03.01.2023 | von: now | Kategorie: Warmwasserbereitung, Zirkulation
Erfahren sie, wie eine Einrichtung zur Zirkulation von Warmwasser funktioniert, wie sie geplant wird und welchen Nutzen sie hat.
Sie kennen das Problem: Man dreht den Warmwasserhahn auf und statt des erwarteten warmen Wassers kommt einige Sekunden nur kaltes Wasser. Sie ärgern sich über das weglaufende, ungenutzte Wasser, und es kommt Ihnen so vor, als wären es etliche Liter.
Die Ursache ist klar: Liegen die Wasserhähne relativ weit vom Warmwasserspeicher einer Zentralheizungsanlage entfernt, kühlt das in den Verbindungsleitungen stehende Warmwasser zwischen zwei Entnahmen mehr oder weniger ab. Dieses abgekühlte Wasser muss erst aus der Leitung verdrängt werden, ehe warmes Wasser nach fließen kann. Wie viel Wasser weglaufen muss, hängt vom dem Rohrmaterial, dem Rohrdurchmesser und der Länge ab, und kann nachstehender Tabelle entnommen werden.
Beispiel: Bei einer 5 m langen Warmwasserleitung mit einem Durchmesser von 18 mm „steht“ etwa ein Liter Wasser in der Leitung.
| Außendurchmesser eines Kupferrohres mal Wanddicke in mm | Rohrlänge pro Liter in m | Liter pro Meter Rohrlänge | Vergleichs-menge, etwa |
|---|---|---|---|
| 10,0 x 1 | 19,9 | 0,05 | übervolles Schnapsglas |
| 12,0 x 1 | 12,74 | 0,078 | zwei Doppelte |
| 15,0 x 1 | 7,53 | 0,13 | knapp volle Kaffeetasse |
| 18,0 x 1 | 5 | 0,2 | volles Wasserglas |
| 22,0 x 1 | 3,19 | 0,31 | Büchse Cola |
Außerdem wird das nachströmende warme Wasser auch das Rohr erwärmen, so dass noch eine Materialabhängigkeit hinzukommt. Während Kupferrohr viel Wärme entzieht, ist der Einfluss von Kunststoffrohren geringer.
Möglichkeiten, diese Probleme zu umgehen oder zu beseitigen, bestehen
- im Einbau einer Zirkulationsleitung mit Pumpe;
- im Anbringen einer elektrischen Begleitheizung;
- im Einbau von elektrischen Nacherwärmungsgeräten (ähnlich einem Durchlauferhitzer);
- im Einbau von Heizgerät und Warmwasserspeicher bzw. Durchlauferhitzer in den beheizten Bereich des Hauses, z.B. im Bad
- in der Konzentration der Zapfstellen nahe dem Warmwasserbereiter und dem Einzelanschluss der Zapfstellen vom Speicher (d.h. strahlenförmige Verrohrung der Warmwasserleitungen bei geringem Querschnitt);
- in der Dezentralisierung (Warmwasserbereiter direkt an den Zapfstellen).
Von Anfang an lässt sich durch gute Planung der Einbau der einen oder anderen Zusatzeinrichtung vermeiden. Denn alle Hilfsmittel verursachen einen mehr oder weniger großen finanziellen Aufwand bei der Anschaffung und während des Betriebes.
Ich empfehle die entsprechende haustechnische Planung zu einem sehr frühen Zeitpunkt zu beginnen. Bereits bei der Raumzuordnung – also der Grundrissplanung bei einem Neubau – ist der Aufstellort des Warmwasserspeichers von möglichst kurzen Rohrleitungen abhängig zu machen. Dabei sind zu den Wasserhähnen Küche und Zähneputzen die kürzesten Rohrleitungen vorzusehen.
Ist die Raumanordnung im Bestand nicht veränderbar oder ergibt sich aus der Architektur des Hauses keine sinnvolle Zuordnung, prüft man zunächst, ob es möglich ist, eine Zirkulation mit Leitung und Pumpe einzubauen.[accordion clicktoclose=true scroll=70 tag=h2][accordion-item title=“Planung einer Zirkulation von Warmwasser mit zusätzlicher Leitung und Pumpe“]
Eine Zirkulationspumpe und eine Zirkulationsleitung sorgen dafür, dass warmes Wasser an den Zapfstellen zur Zeit des Pumpenbetriebes ohne nennenswerte Wartezeit verfügbar ist. Dazu wird eine Rohrleitung vom entferntesten Punkt des Warmwasserstranges zum Speicher zurückgeführt. Warmes Wasser wird nun mittels einer Umwälzpumpe im Kreislauf gehalten und so dem Speicher immer wieder zugeführt. Heißes Wasser aus dem Speicher strömt in der Warmwasserleitung nach und fließt an den meist kurzen Abzweigen zur Dusche, dem Waschbecken, der Küchenspüle usw. vorbei. Während des Pumpenbetriebes weist das Wasser im gesamten Netz annähernd die gleiche Temperatur wie im Speicher auf. Wird ein Warmwasserhahn geöffnet, steht unmittelbar nach Abfluss der geringen, abgekühlten Wassermenge zwischen Leitungsabzweig und Hahn sofort warmes Wasser zur Verfügung.
In größeren Warmwassernetzen (Mehrfamilienhäuser, Hotellerie, Krankenhäuser) hat die Zirkulationseinrichtung noch eine andere Funktion. Mit ihrer Hilfe wird ein großer Teil des Warmwassernetzes auf hohem Temperaturniveau gehalten, womit eine thermische Desinfektion (Legionellen) verbunden ist.
Voraussetzung für den Einsatz einer Zirkulationseinrichtung (Zirkulationsleistung plus Pumpe) ist eine zentrale Warmwasserbereitung mit einem Speicher. In zentralen Warmwassernetzen mit Durchlauferhitzern ist der Einsatz von Zirkulationseinrichtungen nicht möglich. Eine Ausnahme bilden Durchlauferhitzersysteme, die mittels Wärmetauscher auf den Wärmevorrat eines Pufferspeichers zurückgreifen.[/accordion-item] [accordion-item title=“Laufzeit der Zirkulationspumpe“]
Während früher für den Umtrieb des Warmwassers das Schwerkraftprinzip genutzt wurde, hält heute eine Umwälzpumpe die Zirkulation in Gang. Diese Zirkulationspumpe verursacht je nach Anschlussleistung im Dauerbetrieb einen nicht zu vernachlässigenden Elektro-Energieverbrauch. Bei einer Einschaltdauer von täglich 24 Stunden und einer Pumpenleistung von 30 Watt (älteres Modell) ergibt sich ein jährlicher Elektroenergieverbrauch von (24h mal 30Watt mal 365 Tagen) 263 kWh (kiloWattstunden). Entsprechender Verschleiß der Pumpe kommt hinzu. Moderne Hocheffizienzpumpen sind für Leistungen unter 10 Watt, zum Teil mit automatischer Leistungsanpassung, zu haben, was bei einem hydraulisch gut abgestimmten Rohrsystem für Warmwasser im Ein-/Zweifamilienhaus völlig ausreicht.
Die Reduzierung der Laufzeit, besonders einer älteren Zirkulationspumpe, beeinflusst den Jahresstromverbrauch erheblich. Beschränken Sie daher die Laufzeit der Pumpe mit einer Schaltuhr auf jene Zeiten des Tages, in denen üblicherweise Warmwasser benötigt wird – also z.B. von 6 bis 8 Uhr, 11 bis 13 Uhr und 18 bis 20 Uhr. Statt 24 Stunden läuft die Pumpe, wie im Beispiel angegeben, nur etwa 6 Stunden. Dadurch werden 75 % der Elektroenergiekosten für die Pumpe eingespart. Diese Möglichkeit zum Energiesparen ist aber nicht nur empfehlenswert, sondern sogar gesetzlich vorgeschrieben. Bei recht eindeutigen Nutzungszeiten für Warmwasser innerhalb des Haushaltes kann man die Einschaltdauer der Pumpe noch weiter reduzieren. Der Einbau einer Zeitschaltuhr ist einfach und preiswert. Die Kosten einer einfachen digitalen Zeitschaltuhr liegen bei etwa 8 bis 15 €. Jede bestehende Anlage ist nachrüstbar. Zeitschaltuhren benötigen nur eine sehr geringe zusätzliche Elektro-Energiemenge. Wird eine Zirkulationseinrichtung modernisiert, kann auch eine so genannte Hocheffizienzpumpe mit integrierter Zeitschaltuhr eingesetzt werden. Moderne Heizungsregelungen bieten den Komfort einer Programmierung der Laufzeit der Zirkulationspumpe meist ebenfalls.
