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Thema: Frischwasserstationen

 

Bedingt durch die Hygieneanforderungen an Trinkwarmwasser sollen Behälter für deren Erwärmung möglichst klein gehalten werden. Damit soll erreicht werden, dass sich der Behälterinhalt möglichst oft erneuert. Mit dieser Maßnahme beugt man einer Vermehrung von Legionellen oder anderen Krankheitserregern vor. Frischwasserstationen sind bei Anlagen mit Pufferspeichern von besonderer Bedeutung. Einerseits muss der Pufferspeicher eine gewisse Größe besitzen, um möglichst viel Wärme aufnehmen zu können, andererseits darf es sich bei dem Puffermedium nicht um Trinkwasser handeln. Daraus ergibt sich die Notwendigkeit, Trinkwarmwasser möglichst im Durchlaufsystem unmittelbar vor dem Verbrauch zu erwärmen, damit zu jedem Zeitpunkt frisches und sauberes sowie hygienisch unbedenkliches Wasser aus der Entnahmestelle fließt.

Kleine Wohneinheiten
Bei Kleinanlagen wie in Ein- und Zweifamilienhäusern kann die „Hygieneverbesserung“ des Trinkwarmwassers durch den Einbau eines Rohrwärmeübertragers, im meist im Keller stehenden Pufferspeicher, erfolgen. Das Fassungsvermögen der Rohrschlangen beträgt nur einen Bruchteil eines Pufferspeichers (500-1000 l) bzw. eines Warmwasserspeichers (150-500 l). Im Stillstand nimmt das Trinkwasser die Temperatur des Speicherwassers an, die bei solarthermischen Anlagen mehr als 80°C betragen kann. Wird Warmwasser gezapft, strömt Kaltwasser durch den Rohrwärme­übertrager. Dessen große Oberfläche überträgt die Wärme auf das Trinkwasser, das so im Durchlaufprinzip erwärmt wird.
Im eigentlichen Sinne sind derartige Lösungen jedoch keine Frischwasserstationen, sondern als Hygienespeicher zu bezeichnen. Sie ermöglichen zwar einen schnellen Wechsel des Wassers aus dem Rohrwärmeübertrager, haben jedoch noch immer ein Volumen von 60 bis 80 l. Damit das Warmwasser möglichst nahe an die Auslaufstellen herangebracht wird, ist ein Zirkulationssys­tem sinnvoll.
Bei weit verzweigten Anlagen wie in Mehrfamilienhäusern bilden die Zirkulationssysteme größere Wasserinhalte, deren Temperaturen auf dem „Zirkulationsweg“ abkühlen und das Wachstum von Krankheitserregern fördern können. Daher muss das Trinkwasser auf mindestens 60°C erwärmt werden. Bei Wiedereintritt über die Zirkulationsleitung darf es nicht unter 55°C abgekühlt sein. Ein hydraulischer Abgleich des Trinkwarmwassernetzes ist daher notwendig.

Frischwasserstationen
Frischwasserstationen finden als zentrale oder dezentrale Trinkwassererwärmung Anwendung.

  • Durch ihre geringe Größe können sie bei Platzmangel statt eines Trinkwarmwasserspeichers, z.B. in einer Wohnung, eingesetzt werden.
  • Bei hoher Pufferspeichertemperatur, z.B. in Anlagen mit thermischer Solaranlage, kann durch den Einbau einer Frischwasserstation die Warmwasserauslauftemperatur zentral auf mindestens 60°C eingestellt werden.
  • Frischwasserstationen erhöhen die Effizienz einer Solaranlage, wenn deren niedrige Rücklauftemperaturen den Pufferspeicher besser kühlen bzw. dessen Schichtenbildung verbessern.
  • Das Aufheizen großer Trinkwassermengen zur Warmwasserbereitstellung kann entfallen.
  • Die Trinkwasserhygiene wird wesentlich verbessert.
  • Frischwasserstationen können auch in Verbindung mit Wärmepumpen eingesetzt werden.

