Dichtheit und Festigkeit von Fernwärmenetzen mit dem smart memo prüfen
Fernwärmenetze versorgen Wohngebäude, Gewerbe und Industrie über ein weit verzweigtes Rohrleitungssystem mit Wärme. Damit die Versorgung langfristig sicher und wirtschaftlich funktioniert, müssen neu errichtete, erweiterte oder veränderte Fernwärmeleitungen auf Dichtheit und Festigkeit geprüft werden.
Die Grundlage hierfür bildet das Arbeitsblatt AGFW FW 602, das verschiedene Prüfverfahren für Mediumrohre in Fernwärmenetzen beschreibt. Je nach Rohrmaterial, Leitungsaufbau und Prüfbedingungen kommen unterschiedliche Verfahren zum Einsatz.
Mit dem elektronischen Druckmessgerät smart memo und der entsprechenden Softwareoption lassen sich diese Prüfungen menügeführt durchführen und die Ergebnisse digital dokumentieren.
Die Herausforderung: Unterschiedliche Leitungen, unterschiedliche Prüfverfahren
Fernwärmenetze bestehen aus zwei Rohrleitungen: dem Vorlauf, der das erwärmte Medium zu den Verbrauchern transportiert, und dem Rücklauf, der es zurück zur Wärmequelle führt. Die Mediumrohre sind wärmegedämmt und bestehen je nach Anwendung beispielsweise aus Stahl oder Kunststoff.
Für die Druckprüfung ist vor allem die Auswahl des geeigneten Verfahrens entscheidend. Denn nicht jedes Prüfverfahren eignet sich für jedes Rohrmaterial. Insbesondere bei PE-Leitungen können viskoelastische Materialeigenschaften zu Druckänderungen führen, die nicht auf eine Undichtigkeit zurückzuführen sind. Auch Temperaturschwankungen während der Prüfung beeinflussen die Messergebnisse.
Die AGFW FW 602 berücksichtigt diese unterschiedlichen Bedingungen und beschreibt verschiedene Verfahren zum Nachweis der Dichtheit und Festigkeit.
Die Lösung: Druckprüfungen nach AGFW FW 602 mit dem smart memo
Das smart memo unterstützt mit der Softwareoption AGFW FW 602 verschiedene Prüfverfahren. Die angeschlossenen Druck- und Temperatursensoren erfassen die relevanten Messwerte, während die Software durch den jeweiligen Prüfablauf führt und die Ergebnisse aufzeichnet.
Vier Prüfvarianten in der Praxis
1. Differenzdruckmessverfahren
Das Differenzdruckmessverfahren ist eine Prüfung mit Luftüberdruck, bei der Vorlauf und Rücklauf gleichzeitig geprüft werden. Die Bewertung erfolgt anhand der Änderung des Differenzdrucks zwischen beiden Leitungen.
Da sich gleichartige Temperatureinflüsse und materialbedingte Druckänderungen weitgehend gegenseitig ausgleichen, eignet sich dieses Verfahren besonders für PE-Leitungen. Voraussetzung ist allerdings, dass Vorlauf und Rücklauf identische Rohrdaten aufweisen.
Schritt für Schritt: So funktioniert das Differenzdruckmessverfahren
1. Messtechnik anschließen
An Vorlauf und Rücklauf werden jeweils ein Absolutdrucksensor und ein Temperaturfühler angeschlossen und mit dem smart memo verbunden.
2. Prüfdruck aufbauen
Beide Leitungen werden miteinander verbunden und gleichzeitig mit Luft auf den erforderlichen Prüfdruck gebracht.
3. Angleichphase abwarten
Die Verbindung zwischen Vorlauf und Rücklauf bleibt bestehen, damit sich die Druck- und Temperaturverhältnisse angleichen können.
4. Hauptprüfung durchführen
Die Leitungen werden voneinander getrennt. Das smart memo zeichnet den Differenzdruck zwischen Vorlauf und Rücklauf auf.
5. Ergebnisse bewerten
Anhand der Differenzdruckänderung wird die Prüfung ausgewertet und das Ergebnis dokumentiert.
Vorteile und Einschränkungen
Ein wesentlicher Vorteil ist die weitgehende Kompensation von Temperatureinflüssen und viskoelastischem Materialverhalten. Dadurch eignet sich das Verfahren besonders für PE-Leitungen.
Das smart memo erfasst gleichzeitig die Absolutdrücke beider Leitungen und führt zusätzlich zwei Druckmessverfahren durch. So lässt sich bei einem negativen Prüfergebnis erkennen, ob die Undichtigkeit im Vorlauf oder Rücklauf liegt.
Die Einschränkung: Beide Leitungen müssen identische Rohrdaten aufweisen. Bei unterschiedlichen Rohrdurchmessern, Längen oder Materialien ist das Differenzdruckmessverfahren nicht geeignet.
2. Druckmessverfahren
Beim Druckmessverfahren wird eine Fernwärmeleitung mit Luftüberdruck beaufschlagt und anschließend der Verlauf des Absolutdrucks überwacht.
Die Prüfung kann entweder an einer einzelnen Leitung oder an einem hydraulisch verbundenen Leitungsabschnitt aus Vorlauf und Rücklauf erfolgen. Hierfür reichen ein Absolutdrucksensor und ein Temperaturfühler aus.
Schritt für Schritt: So funktioniert das Druckmessverfahren
1. Prüfabschnitt vorbereiten
Die zu prüfende Leitung wird mit einem Drucksensor und einem Temperaturfühler ausgestattet. Sollen Vorlauf und Rücklauf gemeinsam geprüft werden, werden beide Leitungen miteinander verbunden.
2. Prüfdruck aufbauen
Der vorgesehene Luftüberdruck wird in der einzelnen Leitung oder im verbundenen Leitungsabschnitt aufgebaut.
