Welches System für welchen Zweck?

Gerade das Thema Hygiene in der Warmwasserbereitung rückt zunehmend in den Fokus. Daraus resultiert ein Trend hin zu Frischwassersystemen – dazu beigetragen haben zum Beispiel das DVGW-Arbeitsblatt W551, in dem Maßnahmen zur Reduzierung des Legionellenwachstums aufgeführt sind sowie die novellierte Trinkwasserverordnung mit verschärften Anforderungen. Neben den Anforderungen an die Hygiene sind die Komfortansprüche der Nutzer gestiegen. Eine konstante Warmwasserversorgung mit gleich bleibender Wassertemperatur ist heute selbstverständlich. Und das auch bei einer komfortablen Sanitärausstattung zum Beispiel mit Großraumbadewannen oder Duschen mit hohem Durchsatz.

Dezentrale und zentrale ­Warmwassersysteme

Im Markt sind verschiedene Techniken verfügbar, die diese Ansprüche erfüllen. Diese können eingeteilt werden in Speicher- und Frischwassersysteme – jeweils zentral oder dezentral angeordnet.

Eine Vielfalt an dezentralen Lösungen ist seit vielen Jahren verfügbar wie z.B. elektrische Durchlauferhitzer oder Kleinspeicher, Gas-Kombithermen oder Etagenstationen. Entscheidende Vorteile dezentraler Systeme: Die Abrechnung der Energiekosten ist vergleichsweise einfach und Zirkulationsverluste werden vermieden. Grundsätzlich bieten sich ­diese Techniken für Anwendungen mit sehr geringem Warmwasserverbrauch an.

Die bekannten und bewährten zentralen Speichersysteme bestehen aus einem Speicher, in dem das Trinkwasser erwärmt und bevorratet wird. Die Beheizung erfolgt durch eine oder mehrere innenliegende Heizschlangen (Glattrohr- oder Rippenrohrwärmetauscher), Doppelmantel; alternativ gibt es auch externe Wärmetauscher (Speicherladesysteme) oder Elektroheizeinsätze.

Für Solaranlagen zur Trinkwassererwärmung und Heizungsunterstützung, kleine Festbrennstoffkessel oder Kaminöfen mit Wärmetauschern werden Kombispeicher mit innenliegendem Trinkwasserspeicher angeboten. Sie speichern sowohl Warmwasser als auch Heizungswasser. Die Buderus-Kombi­speicher Logalux PL 750/2S (siehe Bild 2) und 1000/2S haben z.B. einen konisch geformten Trinkwasserspeicher, so wird das Verhältnis zwischen Nachheiz- und Gesamtvolumen optimiert. Ein sehr hoher solarer Ertrag bzw. eine schnelle solare Aufheizung sind aufgrund der Platzierung des Solarwärmetauschers im Kaltwasserbereich und eines integrierten Schichtenladerohres möglich.

Frischwassersysteme bieten ­ vor allem hygienische Vorteile

Gegenüber konventionellen Speichersystemen bieten Frischwassersysteme aufgrund ihrer deutlich geringeren Warmwasserbevorratung hygienische Vorteile. Das gilt vor allem, wenn die Nutzung längere Zeit unterbrochen war – zum Beispiel nach einem Urlaub oder bei sporadischer Nutzung etwa in kleineren Sportstätten mit Aktivitäten nur am Wochenende.

Weil das Volumen in diesen Systemen täglich mehrfach ausgetauscht wird, ist das Legionellenwachstum im Bereich der zentralen Erwärmung durch die sehr kurzen Verweilzeiten des Wassers deutlich gemindert. Das Risiko etwa durch Leitungssysteme mit langen Wasser-Stagnationszeiten kann aber auch dadurch nicht verringert werden. Nähere Infos dazu sind in der Richtlinie VDI 6023 „Hygiene in Trinkwasserinstallationen, Anforderungen an Planung, Ausführung, Betrieb und Instandhaltung“ enthalten.

