Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Grabenlose Erneuerung von Fernwärmeleitungsnetzen

Die grabenlose Erneuerung von Fernwärmeleitungsnetzen bietet die Möglichkeit, bestehende Wärmenetze ohne Beeinflussung der Oberflächen zu erneuern und auch hinsichtlich der gewünschten Eigenschaften von Durchmesser und Dämmung zu transformieren. Ein Verfahren sowie dabei einsetzbare Vorrichtungen hierfür existieren bisher nicht und sollen in diesem Forschungsvorhaben interdisziplinär entwickelt werden. Es ist geplant in den Bereichen „Fernwärmetechnik“ und "Grabenloser Leitungsbau“ zusammen zu arbeiten.

Das angestrebte Forschungsziel ist die Entwicklung eines Prototypen für die grabenlose Erneuerung für Fernwärmeleitungen. Der Lösungsweg ist nachfolgend aufgeführt:

(*) Schaffung von Datengrundlagen,

(*) Bau eines Prototypen,

(*) Feldtests,

(*) Auswertung der Ergebnisse - Abschlussbericht.

Der Nutzen eines grabenlosen Erneuerungsverfahrens für KMU zeigt sich in der Möglichkeit, Chancen im Bereich der Transformation von Fernwärmenetzen hin zu (i) verringerten Temperaturen, (ii) Einbindung von Erneuerbaren Energien und (iii) Umnutzung von Bestandstrassen wahrnehmen zu können. Dies ist Folge einer erhöhten Flexibilität bei der Instandsetzung hinsichtlich hydraulischer und thermodynamischer Parameter des Netzes. Weiterhin liefert das Vorhaben ein wichtiges Werkzeug für die Rehabilitations- und Investitionsplanung von KMU der Fernwärme. Für die KMU der Branche der grabenlosen Verlegung ergibt sich ein neues Tätigkeitsfeld.

Ergebniszusammenfassung:

Im ersten Arbeitsschritt wird eine Bohranlage konzipiert und realisiert, mit der direkt erdverlegte Kunststoffmantelverbundrohre (KMR, Norm: EN 253) ausgebohrt werden können, um anschließend ohne Erdarbeiten, also insbesondere ohne Ausgrabung des alten zu ersetzenden KMR ein neues KMR einzuziehen. Nach dem Ausbohren verbleibt nur die Ummantelung im Erdreich. Das mit der entwickelten Bohranlage realisierte Bohrverfahren, bei dem es sich um eine angepasste horizontale Überwaschbohrung handelt, zeigt seine Tauglichkeit unter praxisnahen Bedingungen im Technikum.

Im zweiten Arbeitsschritt wird ein Schlitz- und Aufweitkopf konzipiert und realisiert, mit dem ein neues KMR, mit der gleichen Dimension wie das alte zu ersetzende KMR, in die nach dem Ausbohren des alten KMR im Erdreich verbliebene Ummantelung eingezogen werden soll. Dieses Einziehen lässt sich in der geplanten Form nicht umsetzen. Die beim Einziehen auftretenden Kräfte erreichen Werte, bei denen eine Schädigung des einzuziehenden KMR, insbesondere eine Zerstörung des kraftschlüssigen Verbundes zwischen Mediumrohr, Wärmedämmung und Ummantelung nicht mehr ausgeschlossen werden kann. Zudem führen die beim Einziehen auftretenden Kräfte in einem Fall dazu, dass sich die im Erdreich verbliebene Ummantelung vor dem Schlitz- und Aufweitkopf auffaltet, womit das Einziehen eines KMR unmöglich wird. Als wahrscheinliche Ursache für das Scheitern des Einziehens wird der bei der Verlegung von KMR übliche und daher auch in den Versuchen unter praxisnahen Bedingungen erzeugte sehr hohe Verdichtungsgrad des das KMR umgebenden Erdreichs identifiziert. Dadurch ist das Erdreich nicht mehr in der Lage, dem Schneid- und Aufweitkopf durch weitere Verdichtung auszuweichen, woraus entsprechend hohe Kräfte resultieren.

Perspektivisch ist das Ausbohren eines alten zu ersetzenden KMR nutzbar, um anschließend ein neues KMR mit einen geringeren Außendurchmesser als das alte KMR einzuziehen.