatursträhnen« im Wasser entstehen. Diese Strähnen führen zu einer schwankenden Temperaturmessung und damit zu einer fehlerhaften Energieerfassung. Auch der Einbau eines Temperaturfühlers in oder unmittelbar vor der Einlaufstrecke eines Volumenmessteils ist nicht zulässig, da der in die Strömung eintauchende Schaft des Fühlers das Strömungsprofil unzulässig beeinflusst. Die Anordnung der Vor- und Rücklauftemperaturfühler muss schon bei der Anlagenplanung berücksichtigt werden. Speziell bei größeren Übergabestationen ist zu beachten, dass die zulässigen Kabellängen zwischen Temperaturfühler und Rechenwerk durch Vorgaben der PTB begrenzt sind. Die jeweils zulässigen maximalen Anschlusslängen sind in den Bauartzulassungen der Rechenwerke angegeben und betragen bei 2-Leiteranschluss selten mehr als 6 bis 12 m und bei 4-Leiteranschluss rd. 15 bis 20 m. Weitere Einschränkungen gibt es bei der Verwendung bestimmter Kabeltypen und -querschnitte nach EN 1434 bzw. FW 202 (siehe »Verkabelung mit dem Rechenwerk«). Ein häufig festgestellter Fehler ist die Anordnung der Temperaturfühlerpaare – in Verbindung mit dem Volumenmessteil – in unterschiedlichen Bilanzkreisen. Die dabei erfasste Energiemenge hat reinen Zufallscharakter und entspricht keinesfalls der gelieferten Wärmemenge (Bild 2 und 3). |
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 Bild 2. Beispiel für richtigen Einbau des Wärmezählers (identischer Bilanzkreis) |
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 Bild 3. Beispiel für flschen Einbau des Wärmezählers (verschiedene Bilanzkreise) |
Einbauprinzip Zur Vermeidung von Erfassungsverlusten sollte der Einbau der Temperaturfühler nach den in Tafel 1 dargestellten Grundregeln vorgenommen werden.
Bauformen der Temperaturfühler Aus Gründen der Austauschbarkeit und zur Einhaltung der Normen-Vorgaben sollten nur die in Tafel 2 dargestellten Bauformen mit den angegebenen Eigenschaften verwendet werden. Für die Typen DL und PL sind aufgrund der unterschiedlich an-schließbaren Anschlussleitungen Versionen mit Anschlusskopf empfehlenswert. Die ebenfalls erhältlichen Typen mit fest angeschlossenem »Kabelschwanz« haben bei dem verwendeten Leitungsquerschnitt von 0,22 mm2 lediglich eine Leitungslänge von maximal 2,5 m. Eine Verlängerung, wie sie von verschiedenen Herstellern empfohlen wird, ist unzulässig (siehe hierzu EN 1434 Teil 6, Seite 5). Dies gilt auch für die Verlängerung eines 4-Leiteranschlusses. Die geeichte »Lüsterklemme« gibt es nun mal nicht!
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 Tafel 1. Grundregeln für den Einbau von Temperaturfühlern
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 Tafel 2. Empfohlene Fühlerbauformen |
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