Nicht nur das die Trinkwasser Zirkulationspumpe im Dauerbetrieb Strom konsumiert, nachzuheizende Wärmeverluste und Kühllasten erhöhen die Kosten für Gebäudebetreiber zusätzlich. In diesem Beitrag beschreiben wir, wie normgerechte alternativen zu klassischen Trinkwarmwassersystemen mit Zirkulationspumpe aussehen und warum Sie trotzdem mehr Komfort und hygienisch Legionellen freies Trinkwarmwasser am Zapfhahn bekommen, wenn Sie es belieben.
Probleme von ständiger Trinkwarmwasser Zirkulation
Immer mehr Gebäude leiden an sommerlicher Überhitzung. Die Gebäudehüllen sind besser geworden. Dies erschwert Wärme aus den Gebäuden zu bekommen. Die Fensterflächen haben über die Jahre zugenommen, wodurch mehr Sonne in die Häuser gelangt. Zusätzlich hat sich die Wärmeabgabe durch strombetriebene Geräte erhöht.
Die Zirkulation des Trinkwarmwassers dient der verminderten Wartezeit am Wasserhahn. In Komfortbereichen wie Hotels und Spa’s sollten die Ausstoßzeiten für Warmwasser weniger als 10 Sekunden sein. Eine dritte Trinkwasserleitung führt dazu ständig warmes Wasser in die Nähe der Zapfstellen. Die ständig hohen Temperaturen in den Trinkwarmwasserleitungen führen auch dazu, dass Legionellen nicht entstehen können.
An diesem Beispiel Bürogebäude, in dem die Nutzer morgens schon 26 °C im Arbeitszimmer erwarten, soll betrachtet werden, ob die Zirkulation noch sinnvoll ist. Dies betrifft insbesondere das Büro über der Fernwärmestation. Der Technikraum ist im Sommer sehr warm, obwohl alles vorbildlich gedämmt ist. Die Heizung ist aus, aber die Trinkwarmwasserversorgung ist in vollem Betrieb. Die DIN 1988-200 von 2016 hat den Gebäudebetreiber dazu animiert permanent 55 °C am Zapfhahn zum Legionellenschutz bereit zu stellen.
Im Moment zirkuliert das Wasser im Winter, wie im Sommer durch das Gebäude.
Eine Alternative zur Zirkulation sind Berührungslose Armaturen mit Spülfunktion oder Spülautomaten / Spülstation am Strangende.
Wieviel kostet das permanente Zirkulieren gegenüber täglicher Spülung?
Verbrauchskosten für die Spülung von Trinkwasser Leitungen ohne Zirkulationspumpe
Das Trinkwassersystem bei diesem Beispielgebäude hat eine Gesamtlänge von ca. 192 Metern. Der Leitungsinhalt wird mit 58 Litern angenommen.
21 Kubikmeter Wasser würden bei täglicher Spülung im Jahr vergeudet. Finanziell kann bei 2,5 €/m³ Wasser und 2,5 €/m³ Abwasser von Kosten in Höhe von 105 € pro Jahr ausgegangen werden. Hinzu kommt das Erwärmen des Leitungsinhalts von Warmwasser und Zirkulation von 30 l.
2 kWh am Tag gehen für den Spülgang drauf.
Theoretisch hätte das 70 °C Warmwasser bei Stillstand / Stagnation nach 4 Stunden 21 °C erreicht, wenn keine Entnahme am Zapfhahn geschieht. Es werden also je Arbeitstag zwei Zapfvorgänge aus dem abgekühlten Leitungswasser erwartet, also 4 kWh. Im Jahr fallen also 1.460 kWh als thermische Leitungsverluste an. Kosten für die Wassererwärmung 146 €/a. Für den längsten Fließweg von 25 m bräuchte es dann bis zu 30 Sekunden bis das Wasser nach einem 4-stündigen Stillstand wieder die Puffertemperatur von weniger als 70 °C hat. Die Kosten für die Spülung der Trinkwasserleitung belaufen sich demnach auf 251 €/a.
Abbildung 42 Isometrie des Trinkwassersystems
Verbrauchskosten von der Zirkulationspumpe für Trinkwarmwasser
Für die Zirkulation läuft die Grundfos Aspha2 25-60 180 Hocheffizienzpumpe 24 h/d mit 200 l/h. Die Zirkulationspumpe läuft definitiv nicht im optimalen Bereich. Es wird von einer Leistungsaufnahme von 10 W ausgegangen.
