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Frisch gezapft

Eine gute Planung hat es in der Hand: Die Trinkwassererwärmung im Durchflussprinzip ist mit vielen Vorteilen verbunden

Das Durchflusssystem „ThermoDual FLS Combi“ von Danfoss erwärmt das Trinkwasser nur bei Bedarf und ohne es zu speichern. Bei bestimmungsgemäßem Betrieb können sich Legionellen in solchen Anlagen nicht vermehren und Legionellen-Prüfungen werden zuverlässig bestanden, so der Anbieter. Bild: Danfoss

Zur Bedarfsdeckung hoher Entnahme-Volumenströme lassen sich bis zu vier „ThermoBox“-Module (Kemper) zu einer Kaskade zusammenschalten. Bild: Kemper

Hydraulikbeispiel Pufferspeicher „Logalux PNRZ“ mit Frischwasserstation „Logalux FS/2“, beides von Buderus. Bild: Buderus

Von Oventrop: „Regumaq X“-Stationen zur Trinkwarmwassererwärmung – Systembeispiel Hotel. Bild: Oventrop

Der Kompaktspeicher „Expressino“ von Paradigma mit direkt am Behälter befestigter Frischwasserstation ist für ein besonders begrenztes Platzangebot ausgelegt. Bild: Paradigma

Die Frischwasserstation „FWS“ von Junkers Bosch eignet sich für die Kombination mit verschiedenen Wärmeerzeugern. Bild: Junkers Bosch

„Friwara“-Stationen von Strawa übergeben die Energie erst kurz vor der Zapfstelle an das Trinkwasser. Bild: Strawa

 

Der formelhaften Aussage, unser Trinkwasser sei das „am besten geprüfte und überwachte Lebensmittel“ ist man eher überdrüssig. Doch wer sich in der Welt umschaut, kommt nicht umhin, den deutschen Wasserversorgern Respekt zu zollen. Deren Qualitätsanspruch stimmt in aller Regel durchaus! Dennoch: Trinkwasser ist keineswegs keimfrei, sondern enthält Organismen wie Legionellen, die sich vermehren können - insbesondere in Anlagen der Warmwasserbereitung und den Verteilnetzen. Eine bewährte Lösung zur Minderung des Legionellen-Risikos: Frischwassersysteme.

Trinkwasser in großen Speichern zu erwärmen und vorzuhalten ist beim Neubau oder bei der Modernisierung von Bestandsgebäuden aus Gründen der Hygiene im Grunde keine Option mehr: Das Risiko einer Verkeimung (Stichwort: Legionellen) ist einfach zu hoch. Als bewährtes Konzept zur Legionellen-Prophylaxe haben sich zwei grundsätzliche Forderungen bewährt:

  • Erwärmung des Trinkwassers im Durchfluss,
  • kurze Wege zur Zapfstelle.

Prinzipiell hat der Planer dazu diese technische Möglichkeiten: Die zentrale Warmwasserbereitung mittels Frischwasserstation im Keller oder die dezentrale Lösung mit Wohnungsstationen (kombinierte Bereitstellung von Heiz- und Trinkwarmwasser). Eine Hybrid-Lösung sind dezentrale Frischwasserstationen, ähnlich einer Wohnungsstation, aber ohne Heizkreis. Hinzu kommen elektrische Durchlauferhitzer in unmittelbarer Nähe zur Zapfstelle. Die traditionelle Gastherme in der Etagenwohnung soll nur der Vollständigkeit wegen erwähnt werden.

Was spricht für diese Lösungen?
Frischwasserstationen sind sehr flexibel – das ist von Vorteil, wenn die Wohnungen eines Gebäudes unterschiedlich groß sind und/oder es unterschiedliche Warmwasserbedarfe gibt. Darüber hinaus erleichtern sie die Einbindung von regenerativen Energieträgern in bestehende Warmwassernetze. Die Investitionskosten sind vergleichsweise niedrig.
Wohnungsstationen spielen dort ihre Stärken aus, wo besonders hohe Ansprüche an die Hygiene in der Trinkwassererwärmung gestellt werden und wenn es darum geht, die Heizungs- und Warmwasserversorgung in vielen gleichartigen Wohnungen zu modernisieren. Die Betriebskosten sind vergleichsweise niedrig.
Hybrid-Lösungen – dezentrale Frischwasserstation ähnlich einer Wohnungsstation – bieten eine Kombination der Vorteile.
Elektrische Durchlauferhitzer bieten sich beispielweise zur Versorgung weit entfernter Zapfstellen an. Das Stromverteilungsnetz muss entsprechend ausgebaut sein. Niedrigste Verteilverluste, aber der Energieträger Strom ist vergleichsweise teuer.
Eine allgemeine Aussage darüber, welches System am vorteilhaftesten ist, kann nicht getroffen werden – das muss der Planer am jeweiligen Objekt bewerten. Zudem kommt es auch auf die jeweiligen Prioritäten an. Neben den Vorgaben der Trinkwasserverordnung sind neben anderen diese Regelwerke zu beachten:

