Energiesparpotenziale im Anlagenbetrieb heben

Bei der Erwärmung von Trinkwasser können 5 °C kühlere Mitteltemperaturen die Wärmeverluste um bis zu 13 % senken. Dabei müssen weitgehende Keimfreiheit garantiert und Legionellen-Bildung ausgeschlossen sein. Ein Forschungsprojekt unter der Leitung der Technischen Universität Dresden will dies mit umfangreichen Messungen und Probenahmen nachweisen.

Neubau und Sanierung im Gebäudebestand führen zu einem sinkenden Energiebedarf für die Raumheizung. Damit steigt der prozentuale Anteil der Trinkwassererwärmung (TWE) eines Gebäudes jedoch an. Dessen Wärmeverluste zu senken, ist deshalb besonders wichtig. Dies gilt für Wohngebäude und Nichtwohngebäude gleichermaßen. Das Problem: Bei Konzepten der zentralen TWE ist die Vorlauftemperatur des Heizungssystems von den allgemein anerkannten Regeln der Technik zur Trinkwasserhygiene vorgegeben. Die Spezies Legionella pneumophila, der Auslöser der Legionärskrankheit und des Pontiac-Fiebers, darf sich nicht ausbreiten. Keimfreiheit ist zu garantieren.
Seit November 2011 sind Legionellen-Untersuchungen für Großanlagen, also für Warmwasserboiler mit mehr als 400 l Inhalt, vorgeschrieben. Im Betrieb erfolgt mitunter die sogenannte Legionellen­schaltung. Dabei wird regelmäßig, zum Beispiel einmal pro Tag, das Wasser auf mehr als 60 °C aufgeheizt. Der Nutzen dieser thermischen Desinfektion ist jedoch umstritten. So hält das Umweltbundesamt derartige Anlagen nicht für geeignet, eine Konzentrationsminderung der Legionellen sicherzustellen. Grundsätzlich sei zwischen dem Verhindern des Wachstums und dem Abtöten bereits vorhandener Bakterien zu unterscheiden: Während sie sich bei Temperaturen von 55 bis 60 °C zwar nicht weiter ausbreiten, überleben sie in Umgebungen von bis zu 70 °C.
Der Deutsche Verein des Gas- und Wasserfaches e. V. (DVGW) stellte zudem fest, dass die Legionellenschaltung durch die hohe Belastung der Leitungssysteme zu Materialschäden führen kann. Aus energetischer Sicht ist klar: Diese Maßnahmen haben hohe Systemtemperaturen auf der Trinkwarmwasserseite zur Folge. Sie verbrauchen viel Energie.
Angesichts der Energie- und Hygiene-Anforderungen stellten sich die Wissenschaftler und Praktiker des Forschungsverbunds „Energieeffizienz und Hygiene in der Trinkwasser-Installation (EE+HYG@TWI)“ die Frage, wie Hygienesicherheit und Energiesparen zusammen funktioniert. Maßnahmen wie der Hydraulische Abgleich und die Wärmedämmung der Rohrleitungen können den Energiebedarf für die Trinkwassererwärmung und -zirkulation deutlich senken. Für die Energieeffizienz ist das Temperaturniveau aber viel entscheidender. Allein durch Senken der Mitteltemperatur um 5 Kelvin lassen sich die Wärmeverluste im Bereich der Hausinstallation um 10 bis 13 % reduzieren. In der Fern- und Nahwärmeversorgung sinken die anteiligen Netzverluste des Wärmetransportes etwa in der gleichen Größenordnung. Hinzu kommen zum Beispiel bei Anlagen der Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) mit Dampfturbinen Effekte der Erhöhung der Stromerzeugung um bis zu 6 %. Die Leistungszahl von Wärmepumpen zur Trinkwassererwärmung kann um 20 % und die Effizienz der Solarthermie im Mittel um 0,5 bis 2 % pro Kelvin gesteigert werden.
Das Verbundprojekt soll nachweisen, dass solche Ener­giesparpotenziale im Anlagenbetrieb auch realistisch zu erzielen sind. Unter anderem durch die thermohydraulische und hygienische Untersuchung an rund 100 bundesweit verteilten Trinkwasser-Installationen und deren Vergleich mit Ergebnissen von verpflichtenden Legionellen-Untersuchungen. Verschiedene Erzeugertechnologien sollen bewertet und neue Formen des adaptiven thermohydraulischen Abgleichs von Zirkulationssystemen erprobt werden. Dadurch lässt sich das Energieeinsparpotenzial näher bestimmen – und dies ohne Einsatz chemischer Desinfektionsmittel zum Nachweis der hygienisch-mikrobiologischen Unbedenklichkeit. Zusätzlich wollen die Forscher neue mikrobiologische und molekularbiologische Analysemethoden für die Beurteilung der Wasserqualität nutzen.
Für 42 Gebäude unterschiedlichen Typs erarbeiteten und testeten die Wissenschaftler bislang ein neues Probenahme- und Untersuchungsschema. Erste Ergebnisse von 24 komplett untersuchten Gebäuden zeigen vor allem Probleme durch zu hohe Temperaturen im kalten Trinkwasser. Außerdem entwarfen die Forscher einen Technikums-Versuchsstand zur Emulation der Trinkwasserinstallation eines 6-Familienhauses und dessen Ausstattung mit über 160 Sensoren. Er wurde inzwischen grundlegend umstrukturiert und erweitert. Das Forschungsprojekt EE+HYG@TWI läuft noch bis März 2017.

Weitere Informationen sowie sämtliche Forschungspartner sind auf der Projekt-Website der TU Dresden¹) zu finden.

Quelle: Bine Informationsdienst

Bilder: TU Dresden

https://tu-dresden.de

¹) Direktlink: http://tu-dresden.de/die_tu_dresden/fakultaeten/fakultaet_maschinenwesen/iet/ew/forschung_und_projekte/eneff_waerme_ee_hyg_twi