Für Mehrfamilienhäuser ist der Einbau einer Zeitschaltuhr allerdings nur bedingt geeignet, da man die Mieter nicht auf bestimmte Warmwassernutzungszeiten verpflichten kann. Eine energiesparende Nachtabschaltung z.B. zwischen 23 Uhr und 5 Uhr ist aber nach gemeinsamer Abstimmung sicher möglich).
Besonders wichtig ist es, die Rohrleitungen sorgfältig zu dämmen, die den Zirkulationskreislauf bilden. Hierfür sollte eine Dämmstoffstärke gewählt werden, die mindestens dem Rohrdurchmesser entspricht.
Als Material kommen schrumpffreie Dämmschalen aus PU-Schaum oder Mineralwolle in Frage. Auch Kautschuk- und PE-Schaum sind gut verwendbar, wenn die Materialien längs auf Druck verlegt werden, um den Schrumpfvorgängen entgegen zu wirken. Es ist ratsam in nicht zugänglichen Bereichen Materialien einzusetzen, die nicht schrumpfen. Neben den Rohrleitungen sind auch Pumpen, Schieber, Rohrschellen u.ä. sorgfältig zu dämmen. [/accordion-item] [accordion-item title=“Steuerung der Zirkulationseinrichtung“]
Temperatursteurung
Bei der temperaturabhängigen Steuerung einer Zirkulationseinrichtung wird die Zirkulationspumpe nicht zeitabhängig, sondern dann eingeschaltet, wenn die Temperatur in der Zirkulationsleitung – durch die Wärmeverluste bedingt – unter einen bestimmten Wert sinkt. Diese Art der Regelung eignet sich für größere Wohnhäuser mit mehreren Wohnungen, wo eine zeitliche Vorgabe der Pumpeneinschaltzeit nicht bzw. kaum möglich ist. Bei dieser Lösung sollte geprüft werden, ob eine generelle Abschaltung in den Nachtstunden möglich ist. Der Elektro-Energieverbrauch für die Zirkulationspumpe ist deutlich höher als bei der Kurzzeitprogrammierung.
Anforderungsteuerung
Die wohl eleganteste und energiesparendste Lösung wählen Sie, wenn die Zirkulationseinrichtung auf Anforderung bzw. nach Bedarf eingeschaltet werden kann. Sie betätigen dazu eine Drucktaste ähnlich einem Lichtschalter, wenn Sie warmes Wasser benötigen. Mit der Betätigung der Taste, die sich z.B. neben dem Warmwasserhahn oder am Raumeingang befindet, wird die Zirkulationspumpe in Betrieb genommen. Sie fördert das abgekühlte Wasser aus der Warmwasserleitung über die Rückführung in den Speicher, so dass warmes Wasser nachfließen kann. Nach kurzer Wartezeit kann an jeder Stelle im Haus ein Hahn geöffnet werden, an dem verlustarm warmes Wasser ansteht. Neben der normalen Zirkulationseinrichtung mit Pumpe und rückführender Leitung benötigen Sie dazu in der Nähe der Zapfstellen bzw. in den Räumen, wo sich Zapfstellen befinden, entsprechende Taster. Alle Taster müssen über ein Elektrokabel mit der Zirkulationspumpe verbunden sein. Damit die Pumpe ca.1 Minute läuft, muss außerdem eine Kurzzeitschaltuhr installiert werden. Möglich ist die Installation eines einstellbaren Hauslichtautomaten. Dieser lässt die Pumpe gerade so lange laufen, bis warmes Wasser an den Zapfstellen anliegt. Bei einer Laufzeit von insgesamt 30 Minuten pro Tag (30 Tasterbetätigungen) ergeben sich unter Einbeziehung der Anschlussleistung des Treppenlichtautomaten etwa 2 kWh Elektroenergieverbrauch im Jahr.
[ezcol_1half]Vorteile:
- sehr geringe Stromkosten,
- sehr geringe Wärmeverluste,
- Umgang mit Warmwasser wird bewusster
Nachteile:
- gewöhnungsbedürftig,
- Pumpenlaufzeit muss durch Versuch ermittelt werden,
- zusätzlicher Aufwand für Elektroinstallation, Taster und Hauslichtautomat (ca. 300 €)
Bei einer anderen Variante der Anforderungssteuerung mit Drucktasten wird die Laufzeit der Pumpe nach dem Temperaturanstieg in der Zirkulationsleitung geregelt. einen. Nach Betätigen der Taste läuft die Zirkulationspumpe zunächst an. Erreicht die mit einem Temperaturfühler ermittelte Temperatur in der Zirkulationsleitung einen bestimmten Wert (z.B. 5 Grad unter Speichertemperatur) wird die Pumpe wieder abgeschaltet. Die temperaturabhängige Lösung ist eine sehr sichere Lösung, da keine Versuche mit der Pumpenlaufzeit (Hauslichtautomat) vorgenommen werden müssen und die Einstellung nicht von der Wassermenge im System abhängt. Der Elektroenergieverbrauch liegt ebenfalls bei etwa 2 kWh pro Jahr.