  • VDI 2072: Wärmeübergabestation mit Wasser-Wasser-Wärmeübertrager für Durchfluss-Trinkwassererwärmung/Raumwärmeversorgung,
  • DIN 1988 Teil 300: Technische Regeln für Trinkwasserinstallationen. Ermittlung der Rohrdurchmesser; Technische Regel des DVGW,
  • VDI 6003: Trinkwassererwärmungsanlagen. Komfortkriterien und Anforderungsstufen für Planung, Bewertung und Einsatz,
  • DVGW W 551: Trinkwassererwärmungs- und -leitungsanlagen. Technische Maßnahmen zur Verhinderung des Legionellenwachstums: Planung, Errichtung, Betrieb und Sanierung von Trinkwasserinstallationen,
  • VDI/DVGW 6023: Hygiene in Trinkwasser-Installationen. Anforderungen an Planung, Ausführung, Betrieb und Instandhaltung,
  • VDI 2067 Blatt 3: Wirtschaftlichkeit gebäudetechnischer Anlagen – Nutzenergiebedarf für die Trinkwassererwärmung.

Hygienische Frische
Im Folgenden stehen Frischwasserstationen (zentrale und dezentrale Systeme) im Mittelpunkt. Die Technik dazu ist recht einfach: Solche Stationen bestehen aus dem Wärmeübertrager (zumeist ein Plattenwärmeübertrager), einer Umwälzpumpe und einer Regelung. Wird an der Zapfstelle Warmwasser entnommen, lässt die Regelung die Pumpe anlaufen, die Heizwasser aus dem Pufferspeicher durch den Wärmeübertrager fördert. Das kalte Trinkwasser strömt im Gegenstrom durch den Wärmeübertrager und wird dabei erwärmt. Über die Regelung wird auch das gewünschte Temperaturniveau kontrolliert. Der klare Hygiene-Vorteil: Wasser wird nur erwärmt, wenn es gebraucht wird. Außerdem punktet die Frischwasserstation mit ihrer Größe: Sie benötigt wenig Platz.
Es besteht auch die Möglichkeit, das Trinkwasser in einem Rohrwärmeübertrager direkt im Pufferspeicher zu erwärmen. Derartige Anlagen kommen ohne zusätzliche Ladepumpe aus.
Besonders in Verbindung mit regenerativen Energiequellen wird die Frischwassertechnik nicht nur in größeren Objekten, sondern zunehmend auch in Ein- und Zweifamilienhäusern eingesetzt, weil dort größere Puffervolumen installiert werden. Für Objekte, in denen nicht regelmäßig Warmwasser benötigt wird, bietet diese Technik ebenfalls Vorteile.
Beispielsweise ergänzt auch Junkers Bosch sein Produktprogramm um die Frischwasserstation „FWS“ für Ein- und Zweifamilienhäuser: Die Station eignet sich für die Kombination mit verschiedenen Wärmeerzeugern (Solaranlagen, Wärmepumpen oder Festbrennstoffkessel). Sämtliche Bauteile sind in einem Gehäuse integriert. Die Frischwasserstation liefert bei einer Vorlauftemperatur von 60 °C und einer Warmwassertemperatur von 45 °C je Minute 25 l Warmwasser. Aufgrund der Größe des Plattenwärmeübertragers ist die Rücklauftemperatur zum Pufferspeicher niedrig. Im Zusammenspiel mit einer Solaranlage wirkt sich das günstig aus. Junkers montiert die Station steckerfertig vor, sodass auch der elektrische Anschluss vom Installateur erledigt werden kann.
Die „Regumaq X-30“ hat Oventrop ebenfalls für Ein- und Zweifamilienhäuser konzipiert. Abhängig von der Temperatur und dem Volumenstrom auf der Trinkwasserseite (Sekundärkreis) wird die Umwälzpumpe auf der Pufferseite (Primärkreis) drehzahlgeregelt. Aufgrund der turbulenten Strömungsführung im Wärmeübertrager werde ein guter Selbstreinigungseffekt erzielt und so eine Verschmutzung verhindert.