Wieviel Strom verbraucht eine Trinkwasser Zirkulationspumpe im Jahr?
Der Jahresenergieverbrauch für den Pumpenstrom ist mit 87 kWh gering (26 €/a). Die Trinkwasser Warm und Zirkulationsleitung sind 105 m lang. Zwischen 530 und 640 Watt Wärme werden auf der Rohrstrecke bei optimaler Dämmung abgegeben. An einem heißen Sommertag werden ca. 14 kWh an die Räume im Gebäudeinneren abgegeben. Pro Jahr sind das, Wärmeverluste über die Zirkulationsleitung, von ca. 5250 kWh. Bei Angenommenen 10 Cent/kWh Wärme kostet die Zirkulation 525 €/a. Die Kosten für die Kühlung der internen Wärmelast der Zirkulationsleitung kostet 900 kWh elektrisch ohne die Investitionskosten der Kältemaschine. Also nochmal 270 €/a Kühlkosten (30 c/kWh). Die laufenden Kosten für die Zirkulation des Trinkwassers belaufen sich bei diesem 1.302 m² großen zweistöckigem Gebäude auf 820 €/a.
Hinzukommt, dass die Wärme auch an das Kaltwasser abgegeben wird. Dies begünstigt Legionellen.
Trinkwasser ohne Zirkulationspumpe. Was kostet die Alternative
Insbesondere in Bestandsgebäuden können batteriebetriebene berührungslose Waschtischarmaturen mit Freispül-Automatik eingesetzt werden. 500 € kostet eine gute Waschtisch-Armatur mit Spülfunktion. Eine Küchenarmatur mit Freispül-Automatik kostet 850 €. Möchte man ein Spülprotokoll zum Nachweis der Trinkwasserhygiene, kommen nur Steckerbetriebene Armaturen mit umfangreicher Temperatur-Aufzeichnung in Frage.
Protokollierung der Wassertemperaturen von gezielten Warm- und Kaltwasser-Spülungen (WimTec REMOTE der 2. Generation erforderlich). Mit Netzteil und Kontrollplatine können mehr als 1.000 € je Armatur anfallen.
Sensorreichweite:12 cm oder 15 cm
Nachlaufzeit:1 s oder 3 s
Maximallaufzeit:10 s bis 10 min einstellbar
Dauerlauf: aktivierbar für die Dauer der Maximallaufzeit
Reinigungsstopp: aktivierbar, für 3 min
Freispül-Automatik: aktivierbar
– Spülintervall:72 h nach letzter Nutzung
– Spüldauer:30 s
Wirtschaftlichkeit von Spül-Armaturen
9 Armaturen würden für die Nachrüstung der Spülfunktion nötig sein. 2 Küchenarmaturen für zusammen 1.700 zuzüglich 7 Waschtischarmaturen im Wert von 3.500 € werden benötigt. 5.200 € Investitionskosten stellen sich den Energiekosten für die Zirkulation von 820 €/a abzüglich der Spülkosten von 250 €/a also 590 €/a entgegen.
Nach 9 Jahren würde sich die Investition in die „smarten“ Armaturen lohnen.
Unser Fazit zu Zirkulationssystemen und Zirkulationspumpen für Neubau und Bestandsgebäude
Für Neubauprojekte stünde den Kosten für die Spülarmaturen, die dritte Leitung und die Zirkulationspumpe als Einsparung zur Verfügung. Bei diesem Bestandsgebäude lassen sich die Rohre nicht zurückbauen. 105 Meter Kupfer- oder Edelstahlrohr zu ca. 50 € pro Meter geliefert und montiert zu einem Wert von 5.450 € zuzüglich Zirkulationspumpe und Regelung zeigen das 5.200 € für smarte berührungslose Armaturen von vornherein sinnvoller als Trinkwasserzirkulation sind.
Die Zirkulation von Warmwasser ist im Neubau bei nach GEG gedämmten Häusern nicht unbedingt sinnvoll
Diese Wirtschaftlichkeitsbetrachtung mögen für Bürogebäude ähnlicher Größe repräsentativ seien, wollen Sie es für Ihr Bauprojekt und den spezifischen Gebäudetyp genauer berechnet wissen kontaktieren Sie uns gerne.
