Die Aufgabenstellung des Hamburger Industrieunternehmens an den SHK-Fachhandwerker war eigentlich einfach: Ein Industriekomplex mit fünf Gebäuden, zwei Lager- und drei Produktionshallen sollten mit Wärmemengenzählern so ausgestattet werden, dass eine präzise Messung und Aufzeichnung der Messwerte zur Anlagenüberwachung, internen Kostenstellenrechnung und Optimierung erfolgen kann. Energieträger war in diesem Fall Fernwärme, die in dem Komplex für die Raumwärme und Trinkwassererwärmung genutzt wird.
Die ausgedehnte Wärmeverteilung versorgt mit einer gewachsenen Anlagenstruktur mehrgeschossige, miteinander verbundene und verwinkelte Gebäude. Darum stand von Anfang an fest, dass die nachträgliche Ausstattung mit Wärmezählern nicht „mal eben gemacht“ ist. Eine zusätzliche Herausforderung war, dass mit dem Messkonzept die Wärmemengen in der Unterverteilung blockweise zur Berücksichtigung der Leitungsverluste erfasst werden sollten. Hinzu kam die zwingende Notwendigkeit, die Nachrüstung ohne Nutzungsunterbrechung durchzuführen.
So anspruchsvoll diese Rahmenbedingungen waren, so praxisgerecht und wirtschaftlich stellte sich letztlich dann doch die Lösung dar: Das ausführende Fachhandwerksunternehmen installierte in den maßgeblichen Strangabschnitten Clamp-On-Aufschnall-Ultraschallzähler von WDV/Molliné (Bild 1). Diese sind gezielt für die Messung von Flüssigkeiten in gefüllten Rohrleitungen konzipiert und werden einfach auf das Rohr aufgespannt. Das garantiert, weil außerhalb des Volumenstroms messend, präzise Messergebnisse. Gleichzeitig verringert diese Montagevariante den Installationsaufwand und vermeidet Nutzungsunterbrechungen während der Montage. Mit der optionalen BUS-Anbindung lassen sich die Ultraschallzähler außerdem in eine Gebäudeautomation, beispielsweise für die Fernauslesung und ein Monitoring, integrieren.
Installation ohne Rohrtrennung
Die Begutachtung der Fernwärmestation und der Unterverteilungen in dem großen Komplex hatte vor der Entscheidung für die Ultraschallzähler den zu erwartenden Installationsaufwand als zentrale Herausforderung deutlich gemacht: Auf engem Raum verzweigt geführte Stahlrohre unterschiedlicher Nennweiten bestimmten in den engen Kriechschächten der alten Industrieanlage das Bild. Eine aktuelle Dokumentation über die Leitungsführung und -dimensionierung, aus der man zumindest rechnerisch die Verluste hätte hochrechnen können, gab es nicht. Als universelle Lösung boten sich allein deswegen schon die Clamp-On-Ultraschallzähler an, die mit Spannbändern auf den Rohren fixiert werden, statt das gesamte System aufwendig zu entleeren, die Rohre zu trennen, die Zählerstrecken einzusetzen und die Rohrleitungen unter widrigen Bedingungen wieder zu verschweißen.
Auswertung der Laufzeitdifferenz von Schallwellen
Die Ultraschalltechnik hat im Vergleich zur Flügelrad-Technik den entscheidenden Vorteil, dass sie unabhängig vom flüssigen Medium Volumenströme und Fließgeschwindigkeiten außerhalb des Volumenstromes misst. Dabei erfolgt die Messung nach der Laufzeitdifferenz: Zwei versetzt angeordnete Ultraschallwandler geben jeweils einen diagonal ausgerichteten, kurzwelligen Schall in das Rohr ab; reflektieren aber auch gleichzeitig das Signal des gegenüberliegenden Schallgebers. Läuft der Schall mit der Fließrichtung, wird er schneller von der Empfängereinheit registriert, läuft er gegen die Fließrichtung, benötigt der Schall mehr Zeit für diesen Weg.
Die Elektronik wertet die Laufzeitdifferenz aus und berechnet anhand des Mediums und des Rohrdurchmessers den Volumenstrom. Um die Wärmemenge zu errechnen, sind zusätzlich Temperaturfühler am Vor- und Rücklauf auf dem Rohr zu platzieren. In den Messgeräten wird außerdem der spezifische Wärmekoeffizient des Mediums berücksichtigt.
Die Clamp-On-Ultraschallzähler sind für Rohrdimensionen von DN 10 bis DN 6000 verfügbar. Mit diesem Spektrum werden die Zähler auch vielfach für industrielle Zwecke eingesetzt, beispielsweise in der chemischen Industrie oder in Regelkreisen zur Wärme- oder Kälteversorgung von Maschinen und Anlagen. Andere Einsatzorte sind in Kraftwerken, der Lebensmittel- oder der Getränkeindustrie zu finden. Bei allen Anwendungen gilt: Die Messung ist leckagesicher, druckfest und verschleißfrei.
Einfache Parametrierung
Die Parametrierung der Clamp-On-Ultraschallzähler erfolgt menügesteuert über ein Display und acht Funktionstasten. Auf dem Display werden dann in der Regel die Fließgeschwindigkeit in m/s oder der Volumenstrom in m3/h, die Temperatur in °C und der Energieverbrauch in MWh oder kWh dargestellt. Der Messbereich beträgt –30 bis +30 m/s. Die Messgenauigkeit ist von der Rohrgröße und der Fließgeschwindigkeit abhängig. Im Geschwindigkeitsbereich 0…2 m/s beträgt die maximale Abweichung ±0,05 m/s bei den kleinsten Nennweiten (DN 10 bis DN 25) und sinkt ab DN 300 auf ±0,01 m/s. Im Geschwindigkeitsbereich 2…30 m/s beträgt die maximale Abweichung 2,5 % vom Messwert bei den kleinen Nennweiten und verringert sich ab DN 300 auf 1 % vom Messwert.
Transportable Variante im Koffer
Der Ultraschallzähler ist auch in einer transportablen Variante (Bild 2) verfügbar, wenn die Messdaten lediglich der Inspektion oder Erfassung von Istzuständen dienen. So wird kostensparend nur ein Gerät benötigt, um verschiedene Messstellen zu überprüfen. Speziell im Industrie- und Gewerbebereich wird diese Option häufig genutzt. Die Portable-Version besteht aus einem Tragekoffer mit dem Grundgerät (Messumformer, Netzteil, SD-Speicherkarte), einer Schiene, Spannketten bis DN 400 und Signalkabeln (3 m). Der Koffer kann je nach Bedarf mit bis zu drei Ultraschallwandler-Paaren (2 MHz für DN 10 bis DN 100; 1 MHz für DN 32 bis DN 400; 0,5 MHz für DN 200 bis DN 6000) und Temperaturfühlern für die Wärme- und Kältemengenmessung ausgerüstet werden. Optional ist zudem ein Wanddickenmessgerät zur präzisen Erfassung aller herkömmlichen Rohrmaterialien verfügbar.
Benötigt der Fachhandwerker einen Aufschnall-Durchflussmesser nur für eine einmalige Anwendung oder will er ihn vor dem Kauf ausgiebig testen, kann er ihn auch mieten. Weitere Informationen gibt es auf:
