Trinkwassererwärmung

Temperaturen, Systeme und Warmwasserbereitung

In der Heizungstechnik wird Wasser mit einer Temperatur von maximal 90 °C als Trinkwarmwasser bezeichnet. Die maximale Temperatur darf an der Zapfstelle 60 bis 65 °C wegen der Gefahr von Verbrühungen nicht überschreiten, in öffentlichen Bereichen ist diese Temperatur deutlich niedriger. Dies ist durch geeignete technische Maßnahmen zu gewährleisten. Auch Vorkehrungen zur Legionellenvermeidung sowie zum Energiesparen gehören heute zur Planung der Trinkwassererwärmung dazu.

Beispiel Einbindung der Warmwasserbereitung im Heizsystem mit Solarthermie, Wärmepumpe, Geothermie und Flächenheizung
Beispiel für die Nutzung der Sonnenenergie zur Warmwasserbereitung, geeignet für die solare Nachrüstung bestehender Anlagen
Schnittbild Warmwasserspeicher

Wenn das Trinkwasser durch eine Solaranlage oder eine Wärmepumpe erwärmt werden soll, ist für einen guten Wirkungsgrad dieser Wärmeerzeuger ein möglichst niedriges Temperaturniveau anzustreben. Dabei lassen sich außerdem die Auskühlverluste des Trinkwarmwasserspeichers reduzieren. In diesem Fall bieten sich Speichertemperaturen von ca. 45 °C an. Für ein Spülbecken in der Küche dürfte diese Temperatur allerdings nicht ausreichen und sollte nach Bedarf erhöht werden. Wenn der Speicher jedoch längere Zeit mit einer Temperatur unter 60 °C betrieben wird, sollte zur Verringerung der Legionellengefahr der Speicher zeitweise auf 60 °C erhitzt werden (mindestens einmal pro Woche). Bei der Planung ist eine möglichst sofortige Verfügbarkeit des Warmwassers in ausreichender Zapfmenge, auf eine konstante Wassertemperatur und eine bedarfsgerechte Zapfrate sowie auf hygienisch einwandfreies Wasser zu achten. Außerdem sollte der Betrieb wirtschaftlich, sicher, gefahrlos und nicht zuletzt umweltschonend sein.

Für die Trinkwassererwärmung stehen verschiedene Systeme zur Verfügung. Im Wesentlichen unterscheidet man zwischen zentraler und dezentraler Trinkwassererwärmung sowie zwischen Durchlauf- und Speichersystemen.

Zentrale Anlagen

Bei zentralen Anlagen werden alle Entnahmestellen eines (oder auch mehrerer) Gebäude(s) über ein gemeinsames Leitungsnetz von einem (oder mehreren) Trinkwassererwärmern versorgt. Diese Anlagen werden als geschlossene Systeme betrieben, d.h. sie stehen unter dem Druck des öffentlichen oder privaten Versorgungsnetzes und werden mit einem Sicherheitsventil gegen ungewollt hohen Überdruck gesichert. Ein Vorteil dieser Art der Wassererwärmung ist die Möglichkeit, auch weit entfernt gelegene Verbrauchsstellen zu erreichen. Häufig sind diese Anlagen günstiger bei der Investition, im Betrieb und in der Wartung, da sie meist mit Heizungsanlagen kombiniert sind. Offene Anlagen finden bei der zentralen Trinkwassererwärmung keine Anwendung mehr. Um im Sommer wie im Winter einen zufriedenstellenden Betrieb zu gewährleisten, sind moderne Warmwassersysteme heute mit folgenden Komponenten ausgestattet:

  • Wärmequelle (fossil oder regenerativ)
  • Regelung per Temperatursensor oder Zeitschaltung
  • Sicherheitseinrichtungen (Ausdehnungsgefäß, Rückflussverhinderer, Ventile)
  • Zirkulationspumpe (durch die Regelung gesteuert)
  • Mischbatterien zur Entnahme
In Gewerbe- und öffentlichen Bauten müssen zusätzliche Komponenten zur Sicherung der Wasserqualität individuell eingeplant werden.

Dezentrale Anlagen

Bei dezentralen Anlagen wird das Wasser unmittelbar an oder in direkter Nähe der Entnahmestellen erwärmt. Für diese Versorgungsart sind besonders Geräte zur Einzelversorgung, z.B. offene drucklose Speicher oder Kochendwassergeräte, geeignet; aber auch elektrisch oder gasbeheizte Durchlauferhitzer. Für einen wirtschaftlichen Betrieb sind hierbei kurze Leitungswege wichtig.

