Ökonomische Temperaturhaltung durch Kaltwasser-Zirkulation

Neben inneren Wärmelasten haben auch äußere Wärmelasten einen erheblichen Einfluss auf die Erwärmung des kalten Trinkwassers. In den Sommermonaten nähern sich in nicht klimatisierten Gebäuden die Lufttemperaturen in den Installationsräumen den jeweils vorherrschenden Außenlufttemperaturen an. Daraus lässt sich ableiten, dass die Temperatur des kalten Trinkwassers auch in den Sommermonaten kritische Grenzen erreicht und auch überschreitet.

Passive Maßnahmen zur Temperaturhaltung

Um dem Verbraucher auch nach einer Stagnationsphase kaltes Trinkwasser mit Temperaturen < 25° C zur Verfügung zu stellen, müssen in einem ersten Schritt zunächst die bisher üblichen Installationsgewohnheiten unter der Zielsetzung einer konsequenten thermischen Entkopplung der kalten Trinkwasserleitungen von Wärmequellen grundlegend verändert werden. Mit planerischen Maßnahmen muss dabei die Wärmeübertragung von Wärmequellen auf Kaltwasserleitungen reduziert bzw. unterbrochen werden.

Eine thermische Entkopplung der kalten Trinkwasserleitungen von potenziellen Wärmequellen lässt sich jedoch nicht immer ohne Weiteres realisieren, wie z.B. bei horizontalen Verteilungskonzepten in temperaturkritischen Zwischendecken. Bereits in diesem Fall kann bei zu geringem Wasserverbrauch die vom kalten Trinkwasser aus der Umgebungsluft aufgenommene Wärme nicht mehr abgeführt werden. Dies kann zu einer Temperaturerhöhung des kalten Trinkwassers bis auf Umgebungslufttemperatur führen.

Alle passiven Maßnahmen zur thermischen Entkopplung, die im Winter wirksam sind, verlieren in den Sommermonaten weitgehend an Bedeutung. Eine unzulässige Temperaturerhöhung des kalten Trinkwassers im Winter und im Sommer über eine vorgegebene Temperatur (z.B. 25° C) kann daher nur mit einem aktiven Prozess, z.B. durch temperaturgeführtes Spülen oder durch eine aktive Kühlung verhindert werden. Aktive Prozesse zur Temperaturhaltung sind auch dann erforderlich, wenn Trinkwasserinstallationen nur periodisch genutzt werden.

Als sichere Temperatur für das kalte Trinkwasser wird z.B. in der DVGW-Wasserinformation 90, aber auch in vielen internationalen Normen und Empfehlungen (siehe dazu Mathys: Kemper Kompetenzbroschüre Legionella, Pseudomonas und Co.) nur eine Temperatur von < 20 °C angesehen. Sofern zur Sicherstellung einwandfreier trinkwasserhygienischer Verhältnisse die Einhaltung dieser Grenze als unabdingbar angesehen wird, muss ein aktiver Prozess zur Temperaturhaltung des kalten Trinkwassers etabliert werden!

Grafische Darstellung der simulierten Werte für den Volumenstrom Induktion sowie der Austrittstemperaturen des Trinkwassers kalt in der Ringleitung mit Strömungsteiler bei einer Impulsspülung alle 2 Stunden.
Quelle: Dr. Lars Rickmann
Bild 3: Grafische Darstellung der simulierten Werte für den Volumenstrom Induktion sowie der Austrittstemperaturen des Trinkwassers kalt in der Ringleitung mit Strömungsteiler bei einer Impulsspülung alle 2 Stunden.

Aktive Maßnahmen zur Temperaturhaltung

Wasserwechsel alle vier Stunden

Zur Sicherstellung eines Wasserwechsels alle vier Stunden, wurden in einer Simulation sechs Impulsspülungen pro Tag ausgelöst. In der vorgenommenen Simulation zur Ermittlung der aus dieser Betriebsweise resultierenden Temperaturverhältnisse wurde jeweils solange gespült, bis die niedrigste gemessene Eintrittstemperatur in die Verteilungsleitung von 17,7 °C erreicht wurde (Bild 1). Es ist zu erkennen, dass die Temperatur des kalten Trinkwassers, trotz der Verkürzung der Stagnationszeiten auf weniger als vier Stunden, immer noch nicht dauerhaft unter 25 °C gehalten werden kann. Gegenüber dem im Messzeitraum festgestellten Betriebszustand konnte die mittlere Temperatur des kalten Trinkwassers aber von 24,7 °C auf 23,3 °C abgesenkt werden. Ein weiterer positiver Effekt ergab sich aus der Reduzierung des Spülwasservolumens, dass bei der alternativen Betriebsweise um 420 l/d verringert werden konnte. Dies bedeutet eine Reduktion um 58 % bzw. um 153 m³/a (Tabelle 1).

Aufbau einer Installation mit KHS CoolFlow und Temperaturverlauf bei einer Kaltwasserzirkulation
Quelle: Kemper
Bild 4: Aufbau einer Installation mit "KHS CoolFlow" und Temperaturverlauf bei einer Kaltwasserzirkulation.

Wasserwechsel alle zwei Stunden

Zur Absenkung der Temperatur des kalten Trinkwassers unter 25 °C muss der Zeitabstand zwischen zwei Spülvorgängen weiter verringert werden. Zur Ermittlung eines geeigneten Spülintervalls wurde für den Rohrdurchmesser DN 15 (18 x 1) die Temperaturerhöhung des kalten Trinkwassers bei Stagnation berechnet. Die Berechnungsergebnisse zeigen, dass sich bei einer Umgebungstemperatur von 27 °C bereits nach ca. zwei Stunden die Temperatur des in einer nach EnEV gedämmten Kupfer-/Edelstahlrohrleitung DN 15 (18 x 1,0) stagnierenden Trinkwassers von 17,7 auf über 25 °C erwärmt (Bild 2).

Dienstag, 03.12.2019