Hocheffizienzpumpen für Trinkwarmwasser-ZirkulationsanlagenSicherheit und Komfort bei geringem Stromverbrauch

 

Nach der EU-weit einheitlichen Trinkwasserverordnung müssen nicht nur die Wasserversorger, sondern auch die Anlageneigentümer dafür haften, dass aus jeder Zapfstelle nur Wasser in einwandfreier Qualität entnommen werden kann. Für die Fachunternehmen bedeutet dies, dass sie als Beauftragte des Anlageneigentümers für eine hygienisch einwandfreie Planung, Installation und Wartung verantwortlich sind. Damit die Wasserqualität nicht durch Mängel in der Hausanlage verschlechtert wird, ist das vom Wasserversorger gelieferte Trinkwasser wirkungsvoll vor Verschmutzungen und Verkeimungen zu schützen.
Für den Menschen sind in diesem Zusammenhang besonders die Legionella-Erreger gefährlich. Diese Erreger der 1976 in den USA entdeckten Legionärskrankheit lieben warmes, möglichst stagnierendes Wasser. Bei Temperaturen zwischen 30 und 45°C vermehren sie sich explosionsartig. Nicht fachgerecht bemessene oder betriebene Warmwassersysteme bieten dem Erreger ideale Lebensbedingungen. Darum gilt: Stagnation und zu geringe Wassertemperaturen müssen in Trinkwarmwasseranlagen unbedingt vermieden werden.

PLANUNG VON TRINKWARMWASSERZIRKULATIONSANLAGEN
Die Planung von Trinkwarmwasser-Zirkulationsanlagen erfolgt auf Grundlage der DIN 1988, den DVGW-Arbeitsblättern W 551 bis W 553 und der VDI-Richtlinie 6023 (Hygiene in Trinkwasser-Installationen - Anforderungen an Planung, Ausführung, Betrieb und Instandhaltung). Nach der sogenannten "Drei-Liter-Regel" werden grundsätzlich dann Zirkulationsleitungen eingeplant, wenn der Inhalt der Rohrleitung zwischen Warmwasserbereiter und Zapfstelle größer als 3 l ist, um Stagnation zu vermeiden. Im umgekehrten Fall dürfen innerhalb von Zirkulationsanlagen bei der Etagen- oder Wohnungsanbindung Teilabschnitte ohne Zirkulation verlegt werden, wenn der Wasserinhalt in diesem Anlagenteil ebenfalls weniger als 3 l beträgt. 
Hierzu ein Beispiel: In einem Mehrfamilienhaus endet die Zirkulation im letzten Vollgeschoss. Eine im Dachgeschoss befindliche Wohnung wird über eine Teilstrecke ohne Zirkulation erschlossen. Die Anbindung erfolgt über eine 5 m lange DN-20-Rohrleitung, die bei einem Wasserinhalt von 0,314 l/m insgesamt 1,57 l Wasser fasst. Küche, Waschtisch, Dusche und Badewanne sind mit einer Rohrstrecke von 5,8 m Länge in DN 12 (0,133 l/m Wasserinhalt) installiert. Daraus ergeben sich nochmals 0,77 l. Insgesamt beträgt der Inhalt der Wohnungsanbindung 2,34 l und liegt damit unter dem maximal zulässigen Wert von 3 l.
Dieser Mengenbegrenzung liegen hygienische Anforderungen zugrunde. Zusätzlich sollten aber die Komfortansprüche der Nutzer berücksichtigt werden. Hier macht eine durchgängige Zirkulation Sinn, weil eine unzureichende Warmwasserversorgung beispielsweise Mieter zur Kürzung der Miete berechtigt. Als Standard gilt, dass fließendes Trinkwarmwasser nach zehn Sekunden mit einer Temperatur von 45°C zur Verfügung steht, wobei bis dahin nicht mehr als 5 l Wasser abgezapft worden sein dürfen. Mit der Einhaltung der "Drei-Liter-Regel" und nach EnEV gedämmten Rohrleitungen können diese Forderungen sicher und komfortabel erfüllt werden. Denn die Austrittstemperatur aus dem Warmwasserbereiter sollte 60°C betragen. Innerhalb des Netzes darf die Temperatur um maximal 5 K absinken. Das bedeutet, dass in allen Teilen der Trinkwarmwasseranlage dauerhaft eine Temperatur von mindestens 55°C herrscht.

