Besonders im gewerblichen Bereich stellt sich oft die Frage, welche Alternative zu einer Heißwasser- oder Dampfanlage zur Beheizung von Wäschereien, Großküchen, Lufterhitzer, beheizte Maschinen) besteht. Hier hat eine Thermoölanlage den Vorteil, dass diese Anlagen drucklos bis 300 °C gegenüber dem hohen Druck bei Heißwasser- und Dampf betrieben werden können. Außerdem benögtigt das Bedienungspersonal keine spezielle Schulung.
Vorteile von Thermoöl- bzw. Wärmeträgerölanlagen
  • Örtliche Überhitzungen durch unkontrollierte Temperaturspitzen sind ausgeschlossen.
  • Es ist eine sehr präzise, reproduzierbare Temperaturführung am Verbraucher realisierbar.
  • Es wird nur ein einziger Wärmeträgerkreislauf benötigt, da Wärmeträgeröle im Temperaturbereich von -40 bis 400 °C einsetzbar sind. Anlagen mit Wasser (Heißwasser) werden im Bereich 5 bis 200°C eingesetzt. Ein aufwendiges Umschalten sowie eine Medienvermischung beim Wechsel von einem Beheizungszyklus zu einem Kühlzyklus sind nicht notwendig. Gleichzeitig kann der Prozess automatisiert und über ein zentrales Prozessleitsystem geführt werden.
  • Der Erhitzer kann zentral (z.B. an einem nicht explosionsgefährdeten Standort) aufgestellt werden, und die Wärme wird über ein verzweigtes Rohrleitungsnetz einzelnen Verbraucher zugeführt.
  • Wärmeübertragungsanlagen können ohne ständige Beaufsichtigung betrieben werden.
  • Höherer Wirkungsgrad als bei der direkten Erwärmung
  • Wärmeträgeröl ist nicht korrosiv und ermöglicht daher die Verwendung herkömmlicher Kohlenstoff-Stähle für Rohrleitungen und Behälter bei gleichzeitig extrem langen Standzeiten. Es ist aber zu beachten, dass die Wärmeübertragungseigenschaften von Wärmeträgerölen im Vergleich zu Wasser nur ungefähr halb so gut sind.
Temperatur-/Druckvergleich bei Hochdruckdampf > Thermoöl
Quelle: Regiomat AG
Anlagen mit Thermoöl oder Wärmeträgeröl können zum Heizen und Kühlen (Heiz- und Kühlmedien von -45 °C bis +400 °C) eingesetzt werden. Sie haben neben einer sehr guten Wärmebeständigkeit auch ausgezeichnete Tieftemperatureigenschaften. Niedrige Viskositäten erlauben ein problemloses Anfahren im Niedrigtemperaturbereich, so dass auf eine Begleitheizung verzichtet werden kann.
Im Vergleich zu Dampfheizungen erfolgt die Wärmeübertragung nahezu drucklos, da viele Wärmeträgeröle bis zu einer Temperatur von 320 °C unter Atmosphärendruck in der Flüssigphase verbleiben.
Mit speziellen Ölen können die Anlagen auch bei höheren Temperaturen mit Dampf betrieben werden. Hier ist die Kondensationswärme zwar deutlich geringer als bei Wasser, aber das spezifische Dampfgewicht ist erheblich höher.
Wärmeträgeröle und was es bei der Auswahl zu beachten gilt
Manja Wühr, Vogel Communications Group GmbH & Co. KG
Die Hochtemperaturanlage mit Thermalöl wird mit einem kontrollierten Zwangsumlauf über den Wärmeerzeuger (öl- oder gasbefeuerter oder Elektro-Kessel) durch die Umwälzpumpe betrieben. Über eine nicht absperrbare Ausdehnungsleitung, zwischen Erhitzer und Expansionsgefäss, kann sich das Thermaloel frei ausdehnen. Die Stickstoffüberlagerung im Expansionsgefäss gewährleistet den erforderlichen Druckausgleich und den Verschluss gegen Sauerstoffzufuhr, damit das Öl nicht oxidiert.
Sicherheitstechnische Maßnahmen:
  • Eine Strömungssicherung zur Überwachung des Volumenstromes
  • Ein Niveauschalter im Ausdehnungsgefäss/ Kombinationsgefäss, damit die Anlage nicht "trocken" gefahren werden kann
  • Ein Sicherheitstemperaturbegrenzer ( STB ) zur Überwachung der Vorlauftemperatur. Notwendig für die maximal zulässige Temperatur des Thermoöls
  • Ein Sicherheitstemperaturbegrenzer ( STB ) zur Überwachung der maximal zulässigen Rauchgastemperatur
  • Ein Pressostat zur Überwachung des minimalen Stickstoffdruckes
Thermoöl-Kompaktanlage
Quelle: Regiomat AG
Die sicherheitstechnische Ausrüstung der Thermoölanlagen (Wärmeträgerölanlagen) erfolg nach der DIN 4754 "Wärmeübertragungsanlagen mit organischen Wärmeträgern". Diese Anlagen werden auch Ölumlaufheizungen genannt. Für den Betrieb und die Wartung ist die VDI-Richtlinie 3033, die Druckgeräterichtlinie 97/23 EG, die Maschinenrichtlinie 2006/42 EG sowie die AD-Merkblätter zu beachten.
Die Errichtung von Wärmeübertragungsanlagen mit anderen flüssigen Wärmeträgern als Wasser setzt besondere Erfahrungen voraus. Die Anlagen können nur von Firmen ausgeführt werden, die über entsprechende Kenntnisse verfügen.
Wärmeverbraucher, die mittels Wärmeträger erhitzt werden (z.B. Gegenstromapparate, Verdampfer, Lufterhitzer), müssen so ausgeführt sein (z.B. mittels eingeschweisster Rohre in Rohrplatten), dass weder Wärmeträger in das Produkt noch umgekehrt das Produkt in den Wärmeträger eintreten kann. Werden Produkte aufgeheizt, die korrodierend auf die Heizflächen wirken, so sind Korrosionsmaßnahmen zu treffen.