3. Temperaturangleichung abwarten
Nach dem Druckaufbau folgt eine Angleichphase, deren Dauer vom Prüfvolumen abhängt.
4. Druckverlauf überwachen
Während der Hauptprüfung erfasst und dokumentiert das smart memo den Absolutdruck
5. Prüfung auswerten
Die Druckänderung während der Hauptprüfung dient als Grundlage für die Bewertung der Dichtheit.
Vorteile und Einschränkungen
Das Druckmessverfahren benötigt vergleichsweise wenig Messtechnik und erlaubt die gemeinsame Prüfung von Vorlauf und Rücklauf, auch wenn sich deren Rohrdaten unterscheiden.
Allerdings können Temperatureinflüsse und viskoelastische Materialeigenschaften das Prüfergebnis beeinflussen. Deshalb ist das Verfahren für PE-Leitungen oder bei größeren Temperaturschwankungen nicht zu empfehlen.
Werden Vorlauf und Rücklauf gemeinsam als ein Leitungsabschnitt geprüft, lässt sich bei einer festgestellten Undichtigkeit außerdem nicht unmittelbar erkennen, welche Leitung betroffen ist.
3. Simultanes Druckmessverfahren
Das simultane Druckmessverfahren ermöglicht die gleichzeitige, aber voneinander unabhängige Druckprüfung von Vorlauf und Rücklauf.
Hierfür werden zwei Absolutdrucksensoren und zwei Temperaturfühler eingesetzt. Jede Leitung wird separat überwacht und bewertet. Dadurch lassen sich zwei Prüfungen parallel durchführen, ohne dass die Rohrleitungen identische Abmessungen aufweisen müssen.
Schritt für Schritt: So funktioniert die simultane Prüfung
1. Sensoren anschließen
An beiden Leitungen werden jeweils ein Drucksensor und ein Temperaturfühler installiert.
2. Prüfdruck aufbauen
Vorlauf und Rücklauf werden miteinander verbunden und gemeinsam mit Luftüberdruck beaufschlagt.
3. Leitungen trennen
Nach dem Druckaufbau wird die Verbindung zwischen beiden Leitungen geschlossen, sodass zwei unabhängige Prüfbereiche entstehen.
4. Angleich- und Prüfphase durchführen
Nach der jeweiligen Angleichphase erfasst das smart memo den Absolutdruck beider Leitungen parallel.
5. Ergebnisse auswerten
Für Vorlauf und Rücklauf werden separate Prüfergebnisse erstellt und dokumentiert.
Vorteile und Einschränkungen
Der größte Vorteil liegt in der Zeitersparnis: Da beide Leitungen parallel geprüft werden, halbiert sich die Prüfzeit im Vergleich zu zwei nacheinander durchgeführten Druckmessverfahren.
Darüber hinaus können Vorlauf und Rücklauf unterschiedliche Rohrdaten aufweisen. Da jede Leitung unabhängig bewertet wird, lässt sich eine mögliche Undichtigkeit eindeutig einer Leitung zuordnen.
Wie beim einfachen Druckmessverfahren können allerdings Temperatureinflüsse und viskoelastische Eigenschaften die Ergebnisse beeinflussen. Für PE-Leitungen ist daher auch dieses Verfahren nicht zu empfehlen.
4. Wasserdruckprüfung
Nicht alle Fernwärmeleitungen können beziehungsweise dürfen mit Luftüberdruck geprüft werden. Für bestimmte Anwendungen, beispielsweise für den Betrieb mit Dampf ausgelegte Leitungen, ist eine Wasserdruckprüfung erforderlich.
Dabei wird die Dichtheit und Festigkeit fertig montierter Rohrabschnitte gegenüber Innendruck überprüft. Die Prüfung kann auch an mehreren miteinander verbundenen Leitungsabschnitten erfolgen.
Anders als bei den Luftdruckprüfungen umfasst die Wasserdruckprüfung zwei Haltezeiten mit einer zwischenzeitlichen Druckabsenkung.
Schritt für Schritt: So funktioniert die Wasserdruckprüfung
1. Rohrleitung vorbereiten
Der Prüfabschnitt wird mit Wasser gefüllt, vollständig entlüftet und mit einem Drucksensor sowie einem Temperaturfühler ausgestattet. Anschließend wird die Temperaturangleichung abgewartet.
2. Prüfdruck aufbauen
Mithilfe einer geeigneten Motorprüfpumpe wird der erforderliche Prüfdruck aufgebaut.
3. Erste Haltezeit durchführen
Der Prüfdruck wird für 90 Minuten ohne erneutes Nachpumpen beobachtet.
4. Druck absenken
Anschließend wird der Druck auf 2 bar reduziert. Es folgt eine Beruhigungsphase von 30 Minuten.
5. Hauptprüfung starten
Der Prüfdruck wird erneut aufgebaut und während der zweiten Haltezeit mit dem smart memo überwacht.
6. Ergebnisse bewerten
Entscheidend ist der Druckabfall während der zweiten Haltezeit. Dieser darf bei dem beschriebenen Prüfablauf 100 mbar nicht überschreiten.
Vorteile und Einschränkungen
Die Wasserdruckprüfung ermöglicht den Nachweis von Dichtheit und Festigkeit auch bei Leitungen, für die eine Prüfung mit Luft nicht vorgesehen ist. Zudem können mehrere miteinander verbundene Rohrabschnitte gemeinsam geprüft werden.
Allerdings erfordert das Verfahren zusätzlichen Aufwand für das Befüllen, Entlüften und den Druckaufbau. Auch die vorgeschriebenen Halte- und Beruhigungszeiten müssen berücksichtigt werden.