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Grundsätzlich gelten folgende Vorgaben zur Hygiene im Trinkwasser (Legionellenschutz) aus der DIN 1988-200 von 2016, sowie die VDI 6023
9.7.2 DIN 1988-200 Hygienische Anforderungen
9.7.2.1 Allgemeines
Damit eine massenhafte Vermehrung von Legionellen in der Trinkwasser-Installation verhindert wird, sind Trinkwassererwärmer mit geringem Speichervolumen und mit Speicheraustrittstemperaturen ≥ 60 °C zu bevorzugen. Ausnahmen von diesen Grundsätzen können bei Trinkwassererwärmern, die der Einzel- und Gruppenversorgung dienen und Durchfluss-Trinkwassererwärmern mit einem nachgeschaltetem Leitungsvolumen ≤ 3 l im Fließweg, zugelassen werden.
9.7.2.2 Zentrale Trinkwassererwärmer
Zentrale Trinkwassererwärmer – Speicher- oder Durchflusssysteme bzw. kombinierte Systeme (Speicherladesysteme) – müssen so geplant, gebaut und betrieben werden, dass am Austritt aus dem Trinkwassererwärmer die Trinkwassertemperatur ≥ 60 °C beträgt.
Bei Entnahme von Spitzenvolumenströmen ist mit einem Temperaturabfall im Speicher zu rechnen. Kurzzeitige Absenkungen der Speicheraustrittstemperatur im Minutenbereich sind daher tolerierbar (siehe z. B. DIN 4708-1).
9.7.2.3 Zentrale Trinkwassererwärmer mit hohem Wasseraustausch
Zentrale Trinkwassererwärmer – Speicher, z. B. in Ein- und Zweifamilienhäusern, oder Durchflusssysteme mit nachgeschalteten Leitungsvolumen > 3 l müssen so geplant und gebaut werden, dass am Austritt aus dem Trinkwassererwärmer eine Trinkwassertemperatur ≥ 60 °C und 55 °C am Eintritt der Zirkulationsleitung in den Trinkwassererwärmer möglich ist.
Die Einstellung der Reglertemperatur am Trinkwassererwärmer ist auf 60 °C vorzusehen. Wird im Betrieb ein Wasseraustausch in der Trinkwasser-Installation für Trinkwasser warm innerhalb von 3 d sichergestellt, können Betriebstemperaturen auf ≥ 50 °C eingestellt werden. Betriebstemperaturen < 50 °C sind zu vermeiden. Der Betreiber ist im Rahmen der Inbetriebnahme und Einweisung über das eventuelle Gesundheitsrisiko (Legionellenvermehrung) zu informieren.
VDI 6023
In Trinkwasser-Installationen können sich Mikroorganismen, unter Umständen auch Krankheitserreger vermehren. Durch Stagnation, falsche Werkstoffauswahl und ungeeignete Betriebsweise kann die Trinkwasserbeschaffenheit in den Leitungen und Apparaten durch Vermehrung von Mikroorganismen oder durch erhöhte Konzentration von in Lösung gehenden Anteilen der Werkstoffe beeinträchtigt werden, sodass die an das Trinkwasser gestellten Anforderungen nicht mehr erfüllt sind.
Technische Maßnahmen fokussieren auf drei Einflussgrößen:
- Vermeidung von Temperaturen, die die Vermehrung von pathogenen Keimen, insbesondere Legionellen, begünstigen
- Minimierung von Stagnationszeiten durch Wasserentnahme und Verhinderung von Totleitungen
- Minimierung des Nährstoffgehalts des Trinkwassers
Alle drei Einflussgrößen müssen beeinflusst werden.
Ein regelmäßiger Wasseraustausch reduziert die Konzentration von Bakterien im Trinkwasser durch Verdünnung. Er muss durch regelmäßige Entnahme an allen Entnahmestellen erfolgen.
Fehlender Wasseraustausch über mehr als 72 Stunden gilt als Betriebsunterbrechung. Er ist zu vermeiden oder durch technische Maßnahmen zu kompensieren.
- Anforderungen an die Rohrleitungsführung unter besonderer Beachtung der Temperaturen (Trinkwasser kalt: so kalt wie möglich, jedoch nicht wärmer als 25 °C, Trinkwasser warm: mindestens 55 °C)
- erforderliche Probeentnahmestellen (siehe Abschnitt 5.1.11)