Neben Frischwasserkombispeichern, die als Pufferspeicher mit integriertem Edelstahlwellrohr und einem Trinkwasserinhalt von weniger als 50 l ausgeführt sind, werden Frischwasserstationen eingesetzt. Diese erwärmen das Trinkwasser in einem Edelstahl-Plattenwärmetauscher im Durchfluss. Sie können an der Wand befestigt werden oder sind direkt am Pufferspeicher angeordnet. Auf dem Markt sind Frischwasserstationen mit Zapfraten von 10 bis 500 l/min erhältlich (Bild 3).

Durch Heizungswasser im Pufferspeicher wird die Energiemenge für größere kurzzeitig benötigte Warmwassermengen bevorratet. Diese Technik kommt besonders in Verbindung mit Solar- und Festbrennstoffkessel­anlagen zunehmend in Ein- und Zweifami­lienhäusern zum Einsatz, weil in diesen Anlagen größere Puffervolumen installiert werden. Es gibt jedoch auch Systeme mit hohen Zapfleistungen für große Objekte.

Pufferspeicher für Frischwassersysteme müssen auf ein höheres Niveau als die geforderte Warmwassertemperatur erhitzt werden, weil für die Wärmeübertragung im Plattenwärmetauscher oder Wellrohr eine Übertemperatur nötig ist. Diese beträgt, je nach Auslegung, 5 bis 30 K, wobei ein kleiner Wert sehr große Wärmetauscherflächen bedingt. Aus diesem Grund – und weil ein vergleichsweise großes Speichervolumen nötig ist – haben Frischwassersysteme höhere Speicherverluste. Es ist deshalb sinnvoll, den Speicher wirkungsvoll zu dämmen.

Aufgrund ihres geringen Speichervolumens haben Speicherladesysteme besonders niedrige Verluste. Der Verbrauch an elektrischer Energie unterscheidet sich bei den Systemen nur unwesentlich. Allerdings steigt der Stromverbrauch bei langen Laufzeiten der Zirkulation durch die parallel laufende Ladepumpe.

Planung und Betrieb: Worauf kommt es an?

Um eine optimale Funktionsfähigkeit zu gewährleisten, sollten bereits bei der Planung die Unterschiede zwischen Speichersystemen und Frischwasserstationen berücksichtigt werden. Frischwasserstationen erwärmen das Trinkwasser im Durchfluss, deshalb müssen sie – im Gegensatz zu Speichersystemen – auf den Spitzenvolumenstrom ausgelegt werden. Für größere Anforderungen kann man mehrere Stationen in Kaskade schalten, dadurch sind höhere Zapfraten und eine Geräteaufteilung für den Grund- und Spitzenlastbetrieb möglich. In Ein- und Zweifamilienhäusern genügt eine Zapfleistung von 25 l/min; allerdings sollte der Heizungsfachmann individuelle Details wie Großraumbadewannen oder Duschen mit hohem Durchsatz berücksichtigen.

Bei der Planung von anderen Objekten wie Mehrfamilienhäuser oder Hotels wird unter anderem mit Gleichzeitigkeitsfaktoren und Spitzenvolumenströmen nach DIN 1988 ­gearbeitet. Das erforderliche Pufferspeichervolumen hängt von der jeweiligen Wärme­erzeugerleistung und der größten Spitzenzapfung ab. Darüber hinaus spielen die erforderliche Vorlauftemperatur und die Rücklauftemperatur der Station eine Rolle. Eine kleine Differenz zwischen den beiden Temperaturen bedingt ein größeres Speichervolumen.

Generell gilt: Trinkwassererwärmungsanlagen sollten so klein wie möglich und so groß wie nötig dimensioniert sein. Speichersysteme für Wohngebäude werden nach DIN 4708 (NL Zahl) ausgelegt. Für alle übrigen Objekte stehen technische Daten des Speichers wie Dauerleistung oder Schüttmenge zur Verfügung. Bei Speicherladesystemen können Wärmetauscherleistung und Speichervolumen unterschiedlich zusammengestellt werden.

