Ökonomische Temperaturhaltung durch Kaltwasser-Zirkulation

Basierend auf dieser Erkenntnis wurde das Temperaturverhalten in der Ringleitung versuchsweise für Spülintervalle von zwei Stunden berechnet (Bild 3). In dieser Optimierungsvariante wurde sowohl der angestrebte Wasserwechsel erreicht als auch die Grenztemperatur von 25 °C dauerhaft unterschritten. Allerdings steigt das Spülvolumen jetzt wieder auf ca. 600 l/d an. Dadurch würde diese Betriebsweise nur zu einer Reduzierung des Spülvolumens um 120 l/d bzw. 44 m³/a führen (Tabelle 1). Diese Betriebsweise entspricht in etwa einer temperaturgeführten Spülmaßnahme mit Zweipunktreglung (Einschalttemperatur 25 °C / Ausschalttemperatur ca. 18 °C).

Quelle: Kemper
Bild 5: "KHS CoolFlow"-Kaltwasserkühler.

Konstanter Spülvolumenstrom

Für Spülmaßnahmen gilt grundsätzlich die sofort nachvollziehbare Erkenntnis: Je kürzer der Abstand zwischen den Spülereignissen, desto geringer ist die Temperaturerhöhung des kalten Trinkwassers. Durch Simulationsrechnung konnte als Spüloptimum ein konstanter Spülvolumenstrom mit lediglich 16,8 l/h ermittelt werden, der dazu führt, dass gerade noch die vorgegebene Sollwerttemperatur von 25 °C am Spülventil erreicht bzw. in allen vorgeschalteten Teilstrecken unterschritten wird. Gegenüber den Impulsspülungen konnten mit diesem konstanten Spülvolumenstrom die Temperaturen des kalten Trinkwassers und auch das Spülvolumen nochmals deutlich reduziert werden. Im Vergleich zur Ausgangssituation führte diese Betriebsweise zu einer Einsparung von 44% bzw. 117 m³/a (Tabelle 1).

Impulsspülungen, die dem reinen Wasseraustausch dienen, sind zur dauerhaften Absenkung der Temperaturen in Stockwerks-/Ringleitungen nicht geeignet, da die Wassertemperatur nach einem Spülvorgang innerhalb von weniger als zwei Stunden wieder auf Umgebungslufttemperatur ansteigt (Bild 2). Zu den Impulsspülungen zählen auch Spülmaßnahmen, die dezentral an Entnahmearmaturen durchgeführt werden. Idealerweise muss der Spülvolumenstrom bei einer vorgegebenen Sollwerttemperatur für das kalte Trinkwasser genau die Wärmemenge abführen, die über die Oberfläche der Rohrleitung aufgenommen wird. Die vorstehenden Überlegungen zur Optimierung von Spülprozessen zeigen, dass die Abfuhr der aufgenommenen Wärme nur dann effektiv erreicht werden kann, wenn mit geringen Volumenströmen über einen längeren Zeitraum bzw. durchgehend gespült wird.

Aus der Simulation wird ersichtlich, dass eine Temperaturhaltung mit kleinen Volumenströmen über automatisch spülende Entnahmearmaturen nicht realisiert werden kann. Daher ist eine kontrollierte dauerhafte Reduzierung der Temperatur des kalten Trinkwassers in einer größeren Leitungsstruktur mit Maßnahmen, die an den Entnahmearmaturen durchgeführt werden, nicht möglich.

Quelle: Kemper
Bild 6: "KHS CoolFlow"-Kaltwasser-Regulierventil

Kaltwasserzirkulation mit Kühlung

Spülmaßnahmen zur Temperaturhaltung des kalten Trinkwassers sind grundsätzlich nur dann ökologisch und ökonomisch sinnvoll darstellbar, wenn auch in den Sommermonaten das Trinkwasser vom WVU mit niedrigen Temperaturen (< 15 °C) in das Gebäude eingespeist und passive Maßnahmen zur thermischen Trennung vollumfänglich umgesetzt werden können. Insbesondere bei oberflächennaher Trinkwassergewinnung ist das in den Sommermonaten allerdings häufig über einen längeren Zeitraum nicht der Fall. Bei solchen Gegebenheiten kann nur noch eine aktive Kühlung des Trinkwassers im Kreislauf die Einhaltung der geforderten Temperaturen zu jedem Zeitpunkt und zu jeder Jahreszeit sicherstellen.

Damit in konventionellen Installationskonzepten ein Kreislaufsystem für das kalte Trinkwasser realisiert werden kann, muss ein zusätzliches Rohrleitungssystem aufgebaut werden. In Strömungsteiler-Installationen ist das nicht erforderlich, da das bereits für die Bedarfsdeckung vorhandene Rohrleitungssystem für die Kaltwasserzirkulation geeignet ist und mitgenutzt wer-den kann. Im Gegensatz zu konventionellen Installationen ermöglichen Strömungsteiler-Installationen die kontrollierte Temperaturhaltung in allen Leitungsteilen bis in den Anschluss der Entnahmearmaturen hinein (Bild 4).

Dienstag, 03.12.2019