Anwendungen und Lösungen - Warmwasser

11.1 Zirkulationssystem

Zirkulationssysteme halten die Warmwassertemperaturen in der Warmwasserversorgung aufrecht, indem sie das Warmwasser von den Entnahmestellen fortwährend zurück in den Speicher pumpen. Zirkulationssysteme sorgen damit auch bei unregelmässiger Nutzung für einwandfreies Trinkwasser. Dies geht jedoch zu Lasten von zusätzlichen Druck- und Wärmeverlusten in der Warmwasserverteilung. Zudem kann eine fehlerhafte Warmwasserzirkulation eine unzulässige Abkühlung des Speichers zur Folge haben, z. B. wegen folgender Ursachen:

• Unzureichende Wärmedämmung der Zirkulationsleitungen

• Zu hohe Fliessgeschwindigkeit beim Eintritt in den Speicher

• Falsche Auslegung der Zirkulationspumpe

Ein Zirkulationskreis besteht aus dem Warmwasser-Zirkulationskreis und der Zirkulationspumpe. Der Warmwasser-Zirkulationskreis setzt sich aus den Zirkulationsleitungen mit den Zirkulationsventilen zusammen. Die Zirkulationsventile sorgen für die Einhaltung der Temperaturvorgaben durch thermischen oder hydraulischen Abgleich. Die Zirkulationspumpe ist im Dauerbetrieb, wobei oft stromsparende Motorentypen mit Drehzahlregulierung verwendet werden. Drehzahlregulierte Zirkulationspumpen stellen die erforderliche Drehzahl mittels einer Druckdifferenzmessung an der Saug- bzw. an der Druckseite selbstätig ein.

Die Fliessgeschwindigkeit in Zirkulationsleitungen ist in der DIN 1988-300 festgelegt und liegt im Bereich von 0.2 bis 0.5 m/s. Beim Einsatz von Zirkulationspumpen mit grossem Förderdruck können höhere Fliessgeschwindigkeiten vorkommen, der Maximalwert von 1.0 m/s darf aber nicht überschritten werden. Die Fliessgeschwindigkeit beim Eintritt in den Speicher darf gemäss der Richtlinie SVGW W3/E3:2018 maximal 0.1 m/s betragen.

11.1.1 Zirkulationsleitungen

Die Zirkulationsleitungen müssen wärmegedämmt sein, wobei in den meisten Fällen die folgenden zwei Installationsarten zum Einsatz kommen:

Installationsart	Bild	Beschreibung
Konventionelles System		Die Warmwasserleitung PWH und die Zirkulationsleitung PWH-C werden separat geführt und gedämmt. Wärmeverlust: ca. 5 W/m (0.12 kWh/m/d) Hinweis zur Leitungslänge in m: Als Gesamtlänge ist die Summe der Länge PWH und PWH-C zu berücksichtigen.
Rohr-an-Rohr-System		Die Warmwasserleitung PWH und die Zirkulationsleitung PWH-C werden in der gleichen Wärmedämmung geführt. Wärmeverlust: ca. 6 W/m (0.15 kWh/m/d) Das Rohr-an-Rohr-System ist geeignet für kleinere Rohrweiten bis max. 40 mm PWH bzw. 15 mm PWH-C. Bei grösseren Rohrweiten kann die Wärmedämmung nicht mehr optimal montiert werden. Hinweis zur Leitungslänge in m: Als Länge ist die Länge PWH oder die Länge PWH-C zu berücksichtigen.

Installationsarten der Warmwasserzirkulation

11.1.2 Zirkulationspumpen

Die Zirkulationspumpe wälzt das Warmwasser in der Warmwasserzirkulation im Dauerbetrieb um. Für einen energieeffizienten Betrieb ist die passende Auswahl und richtige Einstellung der Zirkulationspumpe wichtig. Der Energieverbrauch ist von den folgenden Einflussgrössen abhängig:

• Fördervolumen

• Wirkungsgrad

• Druckverluste in der Warmwasserzirkulation

Ineffiziente oder falsch ausgelegte Zirkulationspumpen verbrauchen viel Energie und können zu einem fehlerhaften Betrieb oder Schäden an der Warmwasserversorgung führen. Beispielsweise erhöht sich der Energieverbrauch erheblich, wenn Zirkulationspumpen mit konstanter Drehzahl in Kombination mit thermisch oder elektronisch gesteuerten Zirkulationsventilen verwendet werden.

Bei Zirkulationspumpen wird zwischen den folgenden Betriebsarten unterschieden:

Betriebsart	Symbol	Beschreibung
Konstante Drehzahl		Die Zirkulationspumpe ist manuell oder durch ein externes Signal auf eine konstante Drehzahl eingestellt. Die Druckregelung der Zirkulationspumpe ist ausgeschaltet. Die Betriebsart kann verwendet werden, wenn nur mechanische Zirkulationsventile installiert sind. Die Betriebsart wird nicht empfohlen.
Konstanter Druck		Die Zirkulationspumpe ist auf einen konstanten Förderdruck eingestellt. Der Volumenstrom in der Warmwasserzirkulation wird über die Drehzahl geändert. Die Betriebsart kann für alle Anwendungen eingesetzt werden und wird am häufigsten verwendet.
Proportionaler Druck		Der Förderdruck der Zirkulationspumpe ist eine lineare Funktion des Volumenstroms in der Warmwasserzirkulation, wobei die Steilheit der Funktion eingestellt werden kann. Die Zirkulationspumpe ändert bei Bedarf den Volumenstrom in der Warmwasserzirkulation durch Anpassung der Drehzahl und des Förderdrucks. Dies ermöglicht im Vergleich zur Betriebsart mit konstantem Druck eine Reduzierung der Pumpenleistung. Die Betriebsart bietet Vorteile in Warmwasserversorgungen mit hohen Druckverlusten.

Unterschiedliche Betriebsarten von Zirkulationspumpen

11.2 Warmhalteband

Warmhaltebänder ermöglichen die Temperaturhochhaltung auf einem Rohrleitungsabschnitt in der Warmwasserversorgung. Bei kleinen Warmwasserverteilungen kommt das Warmhalteband anstelle einer Warmwasserzirkulation zum Einsatz. Eine weitere Anwendung von Warmhaltebändern ist der Frostschutz von kälteexponierten Rohrleitungen.

Warmhaltebänder werden an der Rohrunterseite montiert und mit einem Steuergerät verbunden. Das Steuergerät dient zur Einstellung der Einschaltzeiten und der Leistung des Warmhaltebands. Um eine Überhitzung zu vermeiden, sind Warmhaltebänder selbstregelnd, d. h. sie reduzieren die Heizleistung bei steigender Rohrtemperatur ohne eine externe Regelung.

Warmhaltebänder erfordern wenig Platz. Ein weiterer Vorteil ist, dass der Druckausgleich von unterschiedlich langen Zirkulationsleitungen entfällt. Nachteile sind:

• Energiekosten

• Druckanstieg bei geschlossenen Rohrleitungen

• Keine direkte Temperaturregelung des Warmwassers

• Hoher Reparaturaufwand im Fehlerfall

Warmhaltebänder sind elektrische Installationen in der Trinkwasserversorgung und müssen von einer Elektrofachkraft montiert und als elektrische Installation aussen sichtbar markiert werden.