Durchschnittlich 40 Liter pro Tag und Person
Die Sorge, die Trinkwassererwärmung zu klein auszulegen, führe häufig zu einer Überdimensionierung der Anlage, beobachtet Kemper. Wie also sollte der Planer vorgehen? Der erste Schritt bei der Auswahl und Dimensionierung einer Trinkwarmwasserversorgung ist die Einschätzung des Verbrauchs (maximale gleichzeitige Auslastung in einer Wohnung; Gleichzeitigkeit der Wohneinheiten im Gebäude). Die ermittelten Daten lassen sich grafisch in sogenannten Wärmeschaubildern darstellen: Dabei wird die notwendige Wärmeenergie für die Trinkwassererwärmung kumuliert über einen Zeitraum von 24 h als Bedarfskennlinie aufgeführt.
Die Nachladeleistung der Wärmequelle und die gespeicherte Wärmemenge im Heizwasserspeicher stehen in Korrelation: Verringert sich das gespeicherte Volumen, muss die Nachladeleistung der Wärmequelle entsprechend erhöht werden und umgekehrt. In der Praxis muss der Fachplaner einen Kompromiss zwischen der Größe des Heizwasserspeichers und der Leistung der Wärmequelle finden. Eine zu gering gespeicherte Wärmemenge bedeutet eine zu hohe Taktung der Wärmequelle, welche sich nachteilig auf die Lebensdauer und den effizienten Betrieb der Wärmequelle auswirken kann. Wird hingegen die Nachladeleistung reduziert und die gespeicherte Wärmemenge vergrößert, erhöhen sich die Bereitschafsverluste und die Investitionskosten. Liegen keine genauen Angaben zum Objekt vor, kann der Planer auf tabellarische Richtwerte in Anlehnung an die VDI 2067 Blatt 12 zurückgreifen.
Als Faustformel kann gelten: Pro Person und Tag können für den Bedarf an Warmwasser rund 40 l angesetzt werden. Der tatsächliche Bedarf hängt allerdings stark von den Nutzungsgewohnheiten ab. Beim Passivhaus kann der Wärmebedarf für die Warmwasserbereitung sogar größer sein als der für die Beheizung. Für
solch unterschiedliche Bedarfe sind Frischwasserstationen besonders gut geeignet. Mit einer Zapfleistung von 27 bis 40 l in der Minute bei 60 °C Warmwassertemperatur deckt zum Beispiel die Frischwasserstation „Flow Fresh FF 27-3S“ von Junkers Bosch den Bedarf von bis zu 18 Wohnungen.
Genügt die Schüttleistung einer einzelnen Frischwarmwasserstation nicht, können mehrere Stationen in einer Kaskade verbunden werden. Das ist besonders für große Objekte wie Hotels interessant, die zu bestimmten Tageszeiten einen sehr hohen Bedarf an Warmwasser haben.
Zur Bedarfsdeckung hoher Volumen lassen sich bis zu vier „ThermoBox“-Module von Kemper zu einer Kaskade zusammenschalten. Damit könne der Bedarf bei kleinen Volumenströmen (z. B. eine Entnahmestelle) bis hin zu Spitzenvolumenströmen bei hoher Gleichzeitigkeit abgedeckt werden. Durch die Kaskadenschaltung werde über die komplette Bandbreite des Bedarfs eine hohe Regelgüte erreicht. Die notwendige Kommunikation der „ThermoBox“-Module untereinander erfolgt über ModBus. Der Anschluss an eine vorhandene Gebäudeleittechnik kann über das Modul „KTS ComLog“, ebenfalls über ModBus, vorgenommen werden. Auch die Oventrop-Frischwasserstationen „Regumaq“ können in solch einer Kaskadenschaltung betrieben werden.