Die "Wilo-Stratos-Z"-Hocheffizienzpumpe wurde eigens für den Einsatz in Trinkwarmwasserzirkulationssystemen konzipiert. Durch ihre bedarfsgerechte Pumpenregelung lassen sich im Vergleich zu ungeregelten Pumpen erhebliche Stromeinsparungen erzielen.

Diese hohen Temperaturen dienen in erster Linie der Legionellenprophylaxe, da so die Vermehrung und Ausbreitung der Erreger unterbunden werden kann. Zusätzlich ist die thermische Desinfektion eine besonders wirkungsvolle Maßnahme, um Trinkwarmwasseranlagen vor Legionellenbefall zu schützen. Bei Wassertemperaturen über 70°C wird eine schnelle Inaktivierung der Legionellen erreicht. Deshalb sollte in bestimmten zeitlichen Intervallen eine thermische Desinfektion des Trinkwarmwassererwärmers und des Rohrleitungsnetzes durchgeführt werden.

ZIRKULATIONSPUMPEN IN TRINKWARMWASSERANLAGEN
Eine besondere Funktion kommt in Trinkwarmwasseranlagen der Zirkulationspumpe zu. Ihr zuverlässiger Betrieb gewährleistet den Komfort, da sie dafür sorgt, dass an allen Zapfstellen jederzeit warmes Wasser ansteht und gleichzeitig durch die erzeugte Zirkulation die Trinkwasserhygiene sichert.

Die "Wilo-Stratos ECO-Z" bietet einen Förderstrom von bis zu 2,5 m³ oder eine Förderhöhe von 5 m. Für den Einsatz im Trinkwasserbereich ist sie mit einem Pumpengehäuse aus Rotguss ausgestattet.

Konventionelle Heizungspumpen sind für diesen Einsatzzweck ungeeignet und dürfen nicht in Trinkwarmwasseranlagen eingebaut werden, da sie ausschließlich für Heizungs- und Industriewässer ausgelegt sind. Bei Zirkulationspumpen hingegen müssen alle medienberührten Teile wie Lager oder das Pumpengehäuse für Trinkwasser geeignet sein. Kunststoffteile wie Dichtungen und Laufräder müssen u.a. den KTW-Empfehlungen und den Anforderungen des DVGW-Arbeitsblattes W 270 entsprechen. Deshalb bietet der Dortmunder Pumpenspezialist Wilo verschiedene Baureihen von Zirkulationspumpen an, die speziell für den Einsatz in Trinkwarmwasseranlagen konzipiert wurden. Sie erfüllen alle Anforderungen der einschlägigen Normen und Regelwerke und tragen damit den Ansprüchen hinsichtlich Hygiene und Korrosionsbeständigkeit Rechnung.

AUSLEGUNG VON ZIRKULATIONSPUMPEN
Eine exakte Auslegung der Pumpe, die sich am tatsächlichen Bedarf der Anlage orientiert, ist auch in Trinkwarmwasseranlagen unerlässlich. Nur so ist sichergestellt, dass Ventilgeräusche verhindert, Fließerosion vermieden und der Stromverbrauch der Pumpe sowie der Energieverbrauch des Warmwassererzeugers reduziert werden kann. Zur Auslegung der Zirkulationspumpe wird durch die Berechnung von Förderhöhe und Förderstrom der Betriebspunkt der Pumpe bzw. des Rohrsystems ermittelt. Die Zahl der Zapfstellen ist dabei nicht relevant, denn die Zirkulation muss vor allem im geschlossenen System gewährleistet sein, d.h. wenn kein Wasser entnommen wird. Wird eine Zapfstelle geöffnet, übernimmt das vom Warmwassererzeuger zur Verbrauchsstelle strömende Wasser ganz oder teilweise die Aufgabe der Zirkulation.
Die Förderhöhe errechnet sich aus folgender Formel:

Dabei gibt der R-Wert den Druckabfall pro Meter Rohrleitung an, l beschreibt die Länge des ungünstigsten Stranges der Warmwasserversorgung und bei ZF handelt es sich um einen Zuschlagsfaktor für Formstücke, Armaturen und Strangregulierventile. Die Förderhöhe der Pumpe sollte so niedrig eingestellt werden, wie zur einwandfreien Versorgung erforderlich ist.

