Dehnpolster werden im Fernwärmeleitungsbau im Verlegesystem erdverlegtes Kunststoffverbundmantelrohr eingesetzt, um die temperaturbedingten Bewegungen des Systems im Erdreich zu kompensieren. Dadurch werden die Bettungswiderstände infolge lateraler Verschiebung auf ein zulässiges Spannungsniveau reduziert. Der Stand der Technik empfiehlt den Einsatz von Dehnpolstern, geht aber auch in FW 401-Teil 10 und EN 13941-Teil 1 als Sonderfall auf die Verlegung ohne Dehnpolster ein.

Praxisbezug:

Im Rahmen von Forschungsvorhaben konnte AGFW zwei Langzeitmessstellen in Wärmenetzen seine Mitgliedsunternehmen errichten, in denen auf den Einsatz von Dehnpolstern verzichtet wurde.

Details zur Aufgabe:

• Literaturrecherche und Einarbeitung
  • EN 13941-Teil 1 und FW 401-Teil 10
• Herausarbeiten der wesentlichen Formeln und deren Zusammenhänge, vergleichende Darstellung und Bewertung der Regelwerksbausteine
• Überarbeitung eines Excel-Tools auf Basis der Ergebnisse
• Validierung des überarbeiteten Excel-Tools anhand von Messergebnissen bestehende Langzeitmessstrecken
• Auswertung der Messergebnisse zweier Langzeitmessstellen mit Fokus auf die Messwerte axiale Verschiebung und Erddrücke in Abhängigkeit der Betriebstemperatur
  • Messstelle 1: Seit 09/2016
  • Messstelle 2: Seit 01/2018
• Tabellenkalkulation (Handrechnungen nach FW 401-Teil 10) anwenden, Verbesserungspotenzial aufzeigen und umsetzen
• Ziel: Die Bewertung der Verlegung ohne Dehnpolster im Hinblick auf die statische Beanspruchung des Systems.

Im Zeitraum von 2010 bis 2013 beschäftigte sich eine Gruppe von AGFW-Mitgliedsunternehmen mit der  Reduktion der Baukosten bei der Errichtung von Hausanschlussleitungen für Gebäude mit niedrigem Anschlusswert („kleine Hausanschlüsse“). Die verschiedenen Möglichkeiten zielen dabei auf die Verbesserung der Wirtschaftlichkeit von kleinen Hausanschlüssen ab. Eine mögliche Maßnahme ist der Einsatz von Stahlflexrohren. Für dieses Verlegeverfahren wurde eine Tafelstatik entwickelt, mit dem Ziel im Planungsprozess durch Vereinfachungen und Verringerung des Aufwands Einsparungen zu erzielen. Außerdem wurde im Rahmen der Aktivitäten eine Langzeitmessstelle errichtet.

Details zur Aufgabe:

• Literaturrecherche und Einarbeitung
  • EN 13941-Teil 1 und FW 401-Teil 10
• Herausarbeiten der wesentlichen Formeln und deren Zusammenhänge, vergleichende Darstellung und Bewertung der Regelwerksbausteine
• Überarbeitung eines Excel-Tools auf Basis der Ergebnisse
• Validierung des überarbeiteten Excel-Tools anhand von Messergebnissen bestehende Langzeitmessstrecken
• Einarbeitung in die Tafelstatik
• Auswertung der Messergebnisse der Langzeitmessstellen mit Fokus auf die Messwerte axiale Verschiebung in Abhängigkeit der Betriebstemperatur
  • Messstelle kleiner Hausanschluss: Seit 06/2012
• Tafelstatik anwenden und validieren, Verbesserungspotenzial aufzeigen und umsetzen
• Abfrage nach Erfahrungen mit der Tafelstatik in der Branche
• Ziel: Qualifikation der Tafelstatik für die Anwendbarkeit in der Praxis

Im Rahmen von Forschungsvorhaben konnte AGFW in Wärmenetzen seiner Mitgliedsunternehmen an definierten Stellen Temperatursensoren in der Leitungszone und dem umgebenden Erdreich einbringen. Die daraus resultierenden Temperaturfelder dienen dazu, die Temperaturverteilung im Erdreich zu bestimmen und auf Grundlage der gewonnenen Datenbasis wissenschaftliche fundierte Kenntnisse für die Einwirkung der Fernwärmeleitung auf das Temperaturniveau des Erdreiches zu erarbeiten.  Ziel dabei ist es, Abstände von Fernwärmeleitungen zu anderen Infrastrukturen und Vegetation sinnvoll festzulegen.

