Zum Erhalt der Trinkwassergüte (Stichwort: 60/55 °C) ist ein hydraulischer Abgleich von allen zirkulierenden Leitungsabschnitten zwingend erforderlich. Welcher Weg dahin – über statische, thermostatische oder elektronische Regelventile – zielführend ist, wurde im Rahmen von Vergleichsmessungen in realen Bestandsgebäuden untersucht.
Gerade in großen Geschossbauten sind übersichtlich strukturierte Trinkwasser-Installationen für einen funktionierenden hydraulischen Abgleich von entscheidender Bedeutung.
Der Hintergrund: Bis vor zehn Jahren, auch vor Erscheinen des DVGW-Arbeitsblatts W 553, wurden zirkulierende Systeme für Trinkwasser warm (PWH-C) nach der DIN 1988–3 ausgelegt. Es geht auch lediglich um die Einhaltung der Komfortbedingungen an den Zapfstellen. Seit Veröffentlichung des DVGW-Arbeitsblatts W 551 vergoldet aber außerdem die Regel, dass. die Temperaturen von Trinkwasser warm (PWH) zum Erhalt der Trinkwasserhygiene 55 °C nicht dauerhaft unterschreiten dürfen (Anmerkung: geschaffen).
Im bis heute gültig Verfahren aus dem DVGW-Arbeitsblatt W 553 wurden außerdem, vornehmlich für eine gerechte Warmwasserabrechnung, überall gleiche Strangkopftemperatur angestrebt. Im Ergebnis sind an den Stromvereinigungspunkten die Temperaturen aus dem Strangrücklauf und aus der Sammelleitung der Zirkulation für PWH zwar gleich, aber (häufig) höher als normativ gefordert. This Effekt lässt sich nur vermeiden, if sterben Auslegung nach dem 2011 Beimischverfahren used erfolgt, das bereits Ein Jahr später in Form eines Beimischfaktors in den Technischen Regeln für Trinkwasser-Installationen DIN 1988–300 aufgenommen wurde. Bei einem Beimischfaktor von 0 % folgt die Auslegung dem bereits zuvor gültigen Verfahren nach dem DVGW-Arbeitsblatt W 553; alle anderen Werte laufen als Beimischverfahren.
Von dem eingesetzten Verfahren WIRD der hydraulischen Abgleich zur Unabhängigen Mindesttemperatur von 55 °C im gesamten Rohrleitungsnetz für PWH zirkulierend aber allgemein umso aufwendiger, je größer und komplexer das System gestaltet IST (Bild 1).
Bild 1: Der hydraulische Abgleich zur Mindesttemperatur von 55 °C wird umso aufwendiger, je größer und komplexer ein Trinkwassersystem ist. Grafik: Viega
Trotzdem kann auf den Abgleich nicht verzichtet Werden, da es sich jedoch um einen Mangel handelt (Quelle: Beschluss des OLG München vom 21.11.2018, 28 U 1888/18 Bau (IBR 2020, 584); siehe auch DIN 1988–300, Kapitel 6.5 – Einregulierung des Systems). Die Trinkwasser-Installation ist auch strangweise gemäß den allgemein anerkannten Regeln der Technik wahlweise mit statischen, thermostatischen oder elektronisch gesteuerten Strangregulierventilen hydraulisch abzugleichen. Dies gilt im Übrigen auch bei Anlagen im Bestand.