Innerhalb einer Zirkulationsanlage dürfen Teilabschnitte ohne Zirkulation (im Bild durch rote Pfeile gekennzeichnet) vorgesehen werden, wenn der Wasserinhalt in diesem Anlagenteil weniger als 3 l beträgt.

Bei der Berechnung des Volumenstroms ist auch die Dämmung des Rohrnetzes zu berücksichtigen. Denn in ungedämmten oder nur schlecht gedämmten Zirkulationsleitungen muss eine größere Wassermenge umgewälzt werden als in gut gedämmten Rohren, damit die Wassertemperatur in keinem Anlagenteil unter 55°C absinkt.
Hier gilt die Formel:

Der spezifische Volumenstrom zur Pumpenauslegung (Q_PU) und Voreinstellung der Strangregulierventile errechnet sich aus der Länge der Versorgungsleitungen der Trinkwarmwasseranlage (l) und dem spezifischen Wärmebedarf je Meter Warmwasserleitung bei dem jeweils zulässigen Temperaturabfall .

MIT HOCHEFFIZIENZPUMPEN STROM SPAREN
Ein weiterer wesentlicher Aspekt bei der Auswahl von Zirkulationspumpen ist ihr Stromverbrauch, denn sie sind "Dauerläufer", die das ganze Jahr über in Betrieb sind, um die Zirkulation aufrecht zu halten. Ungeregelte Pumpen verbrauchen dabei besonders viel Strom, da sie stets mit voller Leistung laufen. Sie treiben dadurch die Kosten für den Betreiber bzw. Nutzer der Anlage in die Höhe. Als Alternative bieten sich moderne Hocheffizienzpumpen an, mit denen die Betriebskosten niedrig gehalten werden können. Die elektronisch geregelten Nassläuferpumpen mit Frequenzumformern basieren auf sogenannten elektronisch kommutierten Motoren (ECM) und bieten mehr als eine Verdoppelung des Wirkungsgrades im Vergleich zu elektronisch geregelten Pumpen mit herkömmlichen Antrieben. Durch die automatische Anpassung der Pumpenleistung an die wechselnden Betriebszustände der Trinkwarmwasseranlage reduzieren sich die Stromkosten im Vergleich zu ungeregelten Standardpumpen erheblich.

Als Standard gilt, dass fließendes Trinkwarmwasser nach zehn Sekunden mit einer Temperatur von 45°C zur Verfügung steht…

Vor diesem Hintergrund bietet Wilo auch für die Trinkwarmwasser-Zirkulation Hocheffizienzpumpen an. Die Baureihe "Stratos-Z" zeichnet sich nicht nur durch eine besonders stromsparende Motorentechnologie aus, sondern verfügt zusätzlich über ein korrosionsbeständiges Pumpengehäuse aus Rotguss. Die Pumpen leisten einen maximalen Förderstrom von 47 m³/h oder eine Förderhöhe von bis zu 12 m und werden in größeren Zirkulationsanlagen wie z.B. in Krankenhäusern, Hotels oder Mehrfamilienhäusern eingesetzt.
Die aus dem Einsatz von Hocheffizienzpumpen resultierenden Einsparpotenziale belegt beispielsweise eine Untersuchung der Fachhochschule Braunschweig/Wolfenbüttel. Im Rahmen eines wissenschaftlich begleiteten Pilotprojekts konnten im Maritim Airport Hotel Hannover durch den einfachen Austausch einer über zehn Jahre alten ungeregelten "Wilo-Z"-Pumpe gegen eine moderne "Wilo-Stratos-Z" eine Reduzierung der Stromkosten für die Trinkwarmwasserzirkulation um 58 % nachgewiesen werden. Im Vergleich zum ungeregelten Modell verbrauchte die Hocheffizienzpumpe pro Jahr 400 kWh weniger Strom. In Abhängigkeit vom Strompreis bringt diese Stromeinsparung eine jährliche Ersparnis von bis zu 80 Euro. Dieses Beispiel verdeutlicht, dass sich gerade bei größeren Objekten mit mehreren Zirkulationspumpen durch den Einsatz von Hocheffizienzpumpen erhebliche Kosteneinsparungen erzielen lassen.

