Dichtungen in der Fernwärme

Fernwärmeübergabestationen spielen eine zentrale Rolle bei der effizienten Verteilung von Wärme für Gebäudeheizung und Trinkwassererwärmung. Kennzeichnend für solche Anlagen ist häufig ein modularer Aufbau gemäß individueller Kundenspezifikation. Eine flexible Bauweise mit Verschraubungsverbindungen bietet dafür eine technisch sinnvolle Basis.

Durch diese modulare Struktur sind zahlreiche Kombinationen und Ausführungen in allen Leistungsklassen möglich. Das ist besonders relevant im Zusammenhang mit „Power-to-Heat“, also der Speicherung von Überschüssen aus erneuerbaren Energien in Form von Wärme.

In solchen Anlagen kommt es auf jedes Detail an – selbst auf scheinbar unscheinbare Komponenten wie Flachdichtungen, die Verschraubungsverbindungen abdichten.

Kann eine Dichtung ihre Aufgabe nicht zuverlässig erfüllen, entstehen schnell hohe Folgekosten: Ersatzteile, Wartungseinsätze, Leckagen, durchfeuchtete Dämmungen sowie Korrosion an Bauteilen sind typische Folgen. Ein vermeintlicher „Cent-Artikel“ kann somit erhebliche Auswirkungen auf Betriebssicherheit und Wirtschaftlichkeit haben.

Besonders bei Verschraubungsverbindungen unterscheiden sich die Anforderungen deutlich von klassischen Flanschverbindungen. Die notwendige Flächenpressung wird hier ausschließlich über die Überwurfmutter auf die Dichtung aufgebracht. Da keine elastischen Ausgleichselemente vorhanden sind, muss die Dichtung sämtliche Bewegungen – beispielsweise durch Temperaturausdehnung – über ihren geringen Querschnitt und bei sehr kleiner Auflagefläche aufnehmen.

Gleichzeitig wird eine Dichtung benötigt, die dauerhaft formstabil bleibt, sich nur minimal setzt und nicht aushärtet. Ziel ist eine wartungsarme Lösung ohne regelmäßiges Nachziehen.

Gerade in Fernwärmesystemen mit schwankenden Temperaturen zwischen etwa 90 °C und 140 °C – teilweise auch darüber hinaus – werden Standarddichtungen stark beansprucht. Herkömmliche Faserstoff-Dichtungen mit hohem Elastomeranteil neigen dazu, sich zu setzen und mit der Zeit auszuhärten. Dadurch verlieren sie ihre notwendige Flexibilität und die Flächenpressung nimmt ab.

Die Folge sind Leckagen. Besonders problematisch ist dabei, dass austretende Feuchtigkeit von der Dämmung zunächst aufgenommen wird. Undichtigkeiten werden daher häufig erst spät erkannt, wenn bereits Korrosion und Funktionsverluste an Leitungen, Ventilen und weiteren Komponenten entstanden sind.

Um diese Probleme dauerhaft zu vermeiden, wurden alternative Dichtungsmaterialien betrachtet. Besonders auf der heißen Primärseite einer Übergabestation – mit alkalischem Fernwärmewasser, Temperaturen bis 150 °C und Drücken bis 40 bar – sind hohe Anforderungen an Temperaturbeständigkeit, Medienresistenz und Langzeitstabilität erforderlich.

Die Lösung

Ausgehend von den technischen Parametern und den Erfahrungen im Feld folgten Berechnungen mit dem KLINGER^®expert Dichtungsberechnungsprogramm, die zur Empfehlung von KLINGER^®top-chem 2000 (bis zu einer Größe von 1¼“) beziehungsweise KLINGER^®top-chem 2003 (ab einer Größe von 1½“) führten.

Eine hochwertige Alternative zur klassischen Faserdichtung ist insbesondere unter Langzeitgesichtspunkten die Verwendung von KLINGER^®top-chem 2000 beziehungsweise KLINGER^®top-chem 2003, einer Hochleistungs-PTFE-Dichtung. Sie besteht aus PTFE und Siliciumcarbid (SiC) und erzielt dadurch ihre besonderen Eigenschaften: eine herausragende Standfestigkeit im Temperaturbereich bis 250 °C sowie eine umfassende Medienbeständigkeit sowohl im alkalischen als auch im sauren Bereich.

Durch den hohen Siliciumcarbid Anteil kann man sagen, dass die KLINGER^®top-chem 2000 im Prinzip eine keramische Dichtung ist.

Die Dichtungen unterliegen auch im jahrzehntelangen Einsatz keiner Alterung oder Versprödung. Eine Feuchtigkeitsaufnahme findet nicht statt – auch nicht unter Dampfeinwirkung.

Das extrem geringe Fließverhalten führt in der Praxis zum konstanten Erhalt der Schraubenkräfte während des Betriebs und damit zu einem Maximum an Sicherheit. Ein Nachziehen der Schrauben ist normalerweise nicht notwendig, und das Risiko einer Leckage durch nachlassende Flächenpressung wird deutlich minimiert.

Ergänzend zur Materialauswahl sind auch fachgerechte Montage und definierte Anzugsmomente entscheidend. Der Einsatz von Drehmomentschlüsseln, geeignete Schmierung der Schraubenverbindungen sowie klare Montageanweisungen tragen wesentlich zur Funktionssicherheit bei. Praktische Prüfungen, beispielsweise mit Druckmessfolien, sowie Schulungen des Montagepersonals unterstützen eine dauerhaft zuverlässige Umsetzung.

Langfristige Praxiserfahrungen zeigen, dass durch den Einsatz von KLINGER^®top-chem 2000 beziehungsweise KLINGER^®top-chem 2003 Kundendiensteinsätze und Montagezeiten deutlich reduziert werden können. Gleichzeitig verbessert sich die Handhabung für Monteure, da sich die Dichtungen einfacher verarbeiten lassen und weniger stark am Flansch haften.

KLINGER^®expert

KLINGER^®top-chem 2000

KLINGER^®top-chem 2003

Fazit

Weniger Reklamationen, geringerer Wartungsaufwand und eine stärkere Fokussierung auf wesentliche Instandhaltungsmaßnahmen statt auf das Nachziehen oder Erneuern von Dichtungen führen zu spürbaren Kosteneinsparungen.

Darüber hinaus wird durch dauerhaft dichte Systeme der Energieverlust minimiert, was die Gesamtenergieeffizienz verbessert. Durch den Einsatz von KLINGER^®top-chem 2000 Dichtungen werden somit auch die Gesamtkosten des Anlagenbetriebs reduziert.

Eine höhere Betriebssicherheit sowie eine verlängerte Lebensdauer der Wärmeübergabestationen runden das Gesamtbild ab.