Speicher- und Speicherladesysteme bieten selbst bei stark schwankenden Zapfraten eine konstante Auslauftemperatur – Frischwassersysteme erreichen diese Leistung normalerweise nicht. Mit einer intelligenten Regelung ist der Komfort bei Frischwasserstationen aber ebenfalls zufriedenstellend. So verfügen z.B. die Frischwasserstationen Logalux FS und FS-Z über einen thermostatisch geregelten primärseitigen Mischer und einen zusätzlichen sekundärseitigen Warmwassermischer, was auch eine sehr konstante Auslauftemperatur ermöglicht. Bei Frischwasserspeichern ist diese abhängig vom Ladezustand des Speichers: Je höher die Zapfmenge, desto niedriger die Temperatur des ausströmenden Warmwassers.

Die Einbindung der Zirkulation ­erfolgt unterschiedlich

Bei Frischwasserspeichern mit Edelstahlwellrohr erfolgt die Zirkulation über ein in den Warmwasseraustritt eingeschobenes Rücklaufrohr. Allerdings ist die Wärmeleistung begrenzt, weil das Rücklaufrohr aus Montagegründen nur eine geringe Länge haben kann und dadurch die Wärmeübertragungsfläche eingeschränkt wird.

Bei Frischwasserstationen wird die Zirkulation am Kaltwasseranschluss eingebunden. Sobald der Wärmetauscher durchströmt wird, geht die Ladepumpe in Betrieb. Die Rücklauftemperatur zum Pufferspeicher hängt von der Zirkulationsrücklauftemperatur ab. In Großanlagen nach DVGW-Arbeitsblatt W551 darf diese nur um 5 K gegenüber der Warmwasseraustrittstemperatur abkühlen. Als Großanlage gelten auch Anlagen mit zentralem Durchfluss-Trinkwassererwärmer und nachgeschaltetem Leitungsvolumen von mehr als 3 l.

In größeren Objekten mit langen Betriebszeiten und hohen Zirkulationsverlusten sollte der Rücklauf der Frischwasserstation z.B. über ein Drei-Wege-Ventil oder eine geeignete interne Rücklaufeinspeisevorrichtung temperaturabhängig in den Speicher eingeschichtet werden. Dadurch soll verhindert werden, dass in Verbindung mit einer Solaranlage der Solarertrag nicht durch hohe Temperaturen im unteren Speicherbereich gemindert wird. Nur bei Zapfbetrieb wird das Rücklaufwasser unten in den Speicher geleitet. In Ein- und Zweifamilienhäusern kann die Zirkulationspumpe zeit- und rücklauftemperaturabhängig gesteuert werden. Sinnvoll ist auch eine Impulssteuerung, die die Pumpe bei einer kleinen Zapfung kurz laufen lässt.

Bei Speicher- und Speicherladesystemen hat sich die Einbindung über einen eigenen Anschlussstutzen im oberen Speicherbereich bewährt. Liegt das Volumen des Speichers unter 120 l, wird die Zirkulation häufig über den Kaltwasseranschluss eingebunden.

Regelmäßige Wartung ist wichtig für die optimale Funktion

Wie bei allen technischen Anlagen ist eine regelmäßige Wartung mit entscheidend für die optimale Funktion und einen zuverlässigen Betrieb. Je nach System sind unterschiedliche Wartungsarbeiten nötig. Bei Frischwasserstationen und Speicherladesystemen muss – abhängig von Wasserhärte und Betriebstemperatur – der Wärmetauscher in regelmäßigen Abständen gespült und entkalkt werden. Wenig verkalkungsanfällig sind hingegen Frischwasserspeicher mit Edelstahlwellrohr und insbesondere Speichersysteme mit Glattrohrwärmetauscher. Die DIN 1988 besagt, dass Speicher regelmäßig gereinigt werden müssen. Nach DIN 4753 sollte ein Fachmann die Magnesiumanode für den kathodischen Korrosionsschutz emaillierter Speicher alle zwei Jahre prüfen. Grundsätzlich empfiehlt sich bei allen Systemen eine regelmäßige Überprüfung der Regelungseinstellung.