Umwälzpumpe mit Schwerkraftbremse (SB) und mit Schwerkraftbremse und Luftschleuse (SB-LS).

Die "kleine Schwester" der "Stratos-Z" ist die "Stratos ECO-Z". Mit den Pumpen dieser Baureihe lässt sich ein Förderstrom von bis zu 2,5 m3/h bzw. eine maximale Förderhöhe von 5 m realisieren. Damit kann sie in Ein- und Mehrfamilienhäusern ebenso eingesetzt werden wie in entsprechend dimensionierten Zirkulationskreisen in größeren Objekten. Sie verfügt ebenfalls über ein Pumpengehäuse aus Rotguss.
Mit den Hocheffizienzpumpen aus dem "Stratos ECO"-Programm können die Stromkosten für den Pumpenbetrieb um bis zu 80% im Vergleich zu ungeregelten Standardpumpen gesenkt werden. Der EC-Motor verfügt zudem über ein dreimal höheres Anlaufdrehmoment. Durch die äußerst geringe Leistungsaufnahme von nur 5,8 W können weitere Stromeinsparungen erreicht werden. Um die Wärmeverluste am Pumpengehäuse zu minimieren, sind die Pumpen serienmäßig mit Wärmedämmschalen ausgestattet. Zusätzlich hat Wilo mit der "Stratos ECO-Z-BMS" eine Zirkulationspumpe mit Schnittstellen zur Gebäudeautomation im Programm. Sie kann über die Gebäudeautomation extern ein- und ausgeschaltet werden, bei Bedarf lässt sie sich aber auch lokal durch den roten Knopf bedienen. Außerdem kann eine Sammelstörmeldung gesendet werden.

NEUE ZIRKULATIONSPUMPE FÜR DAS EINFAMILIENHAUS
Für kleinere Warmwasseranlagen wie beispielsweise in Einfamilienhäusern steht seit Kurzem die "Wilo-Star-Z NOVA" zur Verfügung. Sie bietet mit einem Laufrad aus Edelstahl ein Maximum an Langlebigkeit und Hygiene. Zudem weist die neue Trinkwasserzirkulationspumpe durch ihre besonders energieeffiziente EC-Motortechnologie mit einer Leistungsaufnahme von nur 2-4,5 W auch bei Dauerbetrieb einen sehr geringen Stromverbrauch auf. Die jährlichen Stromkosten liegen lediglich bei rund acht Euro. Gleichzeitig reduziert die geringe Leistungsaufnahme auch die Betriebstemperatur des Motors und damit der gesamten Pumpe deutlich. Hierdurch hat die "Wilo-Star-Z NOVA" ein besonders breites Einsatzspektrum auch bei kalkhaltigem Wasser, sie kann bei Wasserhärten bis zu 20° dH verwendet werden.

FAZIT
In einer fachgerecht geplanten Zirkulationsanlage sind die Zirkulationspumpen die Garanten für Komfort und Hygiene. Angesichts steigender Energiepreise sollte bei ihrer Auswahl ein möglichst geringer Stromverbrauch im Vordergrund stehen. Die moderne Pumpentechnologie bietet Planern und Installateuren bedarfsgerechte Lösungen, mit denen jeder Einsatzfall abgedeckt werden kann.

Text und Bilder: Wilo SE, Dortmund

www.wilo.de

 