Bei offenen Anlagen werden kleine Speichergeräte verwendet, die meistens elektrisch beheizt und für die Wandmontage bestimmt sind. Sie versorgen nur eine Entnahmestelle und halten ständig warmes Wasser der gewünschten Temperatur bereit. Bei geschlossenen Anlagen handelt es sich um eine Gruppenversorgung in einer Wohnung. Meist werden wandhängende Warmwasserspeicher verbaut, die elektrisch oder indirekt über einen nebenstehend/-hängenden gasbeheizten Wandheizkessel erwärmt werden.

Direkte Speicherung (Speichersystem)

Bei diesem System wird das Warmwasser in einem gut wärmegedämmten, geschlossenen Speicher, der direkt an die Kaltwasserleitung angeschlossen ist, indirekt durch Heizflächen oder einen Doppelmantel über das Heizungswasser erwärmt. Die Vorteile dieses Systems liegen in der leichten Regelbarkeit und der genauen Temperaturhaltung. Durch den Einbau mehrerer Speicher in einer Zentrale sind auch bei nur einem Wärmeerzeuger unterschiedliche Temperaturniveaus realisierbar.

Die Hauptproblematik dieser Anlagen besteht in den Wärmeverlusten, die einerseits während der Speicherung des Warmwassers, andererseits durch den Transport desselben vom Speicher zur Entnahmestelle entstehen können. Deshalb sollte der Speicher in einer thermischen Hülle und verbrauchsnah aufgestellt werden. Sollte letzteres nicht möglich sein, können Zirkulationsleitungen erforderlich sein, um eine lange Vorlaufzeit durch abgekühltes Warmwasser in den Leitungen bei Entnahmebeginn zu vermeiden. Zirkulationsleitungen sind allerdings nur sinnvoll, wenn im System häufig Warmwasser entnommen wird. Denn vor allem ungeregelte Zirkulationsleitungen können dazu beitragen, dass durch den ständigen Betrieb unnötig viel Strom von den Pumpen verbraucht wird und außerdem die Wärmeverluste durch den Warmwassertransport unverhältnismäßig hoch sind.

Durchlaufsystem

Bei diesem System wird die benötigte Wassermenge erst unmittelbar vor Gebrauch erwärmt. In diesem Anlagentyp wird nur annähernd soviel Wasser erwärmt, wie auch tatsächlich verbraucht wird. Im Durchlauferhitzer wird das Wasser direkt während des Durchströmens erwärmt. Bei der Auslegung der Anlage ist eine kurze Leitungsführung üblich und auch sinnvoll, da keine Zirkulation nötig und Leitungsverluste primärenergetisch besonders nachteilig wären. Auch die gleichzeitige Nutzung mehrerer Zapfstellen muss kritisch betrachtet werden, da die Warmwasserleistung durch den Wärmeerzeuger begrenzt ist. Moderne Geräte jedoch sind klein und leistungsfähig.

Der Vorteil des Durchlaufsystems ist, dass nicht permanent temperiertes Wasser vorgehalten werden muss. Nachteilig wirkt sich die zeitliche Verzögerung bis zum Erreichen der Solltemperatur an der Entnahmestelle aus. Die möglicherweise begrenzte Warmwasserdauerleistung ist kritisch bei gleichzeitiger Nutzung mehrerer Zapfstellen. Bei Wasserhärten über 15 °dH und hohen Vorlauftemperaturen (über 70 °C) neigen Plattenwärmetauscher außerdem zum Verkalken.

Energieeinsparung

Die Warmwasserbereitung macht mitunter einen großen Teil des Energieverbrauchs im Gebäude aus. Entsprechenden Einfluss kann man durch die richtige Planung des Trinkwassersystems auf diesen nehmen. So können die vorgehaltenen Wassertemperaturen etwa dem Entnahmezweck angepasst werden. Die Wassertemperaturen zum Baden oder Duschen müssen höchstens 40 °C betragen. Allerdings muss bedacht werden, dass das gesamte System mindestens einmal pro Woche mit über 60 °C heißem Wasser durchspült wird, um die Vermehrung von Legionellen und anderen Keimen zu vermeiden.

Generell muss im Sinne der Einsparung von Energie darauf geachtet werden, dass die Wärmeverluste von der Erzeugung bis zur Entnahmestelle möglichst gering sind. Das kann durch entsprechende Leitungs- und Speicherdämmung ermöglicht werden, aber auch durch die Wahl des richtigen Systems. Auch die Erzeugung selbst sollte möglichst primärenergieschonend stattfinden. Der Markt bietet hierbei viele verschiedene Systeme, wobei vor allem Kombinationen mit Heizsystemen sinnvoll sind. Auch Systeme mit Wärmerückgewinnung aus dem Abwasser bieten eine Möglichkeit, den Primärenergieverbrauch zu senken.

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