Die Anforderungen an die Warmwasserbereitung haben sich in den vergangenen Jahren geändert. Wer größten Wert auf die Trinkwasserhygiene legt, ist mit einer Frischwasserstation gut beraten. Sie erfüllt zudem auch höhere Komfort­ansprüche. Es ist absehbar, dass sich dieser Trend fortsetzen wird. Die bewährten, robusten und technisch ausgereiften Speichersysteme bieten höchsten Warmwasserkomfort selbst bei großen Anforderungen z.B. in Hotels oder Mehrfamilienhäusern. Entscheidend für die Zufriedenheit des Nutzers ist eine individuelle, an seinen Bedürfnissen orientierte Planung und Ausführung.

Unser Autor Michael Gröne ist Produktmanager Buderus Deutschland, Wetzlar ( https://www.buderus.de/de )

• <b>Speichersysteme</b> bieten den gewohnt sehr hohen Warmwasserkomfort durch Trinkwasserbevorratung und eine gleichmä&szlig;ige Warmwassertemperatur. Sie haben sich schon über einen langen Zeitraum vielfach bewährt. Konventionelle Speicher mit innenliegender Heizschlange sind aufgrund gro&szlig;er Wärmetauscheroberflächen verkalkungsunempfindlich. In Anlagen mit kurzzeitig gro&szlig;en Spitzenzapfungen ist eine Warmwasser-Bevorratung sinnvoll. Solaranlagen, die als Speichersystem mit Solarwärmetauscher direkt im Kaltwasserbereich ausgeführt sind, haben nur einen Wärmeübergang vom Solarkreislauf auf das Trinkwasser und erreichen deshalb hohe Solarerträge.
• <b>Speicherladesysteme</b> können mit relativ kleinem Speichervolumen gro&szlig;e Warmwassermengen zur Verfügung stellen, weil durch externe Plattenwärmetauscher eine gro&szlig;e Wärmeleistung auf das Trinkwasser übertragen werden kann. Sie eignen sich für gro&szlig;e Objekte, wenn eine ausreichende Wärmeerzeugerleistung zur Verfügung steht. Aber auch für Ein- und Zweifamilienhäuser werden platzsparende Gas-Brennwert-Kompaktheizzentralen mit Speicherladetechnik angeboten, bei denen mit einem Speichervolumen von weniger als 100 l die Leistungsfähigkeit eines doppelt so gro&szlig;en Speichers erreicht wird.
• <b>Frischwasserstationen</b> haben die geringste Trinkwasserbevorratung und können bei der Zapfleistung individuell auf das Objekt ausgelegt werden. Sie eignen sich besonders für Anlagen mit gro­&szlig;em Pufferspeichervolumen (Festbrennstoffkessel und Solaranlagen mit hoher solarer Deckung). Es können auch mehrere Speicher mit einer Frischwasserstation kombiniert werden. Ein weiterer Vorteil ist der geringe Platzbedarf bei der Nachrüstung von vorhandenen Pufferspeicheranlagen.
• <b>Frischwassersysteme</b> sind generell dann erste Wahl, wenn gro­&szlig;er Wert auf maximale Hygiene bei der Trinkwassererwärmung gelegt wird. Auch für Anlagen, in denen nicht regelmä&szlig;ig Warmwasser benötigt wird, bietet diese Technik einige Vorteile.
• <b>Frischwasserspeicher mit Edelstahlwellrohr </b>sind ideal für Solaranlagen zur Trinkwassererwärmung und Heizungsunterstützung in Ein- und Zweifamilienhäusern. Die Technik ist einfach und robust, weil im Gegensatz zur Frischwasserstation keine aufwendige Aus­lauftemperatur- und Pumpenregelung benötigt wird. Die Auslauftemperaturregelung sorgt in Frischwasserstationen für eine konstante Warmwassertemperatur bei schwankenden Zapfmengen und Vorlauftemperaturen.