Details zur Aufgabe:

• Grundlagen Thermodynamik und Temperaturen im Erdreich
• Aufbau eines vereinfachten Modells zur Berechnung / Simulation von Temperaturverteilungen im Erdreich
• Auswertung von Temperaturmessstellen und Validierung des Modells
• Diskussion der Ergebnisse im Hinblick auf die durch die Fernwärmeleitung bedingte Ausbreitung der Temperatur im Erdreich und Einhaltung von Abständen zu anderen Infrastrukturen

Kunststoffverbundmantelrohre können als Einzelrohre oder als Doppelrohre hergestellt und im Fernwärmeleitungsbau eingesetzt werden. Doppelrohren werden Vorteile insbesondere im Hinblick auf die Wärmeverluste des Systems und die Verringerung der Tiefbaukosten zugesprochen. Seit 2017 konnte AGFW Temperaturmessungen am Wärmeerzeuger, Hausanschlüssen und Übergabepunkten in einen kleinen Wärmenetz („Nahwärmenetzen“) errichten. Die Besonderheit dieser Messungen besteht darin, dass die Messpunkte durch eine 650 m lange Doppelrohrleitung ohne weitere Wärmsenke (Wärmeverbraucher) verbunden sind. Die Beeinflussung des Wärmeerzeugers durch eine verlegesystembedingte Anhebung der Rücklauftemperatur ist in diesem Fall nicht auszuschließen.

Details zur Aufgabe:

• Grundlagen Thermodynamik
• Grundlagen der Besonderheiten von KVMR Doppelrohren  
• Auswertung der Temperaturmessstellen seit 2017
• Diskussion der Ergebnisse bzgl. Wärmeverluste des Systems, systembedingte Anhebung der Rücklauftemperatur, maximale zulässige Verlegelänge zur Einhaltung einer definierten Grenztemperaturspreizung anhand beispielhafter Vorlauf- und Rücklaufbetriebstemperaturen

• Solare Wärmenetze - Technische Varianten zur Einbindung von solarthermischen Anlagen in große Fernwärmesysteme
  Teil des Forschungsvorhabens "SolnetPlus"
  
  Abschlussarbeit an der:
  HfWU Nürtingen
  Studienbereich Umweltschutz
   
• Entwicklung und Anwendung eines methodischen Vorgehens zur Dekarbonisierung und Transformation von bestehenden Fernwärmesystemen anhand eines Praxisbeispiels
  Teil des europäsichen Forschungsvorhabens "RES-DHC"
  
  Abschlussarbeit an der:
  Technischen Universität Darmstadt
  Studienbereich Maschinenbau
  Fachbereich Technische Thermodynamik
   
• Development of District Cooling Networks as a Climate Change Mitigation and Adaptation Measure
  
  Abschlussarbeit an der:
  HafenCity Universität Hamburg
  Universität für Baukunst und Metropolenentwicklung
  Fachbereich Infrastructural Engineering
   
• Rechnerische Untersuchung der Boden‐Bauteil‐Interaktion erdverlegter Fernwärmeleitungen ohne Dehnpolster
  
  Abschlussarbeit an der:
  Hochschule Koblenz
  University of Applied Sciences
  Fachbereich bauen-kunst-werkstoffe
  Masterstudiengang Bauingenieurwesen
   
• Best Practice Analysis for the Improvement of District Heating
  Teil des europäsichen Forschungsvorhabens "Upgrade DH"
  
  Abschlussarbeit an der:
  Hochschule RheinMain
  University of Applied Sciences
  Studienbereich Maschinenbau
  Fachbereich Ingenieurwissenschaften