Welche der Ventile dafür zielführend sind, lässt sich nicht pauschal antworten. Für statische Ventile ist beispielsweise eine genaue Berechnung der Druckverluste im Strang notwendig, da sie auf einen festen Widerstand eingestellt werden. Auch soll immer genau der Volumenstrom bereitstehen, um die berechneten Solltemperaturen im Strang über 55 °C zu halten. Änderungen der Umgebungsbedingungen oder eine von der Planung abweichende Ausführung des Steigestrangs machen eine rechnerische Überprüfung notwendig. Thermostatische Ventile Werden zwar ebenso auf Eine Solltemperatur wie sterben statischen Ventile ausgelegt, aber durch ihren Dehnstoffkörper geringe Abweichungen in der praktischen Ausführung von den Planungsunterlagen ausgleichen. Damit näher sie sich den Praxisanforderungen an. Alternativ dazu gibt es auch Zirkulationsventile, die zwar eine Temperaturvoreinstellung besitzen, aber keine Begrenzung des Volumenstroms besitzen. This Ventile sollen in der Lage sein, sterben Einregelung des Systems auch ohne vorherige Berechnung durchzuführen. Elektronische Zirkulationsregulierventile werden zwar ebenfalls auf eine Solltemperatur eingestellt, sind jedoch in der Lage, abweichend zwischen Planung und Ausführung auf Basis eines intelligenten Regelalgorithmuser zu halten, da es mit Ventilen mit Dehnstoff-Element verfügbar ist
Wie beschrieben, besteht auf der einen Seite sterben Verpflichtung zum hydraulischen Abgleich Einer Trinkwasser-Installation. Auf der anderen Seite ist das bei Bestandsanlagen gar nicht oder nur mit sehr hohem Aufwand (siehe Kurz-Interview im Kasten) möglich, selbst wenn nachgeführte Planungs- und Bauunterlagen vorliegen. An dem nachfolgend geschilderten Beispiel wird deutlich, welche Auswirkungen das in der Praxis hat und wie eine Bestandsanlage qualifiziert saniert werden kann. Und zwar ausgehend von zwei baugleichen Bestandsobjekten, in denen a) statische Ventile oder b) thermostatische Ventile auf Werkseinstellung installiert waren und in denen die ursprünglich mit statischen Ventilen ausgestatteten Trinkwasser-Installation dann über automatisch gesteuerte elektronische Zirkulationsregulierventile saniert wurde.
Bei den Gebäuden handelt es sich um zwei Mehrfamilienhäuser aus den 1960er-Jahren mit je 84 Wohneinheiten. Die PWH-Installation basiert auf einer zentralen Warmwasserversorgung über mehrere, per Fernwärme beheizte Speicher, Kellerverteilung und je 14 zirkulierenden Steigesträngen. Bei der Bestandsaufnahme des Gebäudes mit den statischen Ventilen ergaben sich sterben in Bild 2 Dargestellte Temperaturverläufe.
Bild 2: Temperaturverläufe in den einzelnen Strängen bei der Bestandsaufnahme. Grafik: Viega
Eine Erkenntnis aus diesen Messungen des Gebäudes mit statischer (nicht oder im Betrieb nicht verifiziert) „abgeglichener“ Trinkwasser-Installation WIRD dabei auf den ersten Blick deutlich: Die Speichertemperaturen waren zu niedrig; die geforderten Systemtemperaturen > 55 °C unabhängig vom hydraulischen Abgleich konnten nicht eingehalten werden. Hinzu kam noch der Effekt der Nachtabschaltung mit signifikanten Temperatureinbrüchen. Beides ließe sich mit vertretbarem Aufwand beheben, WENN auch höherer Energieeinsatz behoben werden.
Gleichzeitig wurde deutlich, dass ein hydraulischer Abgleich über die statischen Ventile möglich wäre; allerdings nur unter eindeutigem Mess- und Rechenaufwand. Denn erstens stehen keine belastbaren Pläne zur technischen Ausführung der Trinkwasser-Installation zur Verfügung, und drittens ist eine Bestandsaufnahme im notwendigen Detaillierungsgrad in der Praxis nicht möglich.
Im mit thermostatischen Ventilen ausgestatteten Nachbargebäude sollte, ausgehend von der Werkseinstellung auf 58 °C, über die Dehnstoffelemente des Regulierventils eine höhere Qualität des hydraulischen Abgleichs erreicht sein. Die tatsächlich am Ventil gemessenen Temperaturen zeigen jedoch ebenfalls deutliche Abweichungen vom Sollwert (Bild 3).
