Frischwasser- oder Speichersystem?

Das Thema Hygiene in der Trinkwassererwärmung hat in den vergangenen Jahren enorm an Bedeutung gewonnen. So ist ein deutlicher Trend hin zu Frischwassersystemen zu beobachten. Dazu beigetragen haben zum Beispiel das DVGW-Arbeitsblatt W551, in dem Maßnahmen zur Reduzierung des Legionellenwachstums aufgeführt sind, sowie die novellierte Trinkwasserverordnung mit verschärften Anforderungen.

Frischwassersysteme bieten aufgrund einer deutlich geringeren Warmwasserbevorratung hygienische Vorteile gegenüber konventionellen Speichersystemen. Dies gilt vor allem, wenn die Nutzung längere Zeit unterbrochen war – zum Beispiel nach einem Urlaub oder bei sporadischer Nutzung etwa in kleineren Sportstätten mit Aktivitäten nur am Wochenende. So ist in Frischwassersystemen das Legionellenwachstum im Bereich der Erwärmung durch sehr kurze Verweilzeiten des Wassers deutlich gemindert. Das Volumen in diesen Systemen wird am Tag mehrfach ausgetauscht. Das Risiko etwa durch Leitungssysteme mit langen Wasser-Stagnationszeiten kann aber auch dadurch nicht verringert werden. In der Richtlinie VDI 6023 „Hygiene in Trinkwasserinstallationen, Anforderungen an Planung, Ausführung Betrieb und Instandhaltung“ sind hierzu Informationen enthalten.

Die Energiemenge für größere kurzzeitig benötigte Warmwassermengen wird durch Heizungswasser im Pufferspeicher bevorratet. Besonders in Verbindung mit Solar- und Festbrennstoffkesselanlagen wird diese Technik zunehmend in Ein- und Zweifamilienhäusern eingesetzt, weil in diesen Anlagen größere Puffervolumen installiert werden. Aber auch Systeme mit hohen Zapfleistungen für große Objekte sind verfügbar.

Neben Frischwasserkombispeichern, die als Pufferspeicher mit integriertem Edelstahlwellrohr und einem Trinkwasserinhalt von weniger als 50 l ausgeführt sind, werden Frischwasserstationen eingesetzt. Hier wird das Trinkwasser in einem Edelstahl-Plattenwärmetauscher im Durchfluss erwärmt.

Aktuell sind Frischwasserstationen mit Zapfraten von 10 bis 500 l/min erhältlich. Sie können an der Wand befestigt werden oder sind direkt am Pufferspeicher angeordnet. Die Buderus Frischwasserstation Logalux FS und FS-Z beispielsweise ist für Ein- und Zweifamilienhäuser geeignet und erreicht eine Zapfrate von 25 l/min.

Die bekannten und bewährten Speichersysteme bestehen aus einem Speicher, in dem das Trinkwasser erwärmt und bevorratet wird. Als Speichermaterial wird gewöhnlich emaillierter Stahl oder Edelstahl verwendet. Die Beheizung erfolgt durch eine oder mehrere innenliegende Heizschlangen (Glattrohr- oder Rippenrohrwärmetauscher), alternativ einen externen Wärmetauscher (Speicherladesysteme) oder durch einen Elektroheizeinsatz.

Für Solaranlagen zur Trinkwassererwärmung und Heizungsunterstützung, kleine Festbrennstoffkessel oder Kaminöfen mit Wärmetauscher werden Kombispeicher mit innenliegendem Trinkwasserspeicher angeboten. Die Buderus Kombispeicher Logalux PL 750/2S und 1000/2S haben einen konisch geformten Trinkwasserspeicher, dadurch wird das Verhältnis zwischen Nachheiz- und Gesamtvolumen optimiert. Aufgrund der Platzierung des Solarwärmetauschers im Kaltwasserbereich und eines integrierten Schichtenladerohres lassen sich ein sehr hoher solarer Ertrag beziehungsweise eine schnelle solare Aufheizung des Nachheizvolumens erreichen.

Planung und Betrieb

Bei der Planung und im Betrieb gibt es Unterschiede zwischen Speichersystemen und Frischwasserstationen, die für eine optimale Funktionsfähigkeit beachtet werden sollten.

Weil Frischwasserstationen das Trinkwasser im Durchfluss erwärmen, müssen sie – im Gegensatz zu Speichersystemen – auf den Spitzenvolumenstrom ausgelegt werden. In Einzelfällen werden mehrere Statio­nen in Kaskade geschaltet, dadurch sind höhere Zapfraten und eine Geräteaufteilung für den Grund- und Spitzenlastbetrieb möglich. In Ein- und Zweifamilienhäusern ist eine Zapfleistung von 25 l/min ausreichend, allerdings sollten Heizungsfachfirmen bei der Planung eine abweichende Sanitärausstattung mit Großraumbadewannen oder Duschen mit hohem Durchsatz berücksichtigen.