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"WILO-BRAIN"-SEMINARE ZUR TRINKWARMWASSERZIRKULATION
Seit 2004 werden die bei Planern und Fachhandwerkern gleichermaßen geschätzten "Wilo-Brain"-Seminare auch zum Thema "Optimierung von Trinkwarmwasser-Zirkulationsanlagen" angeboten. Dabei erhalten die Sanitärprofis theoretische und praktische Unterstützung in den Servicebereichen Pumpe und Regelung, Hydraulik, Druckhaltung, Entlüftung und Wartung. Darüber hinaus können sie ihren Wissensstand in Sachen Trinkwasserhygiene auf den neuesten Stand bringen.
Alle Seminar-Teilnehmer erhalten eine umfangreiche Arbeitsmappe mit der Wilo-Brain-Systemcheckliste TWW, einer CD mit Animationen zu Anlagenfunktionen, einer Aufsatz- und Musterbriefsammlung, "Tipps und Tricks" sowie weiteren Unterlagen zur Anlagenwartung.
Informationen über Termine, Seminare und individuelle Vor-Ort-Termine zum Beispiel für Innungen unter www.wilo.de oder über die Wilo-Brain-Zentrale, Nortkirchenstraße 100, 44263 Dortmund, Telefon: 0231 4102-76 03, Fax: 0231 4102-76 02, E-Mail: brain@wilo.com.

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TIPPS UND TRICKS FÜR DIE TRINKWARMWASSERZIRKULATION
Hydraulischer Abgleich
Für einen korrekten Mengendurchfluss in den Zirkulationsleitungen ist der hydraulische Abgleich der einzelnen Stränge erforderlich. Zu große Umwälzmengen in den Zirkulationsleitungen kosten Energie und erfordern eine Pumpe, die größer ausgelegt ist als nötig. Hier werden Wassermengenregler und Strangregulierventile als Durchflussbegrenzer eingesetzt. Überströmventile dürfen aufgrund eines möglichen Stillstands des Wassers und der damit verbundenen Legionellengefahr nicht in Trinkwarmwasseranlagen eingebaut werden. Durchflussbegrenzer mit Differenzdruckregler prüfen den Druck vor und nach dem eigenen Ventilsitz und halten den Druckabfall konstant. Ist der Druckabfall konstant, so gilt dies auch für die Durchflussmenge. Ein Wassermengenregler hält die Wassermenge im Zirkulationsstrang konstant, wobei Volumenstrom und Fließgeschwindigkeit auch unter Teillast begrenzt sind. Ein Strangregulierventil hingegen begrenzt Volumenstrom und Differenzdruck nur bei Volllast. Da es in der Vergangenheit in älteren Installationen mit Fließgeschwindigkeiten von mehr als 0,5 m/sec zu Rohrbrüchen an Rohrübergängen und Formstücken gekommen ist, hier der Tipp, speziell bei alten Kupferleitungen die maximale Fließgeschwindigkeit durch Wassermengenregler (WM) auf 0,5 m/sec zu begrenzen.

Schwerkraftbremse schützt die Zirkulationspumpe
Bei der Installation von Zirkulationspumpen sollte generell eine Schwerkraftbremse eingeplant werden. Sie schützt die Pumpe vor Schäden und verhindert ihren vorzeitigen Ausfall. Die Schwerkraftbremse (SB) gewährleistet die richtige Wasserströmung beim Zapfvorgang von Trinkwarmwasser und wird meist direkt an der Zirkulationspumpe eingebaut. In größeren Anlagen können auch Rückflussverhinderer in jede Steigleitung eingebaut werden. In beiden Fällen wird bei ausgeschalteter Pumpe eine Schwerkraftzirkulation und damit eine falsche Durchströmung der Pumpe entgegen der Drehrichtung verhindert. Bei der Montage der Schwerkraftbremse ist darauf zu achten, dass diese unterhalb der Pumpe oder mit Luftschleuse (SB-LS) auf der Pumpen-Druckseite installiert wird. Gasausscheidungen können sich so nicht zwischen Pumpe und Armatur setzen und Störungen verursachen.

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DRUCKERHÖHUNGSANLAGEN - THEMA FACHPLANER-TEIL
Druckerhöhungsanlagen werden beispielsweise dann eingesetzt, wenn der vom Wasserversorger bereitgestellte Druck nicht ausreicht, um das Trinkwassersystem eines Objekts zu versorgen. Dabei kommt es Planern, Investoren und Betreibern insbesondere auf einen energiesparenden, bedarfsgerechten Betrieb sowie Langlebigkeit und Zuverlässigkeit an. Was bei der Planung zu beachten ist, erläutert der Beitrag im IKZ-FACHPLANER-Teil dieser Ausgabe.