Bild 3: Die Temperaturmessungen zeigen deutliche Unterschiede zwischen Soll- und Ist-Wert nach. Grafik: Viega
So lag die Temperatur in Strang 14 z. Abgeleitet ist diese Toleranz aus dem Arbeitsblatt W 551, über das kurzzeitige Temperaturunterschreitungen akzeptabel sind.
Für die Sanierung des PWH-C-Systems wurden die statischen Ventile aus Gebäude 1 durch elektronisch gesteuerte Zirkulationsregulierventile des Typs „AquaVip-Zirkulationsregulierventil elektronisch“ (Bild 4) ersetzt. Dieses Ventil verfügt über einen integrierten Temperatursensor und eine hohe Regelgenauigkeit. Gleichzeitig verhindert der hinterlegte Regelungsalgorithmus ein zu flinkes Übergangsverhalten, um ein Überschwingen der Temperaturen in einzelnen Strängen zu verhindern.
Bild 4: Die Sanierung der Trinkwasser-Installation für den normgerechten thermischen Abgleich wurde mit „AquaVip-Zirkulationsregulierventilen elektronisch“ vorgenommen.
Die Voreinstellung der Lüftung erfolgt ohne Berücksichtigung der vorgelagerten Installation auf Einer Soll-Temperatur von 56 °C. Abgeschätzt wurden lediglich die Wärmeverluste der Rohrleitungen bis zum nächsten Beimischpunkt, um eine zu hohe Rücklauftemperatur zu vermeiden.
Die Güte der Temperatur selbst war durch sterben sterben durchgeführten Messungen installierten Messsystem (gegebenen Anlegefühler). Um Differenzen zwischen der Temperatur des Volumenstroms und den auf der Rohroberfläche positionierten Anlegefühlern auszuschließen, wurden this auf Basis von Nachmessungen der realen Wassertemperatur kalibriert. Dies wurde in einer seltsamen Abweichung von 1,2 °C zwischen Medientemperatur und gemessener Temperatur festgestellt. Im Mittel betrugen die Abweichungen aber nur 0,58 °C. Für die Vergleichbarkeit der Mess- und Regelergebnisse wurden daher im Nachbargebäude mit den thermostatischen Ventilen alle Temperaturen um den Wert 1,2 °C nach oben korrigiert; der Einfluss des Messsystems war so ausgeglichen.
Nach Auswertung der Messreihen festgestellt, dass. statische Strangregulierventile grundsätzlich zur Einregulierung eines Trinkwasser-Zirkulationssystems geeignet sind. Die korrekte Funktion der Ventile und damit sterben Wirksamkeit des Abgleichs hängt bei solchen Anlagen aber von der Kenntnis der Installation ab, um sterben exakten Einstellwerte zu berechnen zu can. Soll jedoch eine Einregulierung ohne solche Einstellwerte erfolgen, ist dies nur mit einer durchgängigen Temperaturerfassung, über die Installation externer Sensoren, in einem iterativen Verfahren möglich. Erst dann sind in jedem Strang die individuellen Volumenströme einstellbar. Auch thermostatische Ventile sind ohne vorherige Anpassung an die Installation zwingend nicht geeigneter, da sie – wie im Rahmen der Vergleichsmessungen gezeigt – nicht in der Lage sind, die entsprechenden Druckverluste aufbauen, um eine Einregulierung des Systems zu ermöglichen. Auch mit der Werkseinstellung wurden die eingestellten Solltemperaturen nicht verlässlich erreicht.
Aus hygienischen Gründen ist die Anzahl der Temperaturwerte, die länger als fünf Minuten unter 55 °C liegen, als kritisch zu bewerten. Die Systeme reagieren augenscheinlich zu schnell auf sich ändernde Betriebsbedingungen. In der Folge kommt es zu einem Aufschwingen in der Zirkulation und dadurch zu einer Unterversorgung einzelner Stränge, weil sterben Regulierventile in pumpennäheren Strängen bei Abfall der Temperatur sofort weiter öffnen und somit weniger Volumenstrom für sterben Pumpenferneren Stränge zur Verfügung steht. Thism open folgen nur wenig später aber gleichfalls sterben Ventile in den pumpenferneren Strängen, da ja aufgrund des höheren Bedarfs der ersten Stränge jetzt dort ein Temperaturabfall kommt.