Bei anderen Objekten wie Hotels wird unter anderem mit Gleichzeitigkeitsfaktoren gearbeitet. Das notwendige Pufferspeichervolumen hängt von der zur Verfügung stehenden Wärmeerzeugerleistung und der größten Spitzenzapfung ab. Weiterhin spielen die notwendige Vorlauftemperatur und die Rücklauftemperatur der Station eine Rolle. Eine kleine Differenz zwischen beiden Temperaturen bedingt ein größeres Speichervolumen.

Die anderen Systeme werden für Wohngebäude nach DIN 4708 (NL-Zahl) ausgelegt. Für alle übrigen Objekte stehen technische Daten des Speichers wie Dauerleistung und Schüttleistung zur Verfügung. Bei Speicherladesystemen können Wärmetauscherleistung und Speichervolumen unterschiedlich zusammengestellt werden. Generell gilt: Trinkwassererwärmungsanlagen sollten so klein wie möglich und so groß wie nötig dimensioniert sein.

Die Warmwasserzirkulation

Bei Frischwasserstationen wird die Zirkulation am Kaltwasseranschluss eingebunden. Sobald der Wärmetauscher durchströmt wird, geht die Ladepumpe in Betrieb. Die Rücklauftemperatur zum Pufferspeicher hängt von der Zirkulationsrücklauftemperatur ab. In Großanlagen nach DVGW Arbeitsblatt W551 darf diese nur um 5 K gegen-über der Warmwasseraustrittstemperatur abkühlen.

Als Großanlagen gelten auch Anlagen mit zentralem Durchfluss-Trinkwassererwärmer und nachgeschalteten Leitungsvolumen von mehr als 3 l.

Damit in Verbindung mit einer Solaranlage der Solarertrag nicht durch hohe Temperaturen im unteren Speicherbereich gemindert wird, sollte in größeren Objekten mit langen Betriebszeiten und hohen Zirkulationsverlusten der Rücklauf der Frischwasserstation zum Beispiel über ein Drei-Wege-Ventil oder eine geeignete interne Rücklaufeinspeisevorrichtung temperaturabhängig in den Speicher eingeschichtet werden.

Nur bei Zapfbetrieb wird das Rücklaufwasser unten in den Speicher geleitet. In Ein- und Zweifamilienhäusern kann die Zirkulationspumpe zeit- und rücklauftemperaturabhängig gesteuert werden. Auch eine Impulssteuerung, die die Pumpe bei einer kleinen Zapfung kurz laufen lässt, ist sinnvoll.

Bei Frischwasserspeichern mit Edelstahlwellrohr erfolgt die Zirkulation über ein in den Warmwasseraustritt eingeschobenes Rücklaufrohr. Allerdings ist die Wärmeleistung begrenzt, weil das Rücklaufrohr aus Montagegründen nur eine geringe Länge haben kann und dadurch die Wärmeübertragungsfläche eingeschränkt wird.

Bei Speicher- und Speicherladesystemen hat sich die Einbindung über einen eigenen Anschlussstutzen im oberen Speicherbereich bewährt. Liegt das Volumen des Speichers unter 120 l, wird die Zirkulation häufig über den Kaltwasseranschluss eingebunden.

Warmwasser-Auslauftemperatur und Warmwasser-Komfort

Eine konstante Auslauftemperatur auch bei schnell schwankenden Zapfraten wie bei Speicher- und Speicherladesystemen haben Frischwassersysteme normalerweise nicht.

Dank ihrer „intelligenten“ Regelung bieten Frischwasserstationen aber ebenfalls einen zufriedenstellenden Komfort. Bei der Frischwasserstation Logalux FS und FS-Z von Buderus wird durch einen thermostatisch geregelten primärseitigen Mischer und  einen zusätzlichen sekundärseitigen Warmwassermischer eine sehr konstante Auslauftemperatur erreicht.

Bei Frischwasserspeichern ist diese abhängig vom Ladezustand des Speichers: Je höher die Zapfmenge, desto niedriger die Temperatur des ausströmenden Warmwassers.

Der Energieverbrauch

Neben der Trinkwassererwärmung wird Wärmeenergie für den Ausgleich der Speicherverluste und elektrische Energie für Pumpen und Regelung benötigt. Speicher für Frischwassersysteme müssen auf ein höheres Niveau als die geforderte Warmwassertemperatur erhitzt werden, weil für die Wärmeübertragung im Plattenwärmetauscher oder Wellrohr eine Übertemperatur nötig ist. Diese beträgt, je nach Auslegung 5 bis 30 K, wobei ein kleiner Wert sehr große Wärmetauscherflächen bedingt. Aus diesem Grund – und weil ein vergleichsweise großes Speichervolumen nötig ist – weisen Frischwassersysteme höhere Speicherverluste auf. Deshalb ist eine wirkungsvolle Speicherisolierung sinnvoll.

