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Zwischendecken (nahe Einbaulampen, warmgehenden Leitungen etc.),
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Räumen mit hohen Temperaturen (z. B. Technikräume),
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Räumen mit niedrigen Temperaturen (z. B. Tiefgaragen),
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Installationsschächten (dichte Belegung gemeinsam mit warmgehenden Leitungen).
Kommt es infolge von nichtbestimmungsgemäßem Betrieb zum längeren Stillstand innerhalb der Trinkwasser-Installation, findet eine Temperaturveränderung statt, bei der das Trinkwasser entweder abkühlt oder erwärmt wird. Dieser Umstand fußt auf dem Prozess, bei dem Wärme – also die Energie aufgrund eines Temperaturunterschiedes – stets von Orten höherer Temperatur zu Orten mit niedrigerer Temperatur übergeht [6]. Abbildung 1 zeigt die Temperaturveränderung für verschiedene, 100%-gedämmte Rohrleitungen. Bei der Berechnung wurde davon ausgegangen, dass das Wasser nicht in Bewegung ist, während eine konstante Umgebungstemperatur von 30 °C herrscht.
Aus Abbildung 1 geht hervor, dass stagnierendes Trinkwasser trotz normativ ausgeführter Rohrdämmung einer relativ schnellen Temperaturveränderung unterliegt. Zur Lösung der Problematik kommen Spülsysteme zum Einsatz, mit denen ein bestimmungsgemäßer Betrieb durch regelmäßig ausgelöste Entnahmen erreicht wird, wobei das Trinkwasser in den meisten Fällen ungenutzt in das Abwassersystem gelangt. In großen Gebäudekomplexen finden sich zudem eine Vielzahl dieser Spülsysteme, wodurch die Menge des ungenutzten Trinkwassers und somit die Betriebskosten proportional zunehmen können. Ein Temperaturabfall beziehungsweise -anstieg kann ebenso durch zirkulierendes Trinkwasser verzögert werden. Warmwassererwärmer führen dem Warmwasser kontinuierlich Wärmeenergie zu, wodurch ein Abkühlen verhindert werden kann. In einem Kaltwasser-Zirkulationssystem kann eine äquivalente Temperaturhaltung durch eine Zirkulationspumpe, einen Wärmeübertrager und eine daran angeschlossene Kälteanlage erzielt werden. Dabei besteht der erste Schritt der Anlagenplanung darin, sinnvolle und praxisorientierte Berechnungsparameter festzulegen.
Dimensionierung und Berechnungsablauf
Für die Beurteilung des Wärmeeintrags in ein Kaltwassersystem ist zunächst der in Richtung der Kaltwasserleitung fließende Wärmestrom durch externe Wärmequellen die maßgebliche Größe. Dieser Wärmestrom wird mittels Formel (1) bestimmt und in der Einheit [W] ausgedrückt.
Kann der Wärmestrom nicht direkt beziffert werden, wird zuvor der spezifische Wärmeeintrag mit Formel (2) bestimmt. Der spezifische Wärmedurchgangskoeffizient kR kann per differenzierter Berechnung gemäß DVGW Arbeitsblatt W 553 ermittelt werden [7]. Eine differenzierte Berechnung verschiedener Rohrgrößen führt auf geringfügig voneinander abweichende Wärmedurchgangskoeffizienten, wie Abbildung 2 zu entnehmen ist. Daher kann für die Berechnung des spezifischen Wärmeeintrags der in DVGW W 553 empfohlene Wert von 0,2 W/mK verwendet werden [7].
Für die zusätzliche Bestimmung der Temperaturdifferenz ϑ zwischen Umgebungstemperatur und Trinkwassertemperatur muss zunächst die erhöhte Temperatur der Umgebung festgestellt werden. Die sich aufgrund von Wärme-quellen einstellende Ausgleichstemperatur der umgebenden Luft ϑ∞ hängt von den Massen der warmgehenden Medien und dem umgebenden Luftvolumen ab und kann mit Formel (3) berechnet werden. Anschließend lässt sich der Wärmestrom aufgrund der erhöhten Umgebungstemperatur mit den zuvor genannten Schritten berechnen.
Die aus der Berechnung erhaltenen Werte gelten für eine unendlich lange Zeit, bei der ein Temperaturausgleich zwischen den Wassermassen und der umgebenden Luft erfolgt ist. Für einen Raum mit 60 m3 Luftvolumen, der zum Zeitpunkt t = 0 eine Temperatur von 20 °C hatte, stellen sich nach unendlicher Zeit die in Abbildung 3 aufgeführten Ausgleichstemperaturen ein. Eine natürliche Schichtung aufgrund des Dichteunterschiedes der Luft wurde dabei vernachlässigt, ebenso wie die wärmespeichernde Wirkung der Bausubstanz, da diese Eigenschaften hochdynamischen Vorgängen unterliegen und nur schwer zu erfassen sind.
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