[ezcol_1half]Vorteile:
- sehr geringe Stromkosten,
- sehr geringe Wärmeverluste,
- hoher Komfort,
- keine Ermittlung der Pumpenlaufzeit erforderlich,
- Umgang mit Warmwasser wird bewusster
Nachteile:
- neben dem Aufwand für die Elektroinstallation zusätzlicher Thermostateinbau (ca. 60 €) notwendig.
Die Nachteile beider Varianten bestehen also im größeren Aufwand, der bei den im Prinzip niedrigen Energiepreisen eine Wirtschaftlichkeit der vorgeschlagenen Maßnahmen bedauerlicherweise in Frage stellt. Ein grundsätzlicher Nachteil eines höheren technischen Aufwandes besteht in der größeren Störanfälligkeit solcher Systeme.
Sie können die aufwändigen nachträglichen Elektro-Installationen auch vermeiden, indem Sie Ihre Zirkulationspumpe an eine Funksteckdose anschließen und mit der Fernbedienung einschalten. Eine kleine elektronische Schaltung zur Steuerung der kurzen Pumpenlaufzeit verfeinert die Sache und sichert das automatische Abschalten.
Eine weitere, einfache Möglichkeit der Anforderungssteuerung besteht darin, den Druckabfall in der Warmwasserleitung auszuwerten. hierbei wird die Zirkulationseinrichtung in Betrieb gesetzt, wenn das Warmwasserventil kurz geöffnet und gleich wieder geschlossen wird. Der kurze Druckabfall im Warmwassernetz wird durch einen Fühler erfasst. Eine Zeitschaltuhr (z.B. Treppenlichtautomat) wird eingeschaltet, die die Zirkulationspumpe für eine gewisse Zeit laufen lässt. Für diese Nachrüstung sind somit keine zusätzlichen Elektroinstallationen erforderlich. Die einfache Lösung funktioniert im gesamten Warmwassernetz.
[ezcol_1half]Vorteile:
- sehr geringe Stromkosten,
- sehr geringe Wärmeverluste,
- einfache Installation,
- geringer Montageaufwand,
- nachrüstbar, vergleichsweise preiswert (ca. 150 €),
- bei Kombination mit Thermostat automatische Pumpenlaufzeit,
Nachteile:
- Wasserverluste,
- gewöhnungsbedürftig
Schwerkraftzirkulation mit zeitgesteuertem Ventil
Bei der früher üblichen Schwerkraftzirkulation nutzte man die Tatsache, das warmes Wasser leichter ist als kaltes. Infolgedessen steigt das warme Wasser in der Warmwasserleitung nach oben und „fällt“, etwas abgekühlt, in der Zirkulationsleitung wieder in den Speicher zurück. Im Grunde funktionierten so jahrzehntelang unsere Heizungsanlagen ohne eine Umwälzpumpe. Voraussetzung für ein funktionierendes System dieser Art ist ein sorgfältig berechnetes und präzise verlegtes Leitungsnetz. Eine Zirkulationspumpe wird nicht benötigt. Nachteilig ist der größere Rohrdurchmesser der Wasserleitungen und die Trägheit. Diese Art der Zirkulation verursacht im Dauerbetrieb recht große Wärmeverluste und wird daher heute nicht mehr installiert. Bei bestehenden Anlagen dieser Art kann man die Schwerkraftzirkulation durch ein Ventil, welches durch eine Zeitschaltuhr gesteuert wird, unterbrechen. Damit kann der Nachteil unkontrollierter Wärmeabgabe durch Dauerzirkulation für viele Stunden des Tages beseitigt werden. Der Einbau eines Ventils mit Zeitschaltuhr ist mit etwa 150 € vergleichsweise preiswert.[/accordion-item][accordion-item title=“Kosten einer Zirkulationseinrichtung“]
Die Investitionskosten für eine Zirkulationseinrichtung fallen unterschiedlich aus. Pro Meter verlegtem Rohr, einschließlich Dämmung, ohne Stemmarbeiten, müssen Sie etwa mit 30 bis 40 € rechnen. Dazu kommt noch einmal die Zirkulationspumpe, die mit Zeitschaltuhr und Einbau etwa 150 € kostet. Rechnet man noch Kosten für Aufwendungen bei der Elektroinstallation und Stemmarbeiten hinzu, wird man im Einfamilienhaus etwa 800 € bis 1000 € einplanen müssen.