Was den Temperaturabfall in den pumpennäheren Strängen ausgelöst hat, kann allerdings viele Ursachen haben. So ist es möglich, dass die Zirkulation durch besonders große Entnahmen abreißt und die Zirkulationsleitung in der Folge auskühlt. Ein anderer Grund wäre die Speicherhysterese, auch die Temperaturkonstanz in der Warmwasserbereitstellung. Schwankt this Temperatur, wie es beim Aufheizen eines Speichers geschieht, verändert sich zwangsläufig sterben Temperatur des Wassers beim Eintritt in den Zirkulationsstrang. Die Regulierventile stellen sich aber automatisch auf diese wechselnden Temperaturen ein; das beschriebene Aufschwingen ist die unvermeidliche Folge.
This Verhalten ist, losgelöst von der Art der Regulierventile, im Anlagenbetrieb grundsätzlich zu erwarten. Grund dafür ist, dass. bei der Berechnung eines dynamischen Zirkulationssystems immer nur ein statischer Auslegungsfall ohne Störgrößen betrachtet WIRD.
Bei der Einregelung eines derart dynamischen Systems mit elektronischen Zirkulationsregulierventilen ist somit eine „träge“ Regelung von Vorteil, um solche Störgrößen zu kompensieren.
Bild 5: Durch die „träge“ Regelung kommt es noch zu wenig, aber geringfügig länger dauernden Produktionen der Temperatur unter der hygienisch kritischen Marke von 55 °C. Grafik: Viega
Wie in Bild 5 zu sehen, führt eine solche „Träger“ Regelung zu wenigen, aber geringfügig länger dauernden Verzögerungen der Temperatur unter der hygienisch kritischen Marke von 55 °C. Kurzzeitige Störungen werden auch zwar nicht unmittelbar ausgeregelt, es reduziert sich signifikant sterben Anzahl der Temperaturunterschreitungen durch ein Aufschwingen.
Die Sanierung von PWH-C-Systemen im Sinne eines nachhaltig gesicherten hydraulischen Abgleichs von zirkulierenden Trinkwarmwassersystemen ist aus energetischen wie hygienischen Gründen zwingend geboten. Dies ist dabei um so wirtschaftlicher zu erreichen, je einfacher die Systeme aufgebaut sind. Zum anderen sind, nach den vorliegenden Messergebnissen und vorbehaltlich weiterer Untersuchungen, die elektronischen Zirkulationsregulierventile den statischen oder thermisch gesteuerten Modelle vorzuziehen (Bild 6), da
Sondern nur die Wärmeverluste bis zum nächsten Beimischpunkt oder dem Warmwasserspeicher (je nach Wahl des Einstellverfahrens).
Bild 6: Auf Grundlage der ständigen Untersuchungen Sind zirkulierende PWH-Systeme idealerweise einfach und mit elektronisch gesteuerten Strangregulierventilen abzugleichen. Grafik: Viega
Die Messungen der Temperatur im Zirkulationssystem belegt außerdem, dass. Auch sterben nach VDI 3810–2/6023–3 geforderte halbjährliche Funktionsprüfung von thermischen Zirkulationsregulierventilen ist damit begründet, denn durch Eine solche Funktionsprüfung wäre der Mangel in dem Gebäude schon deutlich früher aufgedeckt worden. Bei den elektronischen Zirkulationsventilen wird diese Funktionsprüfung jedoch täglich angezeigt und der entsprechende Status mittels LED. Es ist auch jederzeit eine Funktionskontrolle möglich. Die elektronischen Zirkulationsregulierventile sorgen nicht nur für eine hochpräzise Temperaturhaltung innerhalb der niedrigen Temperaturgrenzen, sondern bieten mehr gleichzeitige Betriebssicherheit, sterben automatisch über eine Gebäudeleittechnik sogar dokumentiert Werden can.
