Netzfahrweisen
Netzfahrweisen in Wärmenetzen: Gleitende, konstante und gleitend-konstante Betriebsweise. Funktionsprinzip, Vor- und Nachteile im Vergleich.
Das lernen Sie in diesem Artikel:
- Gleitende, gleitend-konstante und konstante Fahrweise
- Führungsgröße und Vorlauftemperaturregelung
- Einfluss auf Wärmeverluste und Erzeugereffizienz
Inhaltsverzeichnis
Die Netzfahrweise legt fest, ob die Vorlauftemperatur eines Waermenetzes gleitend mit der Aussentemperatur gefuehrt, konstant gehalten oder als Kombination beider Prinzipien (gleitend-konstant) geregelt wird. Die gleitend-konstante Fahrweise ist der Standard fuer die meisten thermischen Netze, weil sie gleichzeitig witterungsabhaengige Verbraucher (Raumheizung) und witterungsunabhaengige Verbraucher (Warmwasser ab 60-65 °C) versorgen kann. Die Wahl der Fahrweise beeinflusst Waermeverluste, Erzeugereffizienz und Versorgungssicherheit und wird in den Technischen Anschlussvorschriften (TAV) des Netzbetreibers festgelegt.
Gleitende Fahrweise
Bei der gleitenden Fahrweise wird die Vorlauftemperatur stufenlos entlang der Heizkurve in Abhängigkeit der Außentemperatur geregelt:
- Bei sinkender Außentemperatur steigt die Vorlauftemperatur gleitend bis zum Maximalwert an
- Bei steigender Außentemperatur sinkt die Vorlauftemperatur gleitend, bis die Heizgrenze erreicht ist und die Wärmeversorgung eingestellt wird
Vorteile:
- Minimale Wärmeverluste, da die Vorlauftemperatur stets dem aktuellen Bedarf angepasst ist
- Hohe Effizienz bei Wärmepumpen und Brennwertkesseln durch niedrige Rücklauftemperaturen (siehe Rücklauftemperatur-Optimierung)
Einschränkung: Die rein gleitende Fahrweise eignet sich nur für Raumwärme und andere witterungsabhängige Verbraucher. Für Warmwasserbereitung oder Prozesswärme, die ein konstantes Mindesttemperaturniveau erfordern, ist sie ungeeignet.
Gleitend-konstante Fahrweise
Die gleitend-konstante Fahrweise ist die gebräuchlichste Betriebsweise für thermische Netze, da sie die gleichzeitige Versorgung verschiedener Verbrauchertypen ermöglicht:
- Bei fallender Außentemperatur steigt die Vorlauftemperatur gleitend bis zum Maximalwert an
- Bei steigender Außentemperatur sinkt die Vorlauftemperatur gleitend, aber nur bis zu einem Minimalwert, der nicht unterschritten wird
Der Minimalwert wird durch die Anforderungen der witterungsunabhängigen Verbraucher bestimmt, typischerweise durch die Warmwasserbereitung (mindestens 60 — 65 °C Vorlauf) oder Prozesswärme.
Vorteile:
- Guter Kompromiss zwischen Effizienz und Versorgungssicherheit
- Witterungsabhängige und witterungsunabhängige Verbraucher gleichzeitig versorgbar
Konstante Fahrweise
Bei der konstanten Fahrweise wird die Vorlauftemperatur unabhängig von der Außentemperatur konstant gehalten:
- Die Vorlauftemperatur entspricht dem für alle Verbraucher erforderlichen Maximum
- Die Mengenregelung erfolgt über die Volumenströme an den Übergabestationen
Vorteile:
- Einfache Regelung
- Alle Verbraucher können jederzeit mit der vollen Vorlauftemperatur versorgt werden
Nachteile:
- Höhere Wärmeverluste, da die Vorlauftemperatur auch bei geringem Bedarf auf dem Maximalwert bleibt
- Ungünstig für Wärmepumpen und Brennwertkessel
Die konstante Fahrweise wird vorwiegend bei Prozesswärme oder in Netzen mit überwiegend witterungsunabhängigen Verbrauchern eingesetzt.