Zentrale Frischwasserstationen im Keller
Paradigma offeriert mit dem Kompaktspeicher „Expressino“ einen Kombispeicher für Trinkwarmwasser und Heizung, der für ein besonders begrenztes Platzangebot ausgelegt ist und trotzdem ein moderates Speichervolumen von 286 l bietet. Die direkt am Behälter befestigte Frischwasserstation „FST-25“ stellt bis zu 25 l/min Trinkwarmwasser zur Verfügung. Mit seinen kompakten Maßen und dem geringen Leergewicht von 83 kg ist der „Expressino“ für die Verwendung in Dachheizzentralen oder an Orten mit eingeschränkter Aufstellfläche (geringe Raumhöhen, Dachschrägen, schräge Wände) ausgelegt.
Die Durchfluss-Systeme „ThermoDual-FLS Combi“ für 70, 135 und 175 kW Anschlusswert kommen von Danfoss. Sie sind komplett verrohrt und anschlussfertig verdrahtet. Montageort ist die Wand. Der „MicroPlate“-Wärmeübertrager übernimmt die Trinkwassererwärmung, sobald der Durchflusssensor einen Bedarf erkennt. „Bei bestimmungsgemäßem Betrieb können sich Legionellen in solchen Anlagen nicht vermehren und Legionellen-Prüfungen werden zuverlässig bestanden“, zeigt sich der Anbieter zuversichtlich.
Mit den Modellen aus der Serie „Logalux“ offeriert Buderus Frischwasserstationen mit Zapfraten von 10 bis 500 l/min. Das entspricht einem Warmwasserbedarf von einem Einfamilienhaus bis zu Mehrfamilienhäusern mit bis zu 160 Wohneinheiten. Sie können an der Wand befestigt werden oder sind direkt am Pufferspeicher angeordnet. Eine nachträgliche Kaskadierung ist möglich.
Was der Planer bei der Warmwassererwärmung im Keller unbedingt zu beachten hat: Die größten Verluste bei einer zentralen Warmwasserversorgungsanlage entstehen bei der Verteilung durch die Rohrleitungen. Diese Wärmeverluste können über das Jahr eine Größenordnung von 20 bis 300 % des Energiebedarfes für die eigentliche Warmwasserbereitung erreichen, schreibt Energie.Bayern in einem Ratgeber.

Hybridsysteme: Dezentrale Frischwasser-Wohnstationen
Dezentrale Warmwasserbereiter ermöglichen eine Kombination der Vorteile einer dezentralen Warmwasserversorgung (Abrechnungsvereinfachung, geringere Leitungsverluste etc.) mit den Vorteilen einer zentralen Wassererwärmung (Nutzung regenerativer Energiequellen). Diese Art der Warmwasserbereitung ist vor allem bei abschnittsweisen Wohnungssanierungen im Altbaubestand empfehlenswert, da außer der meist ohnehin vorhandenen Kaltwasserleitung lediglich Rohre für den Heizungsvor- und -rücklauf verlegt werden müssen. Warmwasserverteil- und Zirkulationsleitungen können entfallen. Die Abrechnung des Warmwasserverbrauches erfolgt über den Wärmezähler der Heizungsanlage und über das verbrauchte Kaltwasser.
„Friwara“-Stationen von Strawa Wärmetechnik übergeben die Energie erst kurz vor der Zapfstelle an das Trinkwasser. Ein Durchflusssensor erkennt bei einem Zapfvorgang den Warmwasserbedarf. Über den Regler gesteuert wird sofort die äquivalente Wassermenge im Heizkreis bereitgestellt. Damit werde die eingestellte Warmwassertemperatur über den gesamten Zapfvorgang konstant gehalten, auch wenn sich die Zapfmenge durch Zu- und Abschalten einzelner Zapfstellen (Lastenänderung) ändert, verspricht Anbieter Strawa. Auch schwankende Vorlauftemperaturen würden ausgeglichen.

Überprüfungspflicht gemäß Trinkwasserverordnung
Für vermietete Wohngebäude mit Großanlagen zur Trinkwassererwärmung besteht nach Trinkwasserverordnung eine Untersuchungspflicht auf Legionellen. Als Großanlagen gelten Anlagen mit Speicher-Trinkwassererwärmern größer 400 l Inhalt oder einem Rohrleitungsinhalt über 3 l in mindestens einer Rohrleitung vom Austritt des Trinkwarmwasserbereiters bis zur entferntesten Entnahmestelle. Was bedeutet das für die beschriebenen Frischwasser-Systeme zur Trinkwarmwasserbereitung?
In der Regel nicht betroffen sind Anlagen in Ein- und Zweifamilienhäusern.
Für dezentrale Frischwasserstationen entfällt bei geschickter Rohrleitungsführung die Untersuchungspflicht.
Für zentrale Frischwasserstationen im Keller greift in aller Regel nur die 3-l-Grenze. Aber auch hier kann bei geschickter Rohrleitungsführung die Untersuchungspflicht umgangen werden.

Fazit
Das gewachsene Risiko durch Legionellen verändert nachhaltig die Art und Weise, wie im Neubau und auch bei der Modernisierung im Bestand Trinkwarmwasser bereitet und verteilt wird. Die zentrale Bevorratung großer Mengen an Trinkwarmwasser ist im Grunde keine Option mehr, zentrale oder dezentrale Frischwasserstationen sind neben dezentralen Wohnungsstationen heute quasi zur Standardlösung geworden.

Autor: Hans-Jürgen Bittermann, freier Journalist mit Pressebüro

 


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