 Besonders niedrige Verluste haben Speicherladesysteme aufgrund des geringen Speichervolumens. Der Verbrauch an elektrischer Energie unterscheidet sich bei den Systemen nur unwesentlich. Nur bei langen Laufzeiten der Zirkulation entsteht durch die parallel laufende Ladepumpe ein erhöhter Stromverbrauch.

Die Wartung

Je nach System sind unterschiedliche Wartungsarbeiten nötig. Bei Frischwasserstationen und Speicherladesystemen ist es erforderlich, dass je nach Wasserhärte und Betriebstemperatur der Wärmetauscher in regelmäßigen Intervallen gespült und entkalkt wird. Frischwasserspeicher mit Edelstahlwellrohr und insbesondere Speichersysteme mit Glattrohrwärmetauscher sind wenig verkalkungsempfindlich. Die DIN 1988 besagt, dass Speicher regelmäßig gereinigt werden müssen.

Nach DIN 4753 sollte ein Fachmann die Magnesiumanode für den kathodischen Korrosionsschutz emaillierter Speicher alle zwei Jahre prüfen. Grundsätzlich sollte man bei allen Systemen regelmäßig die Funktion und Regelungseinstellung kontrollieren.

Welches System passt wann?

Frischwassersysteme sind generell dann erste Wahl, wenn großer Wert auf maximale Hygiene bei der Trinkwassererwärmung gelegt wird. Auch für Anlagen, in denen nicht regelmäßig Warmwasser benötigt wird, bietet diese Technik einige Vorteile.

Der Frischwasserspeicher mit Edelstahlwellrohr ist ideal für Solaranlagen zur Trinkwassererwärmung und Heizungsunterstützung in Ein- und Zweifamilienhäusern. Die Technik ist einfach und robust, weil im Gegensatz zur Frischwasserstation keine aufwendige Aus-lauftemperatur- und Pumpenregelung benötigt wird. Die Auslauftemperaturregelung sorgt in Frischwasserstationen für eine konstante Warmwassertemperatur bei schwankenden Zapfmengen und Vorlauftemperaturen.

Frischwasserstationen haben die geringste Trinkwasserbevorratung und können bei der Zapfleistung individuell auf das Objekt ausgelegt werden. Sie eignen sich besonders für Anlagen mit großem Pufferspeichervolumen (Festbrennstoffkessel und Solaranlagen mit hoher solarer Deckung). Es können auch mehrere Speicher mit einer Frischwasserstation kombiniert werden. Ein weiterer Vorteil ist der geringe Platzbedarf bei der Nachrüstung von vorhandenen Pufferspeicheranlagen.

Speichersysteme bieten den gewohnt sehr hohen Warmwasserkomfort durch Trinkwasserbevorratung und eine gleichmäßige Warmwassertemperatur. Sie haben sich schon über einen langen Zeitraum vielfach bewährt. Konventionelle Speicher mit innenliegender Heizschlange sind aufgrund großer Wärmetauscheroberflächen verkalkungsunempfindlich. In Anlagen mit kurzzeitig großen Spitzenzapfungen ist eine Warmwasser-Bevorratung sinnvoll. Solaranlagen, die als Speichersystem mit Solarwärmetauscher direkt im Kaltwasserbereich ausgeführt sind, haben nur einen Wärmeübergang vom Solarkreislauf auf das Trinkwasser und erreichen deshalb die höchsten Solarerträge.

Speicherladesysteme können mit relativ kleinem Speichervolumen große Warmwassermengen zur Verfügung stellen, weil durch externe Plattenwärmetauscher eine große Wärmeleistung auf das Trinkwasser übertragen werden kann. Sie eignen sich für große Objekte, wenn eine ausreichende Wärmeerzeugerleistung zur Verfügung steht.

Aber auch für Ein- und Zweifamilienhäuser werden platzsparende Gas-Brennwert-Kompaktheizzentralen wie der Buderus Logamax plus GB152 T mit Speicherladetechnik angeboten, bei denen mit einem Speichervolumen von weniger als 100 l die Leistungsfähigkeit eines doppelt so großen Speichers erreicht wird. Ein guter Kompromiss von kleinem Speichervolumen und gutem Solarertrag ist die Solar-Variante mit 210 l Speichervolumen.

Fazit

Je nach Einsatzbereich und individuellen Anforderungen bieten die unterschiedlichen Systeme jeweils Vorteile. Frischwasserstationen sind erste Wahl, wenn maximale Hygiene bei der Trinkwassererwärmung Priorität besitzt. Dieser Trend wird sich in Zukunft fortsetzen. Aber auch die bekannten Speichersysteme werden aufgrund ihrer Vorzüge weiterhin zum Einsatz kommen. Sie bieten höchsten Warmwasserkomfort bei bewährter und robuster Anlagentechnik.