Hygienisch und komfortabel: der thermische Zirkulationsabgleich

Hygiene gewinnt in Trinkwasser-Installationen eine immer größere Bedeutung. Nicht zuletzt durch die aktualisierte Trinkwasser­verordnung haben sich für Planer, Installateure und Betreiber umfangreiche Veränderungen in der Installationspraxis ergeben. Die Trinkwasserqualität kann sich an der Übergabestelle vom Wasserversorger an den Verbraucher im Gebäude nachteilig ver­ändern, wenn die Trink­wasser-Installation nicht bestimmungsgemäß betrieben und instand­gehalten wird. Ein korrekter hydraulischer Abgleich des Zirkulationssystems bietet die Möglichkeit der Hygiene­prophylaxe. Damit wird die massenhafte Vermehrung gesundheits­gefährdender Mikro­organismen unterbunden und gleichzeitig eine komfortable Warmwasserabnahme im gesamten Gebäude gesichert.

Trinkwasser-Installationen sind in den letzten Jahren stets komplexer geworden - und haben dadurch mehr Raum für Hygieneprobleme geschaffen. Immer dann, wenn die notwendigen technischen oder hygienischen Anforderungen nicht beachtet werden, besteht ein erhöhtes Kontaminationsrisiko. Die Warmwasserverteilung ist dabei ein entscheidender Faktor. Besonders die Mikrobiologie, aber auch die Chemie, liefern heute tiefgreifende Erkenntnisse, die bereits bei der Planung von Trink­wasser Installationen – egal ob im Neubau oder beim Umbau – beachtet werden müssen.

Das Wasser reichert sich auf seinem Weg durch die Luft und die Erde bis zur Entnahmestelle mit Chemikalien an und nimmt zwangsläufig auch Bakterien auf. So gelangen Pseudomonaden, E-Coli, Enterokokken und andere Mikroorganismen in das Trinkwasser. In den 1930er- Jahren wurde das Trinkwasser noch unmittelbar vor Gebrauch auf einer Kochstelle stark erhitzt. So hatten Mikroorganismen gar nicht erst die Möglichkeit, sich unbegrenzt zu vermehren. Gefährlich wird es allerdings erst, wenn ihre Anzahl in der Trinkwasser-Installation zu groß wird.

Optimale Lebensbedingungen zur Vermehrung finden die Erreger bei Wassertemperaturen von etwa 30 °C bis 45 °C vor. Sie verursachen verschiedene Krankheiten wie Gelbsucht, Durchfall, Cholera oder die meist als schwere Lungenentzündung verlaufende Legionellose (Legionärskrankheit, Legionella-Pneumonie). Maßnahmen gegen die massenhafte Vermehrung werden unter anderem im DVGW Arbeitsblatt W551 beschrieben.

Hygienisch sichere Trinkwassererwärmung

Aufgrund der gestiegenen Komfortanforderungen zählt heute eine zentrale Trinkwasser-Erwärmung zu den am häufigsten eingesetzten Lösungen bei Trinkwasser-Installationen. Befinden sich mehr als drei Liter Rohrinhalt in einem der Fließwege des Warmwassers zwischen Speicher und Entnahmestelle, muss eine Zirkulation oder ein elektrisches Temperaturhalteband vorgesehen werden, damit sofort warmes Wasser zur Verfügung steht und um durch hohe Temperaturen größer als 55 °C gegen Krankheitserreger zu schützen.

Das Warmwasser im zentralen Trinkwasserspeicher muss über eine Austritts­temperatur von mindestens 60 °C ver­fügen und über die Zirkulationsleitung mit einer Wiedereintrittstemperatur von maximal 5K Temperaturverlust dem Speicher wieder zugeführt werden. Dies kann nur mit einem hydraulisch abge­glichenen Zirkulationssystem realisiert werden.

In Anlagen ohne hydraulischen Zirkulations­abgleich (Abb.1) kommt es zu langen Warte­zeiten auf warmes Wasser und somit zu einer unnötigen Verschwendung. Durch das Auskühlen von Leitungsteilen kann die Trinkwasserqualität hygienisch bedenklich werden.

Die Trinkwasser-Installation kann auf unterschiedliche Art und Weise hydraulisch abgeglichen werden. Welche Anforderungen und Vor- bzw. Nachteile sich daraus ergeben, wird im folgenden Teil erläutert.

Statischer hydraulischer Abgleich ungeeignet

In weit verzweigten Systemen verteilen sich die Volumenströme nach dem Motto: „Lass uns fließen, wo wenig Widerstand herrscht“. Dies hat zur Folge, dass ungünstige, weit entfernt liegende Leitungsteile aufgrund der Rohrwiderstände nicht immer mit ausreichend temperiertem Wasser versorgt werden. Der statische Abgleich (Abb. 2) vollzieht sich direkt am Drosselventil (zum Beispiel „Alwa-Kombi-4“), das als künstlicher Widerstand zentral im Strang installiert wird.