Die ungefähren Betriebskosten ergeben sich aus der Anschlussleistung der Pumpe und der jährlichen Einschaltdauer. Eine moderne Pumpe mit 6 Watt Leistungsaufnahme und einer Einschaltdauer von 6 Stunden täglich verursacht bei einem Strompreis von 28 Cent/kWh Jahreskosten in Höhe von etwa 4 €.[/accordion-item] [accordion-item title=“Elektrische Begleitheizungen für Warmwassernetze „]
Ist der Einbau einer Zirkulationseinrichtung nicht möglich (nachträgliche Installation) kann man auch eine elektrische Begleitheizung in Erwägung ziehen. Durch elektrische Begleitheizungen, die temperatur- und zeitgesteuert arbeiten, wird das sich abkühlende Wasser in der Warmwasserleitung erwärmt und auf einer voreinstellbaren Temperatur gehalten. Dazu wird eine kabelähnliche elektrische Widerstandsheizung am Warmwasserrohr angebracht und gemeinsam mit dem Rohr gedämmt.
Elektrische Begleitheizungen bestehen aus zwei stromdurchflossenen Leitern in einer elektrisch isolierenden Hülle. Der elektrische Widerstand zwischen beiden Drähten führt zu einer Erwärmung, die durch Einstellung der Stromstärke regelbar ist. Die elektrische Leistungsaufnahme beträgt je nach Ausführung zwischen 8 und 25 Watt pro Meter. Voraussetzung für die Einhaltung einer bestimmten Warmwassertemperatur im Rohr ist eine optimale Wärmedämmung. Der Vorteil dieser Lösung besteht darin, dass keine zusätzliche Rohrleitung benötigt wird, ggf. also auch ein Warmwasserrohrnetz ohne Zirkulationsleitung nachgerüstet werden kann.
Bezogen auf die Energiekosten ist die Lösung jedoch ungünstig, da die Wärmeverluste durch eine elektrische Direktheizung ausgeglichen werden. Die in Heizkostenabrechnungen auftretenden Kosten für die Beheizung mit Heizbändern sind sehr hoch (Mietwohnungen).
Warmwassersysteme mit elektrischen Begleitheizungen sind auch bezüglich der Wasserhygiene (Legionellen) als problematisch einzuschätzen. Zur Sicherheit wäre eine Rohrleitungstemperatur von 60°C (thermische Desinfektion) erforderlich – wegen der damit verbundenen hohen Betriebskosten wird diese Temperatur jedoch aus Einspargründen unterschritten.
[/accordion-item][/accordion]
Das könnte Sie auch interessieren...
Welche Erwartungen hat der Nutzer an die Warmwasserbereitung und wie lassen sich die Wünsche am Besten umsetzen?Für die ...
Was muss auf die Wunschliste für eine neue Heizung und welche Fragen sollten durch den Heizungsbauer beantwortet werden?...
Mehr zur Notwendigkeit, zu speziellen Bauweisen sowie den Vor- und Nachteilen der Pufferspeicher in HeizungsanlagenIm Ge...
Alles über Vor- und Nachteile, und ob ein zentraler oder mehrere kleine Warmwassererzeuger das Richtige für Sie istIn de...
Leitfaden zur Planung einer Anlage zur Warmwasserbereitung für Neubau und Modernisierung im Ein- bzw. Zweifamilienhaus (...
Der Artikel ist sehr aufschlussreich. Eine Rezirkulationseinrichtung lässt sich also nur machen, wenn eine entsprechende Rohrinstallation existiert.?
Eine Zirkulationseinrichtung hält das Warmwasser (abhängig von der eingestellten Zirkulsationszeit) durch eine Zirkulationspumpe im Kreislauf, was eine Rücklaufleitung zum WW-Speicher erfordert. Ist eine solche Leitung nicht vorhanden, kann auch eine elektrische Begleitheizung angewendet werden, was jedoch einen höheren Energiebedarf (Strom) nach sich zieht.