Prinzipschema und sicherheitstechnische Ausrüstungen einer Thermoölanlage
Quelle: Regiomat AG
Bei dem Betrieb mit Thermoöl muss auf folgende Gefahren hingewieden werden:

Da Thermalöle (mit der Ausnahme von "Weißölen") umweltbedenklich sind, dürfen keine Leckagen auftreten. Deshalb müssen Leckagen durch besondere Maßnahmen (Verwendung von Einschweißarmaturen, besondere Wellendichtungen an Pumpen und Ventilen, Auffangwannen, hochwertige Dichtmaterialien) vermieden und Leckageerkennungssysteme eingesetzen werden.

Die meisten Thermoölanlagen haben nur den Pumpendruck, sie arbeiten drucklos. Bei hoch liegende Ausdehnungsgefäßen sind in einer Richtung absperrbar oder schnell entleerbar auszuführen, damit im Gefahrenfall eine Anlage durch Pumpenausschaltung und Absperrung des Ausdehnungsvolumens sofort drucklos gemacht werden kann. Außerdem kann es zu keiner Nachverdampfung bei Zerplatzen eines Druckgefäßes kommen.

Da Thermalöle brennbar sind, besteht die Gefahr, dass sich mit Öl durchtränkte Isolierstoffe an der Luft von selbst entzünden.
Rinnenkollektor
Quelle: Udo Leuschner
Das Absorberrohr eines Rinnenkollektors wird in der Regel von Thermoöl oder Wasser/Dampf als Wärmerträger durchströmt. Das Absorberrohr aus Metall/Glas befindet sich im Zentrum der rinnenförmigen Hohlspiegel. Infolge der konzentrierten Sonneneinstrahlung erhitzt sich das Wärmeträger bis auf ca. 400 °C.

 

 
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