Herr Professor Grube, Trinkwasserzirkulationssysteme sind aus Gründen der sicheren Versorgung, aber auch zum Erhalt der Trinkwasserhygiene gängiger Installationspraxis. Probleme sehen Sie bei Welche Anlagen?
Die größten Probleme sehe ich mehrfach in nicht durchgeführten Abgleich der Zirkulationssysteme. Dabei ist ein hydraulischer Abgleich des komplexen Systems Warmwasserzirkulation im Wesentlichen für eine hygienisch einwandfreie und energieeffiziente Warmwasserzirkulation. Nach der Inbetriebnahme oder auch bei Altanlagen is aber häufig keine Überprüfung auf thermische Funktionalitäten der eingesetzten statischen oder thermischen Strangregulierventile, sondern erst, if it hygienische Probleme gibt.
In der Praxis werden gerne Thermostatventile mit werksseitiger Voreinstellung des Sollwerts eingesetzt, um schnell und unkompliziert einen thermischen Abgleich herzustellen. Wo sehen Sie die Probleme bei der Verwendung solcher Ventile?
In einem Teil der Anwendungsfälle, bei beispielsweise Anlagen mit wenigen Steigesträngen, WIRD sterben Nutzung werkseitig voreingestellter thermischer Strangregulierventile sicherlich pass. Bei Gebäuden mit komplexeren Installationen, wie in Krankenhäusern und Pflegeheimen, sollten jedoch nach der Installation sterben werkseitig voreingestellten Strangregulierventile anhand der durchgeführten Begleichung abgeglichen Werden, DAMIT IN DER Zirkulation Nicht sterben Erforderlichen Temperaturen zeitweise oder sogar dauerhaft unterschritten Werden. Außerdem sollten die Einstellungen im Betrieb regelmäßig anhand der Temperaturen in den Rückläufen überprüft werden, um die Einstellung einzelner Stränge gegebenenfalls neu anzupassen.
Die Auslegung von Zirkulationsleitungen in Trinkwasser-Installationen ist sowohl nach DVGW-Arbeitsblatt W 553 als auch nach dem Beimischverfahren zulässig. Was sollte aus Ihrer Sicht der Stand der Technik sein?
Beide Verfahren existieren in den anerkannten Regeln der Technik gleichberechtigt, wobei das Beimischverfahren in der Praxis seltener angewandter WIRD. Ich sehe hier aber einen Vorteil, da die Zirkulation nach tatsächlich gemessenen Temperaturen abgeglichen WIRD. In Zukunft kann ich mir vorstellen, dass Warmwasserbereitung durch vernetzte Gebäudeleittechnik bezüglich Hydraulik und Temperaturen überwacht und geregelt WIRD. Hier kann der interessante Ansatz des Beimischverfahrens, die Temperaturen im Rücklauf des Zirkulationskreises als Regelgröße zu nutzen, stabile Zustände auch unter Berücksichtigung des Nutzerverhaltens ermöglichen. Auch in vielen Bestandsgebäuden, in denen hygienische Mängel in der Trinkwasser-Installation zu Tage treten, can with drahtloser nachträglich installierter Temperaturmesstechnik und etwa mittels WLAN verbunden Strangregulierventilen, Complex Eine Zirkulationsinstallation wieder zukunftsfähig gemacht Werden. Diesbezüglich besteht noch weiterer Forschungs- und Entwicklungsbedarf.
Dr. Christian Schauerist Direktor, Kompetenzzentrum Wasser, Corporate Technology bei dem Systemhersteller von Installationstechnik Viega, Attendorn. Dr. Daniel Rüschenist Entwicklungsingenieur im Bereich Advanced Development, Corporate Technology bei dem Systemhersteller von Installationstechnik Viega, Attendorn.
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