Eine Frischwasserstation kann neben dem Pufferspeicher oder unmittelbar vor den Verbrauchsräumen in den unterschiedlichen Stockwerken eingebaut werden. Damit sind die Wege des Warmwassers sehr kurz.
Je nach Ausführung bestehen die Frischwasserstationen aus einem Kleinstbehälter mit geringem Inhalt (unter 5 l), in dem Hochleistungs-Lamellenrohrwärmeübertrager eingebaut sind, oder einem Plattenwärmeübertrager. Die Trinkwasserstationen besitzen je einen Anschluss für einen Heizungsvorlauf (VL), Heizungsrücklauf (RL), einen Trink-Kaltwasseranschluss (KW) und einen Trink-Warmwasseranschluss (WW). Die in dem Plattenwärmeübertrager eingesetzten Platten trennen die hydraulischen Systeme des Heizungswassers vom Trinkwasser. Mit der Anzahl der Platten steigt die mögliche Wärmetauscherleis­tung an. Das jeweilige Volumen zwischen den Metallplatten liegt unter 0,5 l.
Zwischen den wabenähnlichen Zwischenelementen, die in geringen Abständen von 1-3 mm übereinander geschweißt sind, fließen die Systemströme (Heizung/Trinkwasser) getrennt aneinander vorbei. Die großen Oberflächen der Metallplatten übertragen die Wärme des Primärkreislaufes (Heizung, VL z.B. 75°C) auf den kalten Sekundärkreis bzw. das Trinkwasser (z.B. 12°C bei Eintritt). Hierbei kühlt sich das Heizungswasser auf z.B. 60°C ab und das Trinkwasser erwärmt sich z.B. auf 60°C. Das Warmwasser kann jedoch nie auf die Temperatur des Heizungsvorlaufes erwärmt werden. Die Leistung der Wärmeübertrager und die regeltechnischen Maßnahmen sind der Wärmeleistung der heizungstechnischen Anlagen bzw. deren Vorlauftemperaturen und den erforderlichen Warmwassertemperaturen und Volumenströmen entsprechend auszulegen. Je nach Gesamtkonzeption und verwendeter Regeltechnik wird am Pufferspeicher im Einfamilienhaus eine oder bei jedem Verbraucher in einem Mehrfamilienhaus je eine eigene Frischwasserstation mit Heizungspumpen und Regelung eingebaut.
Der Platzbedarf entspricht etwa dem eines normalen Gas-Wandgerätes: Höhe ca. 70 cm, Breite ca. 45 cm, Tiefe ca. 20 bis 35 cm.
An die Frischwasserstation sind der Primärkreis (2, Heizkreis) und der Sekundärkreis (3, Frischwasser) anzuschließen. Für die Regelung (4), die Umwälzpumpe (1 und A) und die Zirkulationspumpe (D) ist ein Stromanschluss erforderlich. Bei verzweigten Warmwasserleitungssystemen kann der Einbau eines Warmwasserzirkulationsystems (D) erforderlich werden. Hierbei ist durch den Einbau eines – oder je nach Anlage mehrerer – Rückflussverhinderers (F) sicherzustellen, dass kein Warmwasser über die Frischwasserzuleitung in die Kaltwasserleitung gelangen kann.
Bei mehreren Abnehmern ist im Primärkreis zur Erfassung des Wärmeverbrauches eine elektronische Messeinrichtung (B) einzubauen. Diese berechnet aus dem Durchlaufvolumen des Heizungswassers, dessen Vor- und Rücklauftemperatur den Wärmeverbrauch.

Regelungsvarianten
Die Frischwasserregelung erfasst die Warmwassertemperatur des Sekundärkreises, die Vorlauftemperatur des Primärkreises und bei größeren Anlagen die Temperatur des Pufferspeichers. Um Temperaturschwankungen des Trinkwarmwassers bei unterschiedlichen Zapfmengen zu vermeiden, wird die Drehzahl bzw. das Umlaufvolumen der Umlaufpumpen entsprechend der Vorlauftemperatur des Primärkreises gesteuert.
Je nach Erfordernis wird nach Dauerbereitstellung, Zeitsteuerung und Bedarfsregelung unterschieden.

  • Bei der Dauerbereitstellung wird der Wärmeübertrager der Frischwasserstation ständig auf der eingestellten Temperatur, z.B. 60°C gehalten. Der Primärkreis bzw. dessen Pumpe bleibt eingeschaltet. So ist zu jedem Zeitpunkt das Entnehmen von warmem Frischwasser möglich.
  • Bei der Zeitsteuerung wird die Anlage zu vorgegebenen Zeiten, z.B. morgens, mittags und abends, eingeschaltet. Die Primärkreispumpe wird nur zu den Schaltzeiten eingeschaltet. Trinkwarmwasser steht dann nur in den vorgegebenen Schaltzeiten zur Verfügung.
  • Bei der Bedarfsregelung kann mithilfe eines Relais-Schalters oder Wasserdruckschalters die Frischwasserstation aktiviert werden. Die Primärkreispumpe schaltet sich bei der Entnahme von Trinkwarmwasser ein. Das Erwärmen des Frischwassers wird hier jedoch um die Reaktionszeit des Umlaufkreises verzögert, was zu einer Wartezeit führt, bis die gewünschte Trinkwarmwassertemperatur tatsächlich am Ventil ausläuft.

Je nach Schaltung bzw. Regelung wird durch die Vermeidung von Stillstandsverlusten Energie ohne großen Komfortverlust eingespart. Die Auslegung der Anlage sollte vom Systemhersteller entsprechend der Anlagenausführung konzipiert bzw. berechnet und ausgelegt werden.

 


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