Führungsgröße Vorlauftemperatur
Als Führungsgröße für die Netzvorlauftemperatur wird üblicherweise eine über 12 bis 25 Stunden gemittelte Außentemperatur verwendet. Dies verhindert:
- Zu schnelle Temperaturwechsel im Netz bei kurzfristigen Wetterschwankungen
- Überhöhte Vorlauftemperaturen bei kurzen Kälteeinbrüchen
- Unnötige Regelaktivität der Erzeugungsanlagen
Die aktuell gemessene Außentemperatur sollte auf keinen Fall direkt als Führungsgröße dienen, da dies zu einem unruhigen Netzbetrieb führt.
Einfluss auf Wärmeverluste und Effizienz
Die Netzfahrweise hat direkten Einfluss auf die Effizienz des Gesamtsystems:
| Fahrweise | Wärmeverluste | Effizienz WP | Effizienz Kessel |
|---|---|---|---|
| Gleitend | Niedrig | Hoch | Hoch (bei Brennwert) |
| Gleitend-konstant | Mittel | Mittel | Mittel — Hoch |
| Konstant | Hoch | Niedrig | Mittel |
Die Wärmeverluste eines thermischen Netzes hängen linear von der Differenz zwischen Netztemperatur und Umgebungstemperatur ab. Eine Temperaturabsenkung der mittleren Netztemperatur um 10 K reduziert die Wärmeverluste typischerweise um 10 — 15 %.
Netzfahrweisen in VICUS Districts:
Netzfahrweisen ergeben sich aus der Kombination von Heizkurve und Pumpenregelung: Eine gleitende Fahrweise entsteht durch eine außentemperaturgeführte Heizkurve mit geregelter Pumpe, eine konstante Fahrweise durch eine feste Vorlauftemperatur mit Konstantdruckpumpe. Über zeitabhängige Sollwertprofile lässt sich auch eine saisonale Umschaltung abbilden. Die stationäre Analyse ermöglicht die Berechnung mehrerer Betriebspunkte: maximale Heizleistung (jährlich oder pro Monat), zu bestimmten Jahresstunden, bei Teillast (prozentual) und bei Anschlussleistung — so lässt sich das Netzverhalten sowohl unter Auslegungsbedingungen als auch im kritischen sommerlichen Minimallastfall überprüfen.
Saisonale Betriebsanpassung
Viele Netze nutzen eine saisonale Anpassung ihrer Fahrweise:
- Winterbetrieb: Gleitend-konstante Fahrweise mit Maximaltemperatur
- Sommerbetrieb: Reduzierte konstante Vorlauftemperatur, nur für Warmwasser und minimale Wärmeverluste
Der Sommerbetrieb erfordert typischerweise nur 15 — 25 % des Wintervolumenstroms. Einige Netze setzen dafür eine separate, kleinere Sommerpumpe ein, die für diesen Lastbereich einen besseren Wirkungsgrad erzielt.
Fazit
Die Wahl der Netzfahrweise ist eine grundlegende Planungsentscheidung, die Wärmeverluste, Erzeugungseffizienz und Kundenzufriedenheit beeinflusst. Die gleitend-konstante Fahrweise hat sich als Standardlösung für die meisten thermischen Netze bewährt. Bei Niedertemperaturnetzen mit Wärmepumpen bietet die gleitende Fahrweise die höchste Effizienz. Die Auswirkungen verschiedener Fahrweisen auf das Gesamtsystem können mit Simulationssoftware wie VICUS Districts detailliert untersucht werden.
Weiterführende Artikel: Netztemperaturen — das Temperaturniveau des Netzes bestimmt die wählbare Fahrweise, Pumpenschaltung und -regelung — die Pumpenregelung muss an die gewählte Fahrweise angepasst werden, Netzregelung — Regelstrategien zur Umsetzung der Fahrweise im Betrieb.
Quellen und Normen
- AGFW FW 440 — Hydraulische Berechnung von Heizwasser-Fernwärmenetzen
- Lund, H. et al. (2014): 4th Generation District Heating (4GDH). Energy, 68, S. 1–11.
Häufig gestellte Fragen
Welche Netzfahrweisen gibt es bei Wärmenetzen?
Warum ist die gleitend-konstante Fahrweise am häufigsten?
Wie beeinflusst die Netzfahrweise die Wärmeverluste?
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