Nach einer aufwändigen Berechnung der Temperatur- und Druckverluste zur Voreinstellung der Drosselventile ist die einwandfreie Funktion des statischen hydraulischen Zirkulationsabgleich nur auf den Auslegungs­fall vorbereitet. Ändern sich die Volumenströme zum Beispiel durch Entnahmevorgänge, ergeben sich ganz neue Bedingungen, auf die das Zirkulationssystem nicht selbsttätig reagieren kann.

Dynamischer Abgleich regelt Anlage

Eine dynamisch strangweise abgeglichene Anlage (Abb. 3) überzeugt durch ein einfaches Herstellen des thermischen Abgleiches. Lediglich an den Reglern (zum Beispiel „VA2400“ thermischer Regelaufsatz für „Alwa-Kombi-4“) werden die gewünschten Temperaturen (etwa 57 °C) eingestellt. Für alle anderen Betriebszustände regelt sich das System selbst ein. Allerdings kann das dynamisch strangweise abgeglichene System nur die Stränge untereinander abgleichen: So kommt es innerhalb der Etagen zu teilweise erheblichen Temperaturdifferenzen.

Um eine optimale thermische Zir­kulation zu erzielen, kann die Anlage etagenweise mit Stockwerksregulier­ventilen abgeglichen werden. Variable Druckverluste werden auf diese Weise in allen Anlagenteilen modulierend ab­geglichen und sorgen für eine gleichmäßige Durchströmung der einzelnen Leitungsteile des Warmwassersystems. Am Beispiel des Stockwerksregulier­ventils „Alwa-Comfort“ lassen sich die Funktion und Einsatzmöglichkeiten beschreiben.

„Alwa-Comfort“ für optimalen Zirkulationsabgleich

Das Stockwerksregulierventil „Alwa-Comfort“ (Abb. 4) von Honeywell wird überall dort eingesetzt, wo aus hygienischen Gründen Stockwerks- oder Einzelzuleitungen in das Zirkulationssystem eingebunden werden.

Dazu zählen beispielsweise große Anlagen in Krankenhäusern, Altenheimen, Pflegeheimen etc. Diese Gebäude verfügen meist über ein sehr weit verzweigtes Wassernetz, das sich über mehrere Etagen erstreckt, was die Gefahr einer Kontamination erhöht. Hier wird die Notwendigkeit einer gründlichen Planung der Trinkwasser-Installation besonders deutlich.

Dank des Inline-Designs verfügt „Alwa-Comfort“ (Abb. 5) über eine geringe Baugröße und kann so platzsparend montiert werden. Ein innenliegendes und vollständig von Wasser umströmtes Thermoelement (Abb. 6) reguliert permanent die Wassertemperatur: Fällt die Temperatur ab, öffnet das Ventil, damit heißes Wasser nachfließen kann – steigt die Wassertemperatur, dehnt sich das Thermoelement wieder aus. Es gewährleistet höchste Regelgenauigkeit und ermöglicht so eine präzise Planung und Installation nach den Vorgaben des DVGW-Arbeitsblattes W554.

Aufgrund der fest voreingestellten Temperatur von wahlweise 57 °C oder 63 °C ist zudem kein Einjustieren und kein Handrad notwendig. Die Stockwerksleitungen werden so automatisch hydraulisch untereinander abgeglichen und unerwünschte Temperaturdifferenzen abgestellt, was zu einem sehr geringen Energieaufwand führt.

Fazit

Das Thema Hygiene rückt in der Trinkwasser-Installation immer mehr in den Fokus. Eine wichtige Grundlage für den hygienischen Betrieb der Anlage ist der thermische Zirkulationsabgleich.

Wird dieser richtig geplant, können Bewohner der Wasserqualität bedenkenlos vertrauen. Besonders etagenweise abgeglichene Anlagen punkten in Sachen Trinkwasserhygiene, Komfort sowie Wasser- und Energieverbrauch. Da alle Leitungen konstant mit Warmwasser derselben Temperatur – gemäß der allgemein anerkannten Regeln der Technik – durchströmt werden, wird die Vermehrung gesundheitsgefährdender Krankheitserreger verhindert.

Eine optimale Verteilung der Volumenströme reduziert die Energie zur Temperaturhaltung und sichert die komfortable Entnahme von Warmwasser an jeder Zapfstelle. Nicht zuletzt profitieren Betreiber und Bewohner von einem geringen Energie- und Wasserverbrauch, den der einwandfreie Betrieb solch einer Anlage bietet.