IKZ-HAUSTECHNIK, Ausgabe 6/1999, Seite 172 ff.
SANITÄR-/HEIZUNGSTECHNIK
Verursachungsgerechte Erfassung von Kalt- und Warmwasser sowie Wärme
Martina Kuhlendahl*
Auf Tagungen und Fachseminaren wird immer wieder deutlich, daß sich rund um das Thema "verursachergerechte Abrechnung von Warm- und Kaltwasser" noch eine Menge Fragen ranken. Ursache hierfür ist sicherlich, daß das Thema keinen überdurchschnittlich relevanten Charakter besitzt. Im folgenden wird deshalb kurz auf wesentliche Fragen rund um die verursachergerechte Abrechnung von Wasser und Wärme eingegangen: Warum gibt es Wasser- und Wärmezählung in Wohneinheiten? Was bringt es dem Mieter und dem Vermieter? Welche Möglichkeiten bestehen zur Ermittlung des individuellen Wasserverbrauchs und wie funktionieren Wasser- und Wärmezähler?
Das rechtliche Umfeld der Erfassung von Warm- und Kaltwasser sowie Wärme
Hintergrund der individuellen Ermittlung des Wasserverbrauchs bildet die Verordnung über die verbrauchsabhängige Abrechnung der Heiz- und Warmwasserkosten in der Fassung vom 20.1.1989. Darin werden Vermieter bzw. Gebäudeeigentümer angehalten, Räume mit Ausstattungen zur Verbrauchserfassung zu versehen. Natürlich geht es letztlich um das Thema Ressourcenschonung, derer sich Politiker jeglicher Couleur verpflichtet fühlen. Die mit dem Einsatz von Wasserzählern verbundenen Einsparungen bei Mietern belaufen sich dann auch im Schnitt auf stolze 15%.
Unter Berücksichtigung der Wasserpreisindices, insbesondere bei Brauchwasser (von 1991 bis 1996 eine Steigerung von über 75% in den alten, und sogar über 97% in den neuen Bundesländern), ergeben sich nicht unerhebliche Einsparpotentiale. Zumal sich eine höhere Gerechtigkeit im Rahmen der Verbrauchserfassung natürlich auch auf die Zufriedenheit der Mieter auswirkt.
Wasserzähler messen das Volumen (Durchflußmenge) von strömendem Wasser und zeigen es über ein Zählwerk in gesetzlichen Einheiten an. Auch für Wasserzähler besteht ein dichtes rechtliches Umfeld, eine Menge an Vorschriften auf dem Gebiet des gesetzlichen Meßwesens, die teilweise im Rahmen der Europäisierung verdichtet bzw. konkretisiert wurde. Unterschiedliche rechtliche Normen in den Mitgliedsländern und dadurch entstandene technische Handelshemmnisse wurden also angeglichen.
Betroffen hiervon war die Version des Gesetzes über das Meß- und Eichwesen (Eichgesetz) vom 23.3.1992. Dieses verlangt, daß Meßgeräte zur Bestimmung der thermischen Energie und der Durchflußstärke von Flüssigkeiten - also Wärme- und Wasserzähler - geeicht sein müssen, wenn sie im geschäftlichen Verkehr Verwendung finden.
So wurde ab dem 1.1.1993 die Eichfrist für Kaltwasserzähler von 8 auf 6 Jahre verringert, die von Warmwasser- und Wärmezählern blieb bei 5 Jahren. Nach dieser Frist wird eine Nacheichung oder Nachbeglaubigung erforderlich. Aus Gründen der Praktikabilität wird jedoch üblicherweise der Wasser- oder Wärmezähler gegen einen neuen ausgetauscht.
Das Eichgesetz wird in der Eichordnung umgesetzt. Diese wiederum wird länderspezifisch gehandhabt. Die Eichordnung legt Mindestanforderungen für Wasser- und Wärmezähler fest und beinhaltet Begriffsbestimmungen, Bauanforderungen, Fehlergrenzen, Bezeichnungen und Aufdrucke an Geräten sowie Übergangsregelungen.
Auch der Einbau, die Montage und Inbetriebnahme unterliegen geltenden Normen und Vorschriften. Meßtechnische Geräte müssen danach eich- bzw. beglaubigungsfähig sein. Die Zulassung für die Meßsicherheit übernimmt die Physikalisch Technische Bundesanstalt (PTB). Nach dieser Zulassung ist das Gerät eichfähig. Die Eichung bzw. Beglaubigung erfolgt durch die Eichbehörde (Eichung) bzw. einer staatlich anerkannten Prüfstelle (Beglaubigung), wobei dies auch explizit Hersteller mit einem vereidigten Prüfstellenleiter sein können. In ihrer rechtlichen Wirkung sind Eichung und Beglaubigung gleichwertig.
Für den Einsatz der Geräte gilt, daß sie so aufgestellt, gehandhabt und unterhalten werden müssen, daß die Richtigkeit der Messung und die zuverlässige Ablesung der Anzeige gewährleistet ist.
Die Funktionalität des Volumenmeßteils
Volumenmeßteile für Wasser- und Wärmezähler ermitteln die Durchflußmenge von Wasser. Der Vorteil von Wasser liegt auf der Hand: (noch) ausreichende Verfügbarkeit, ungefährlich in der Anwendung und hohe spezifische Wärmekapazität, also gute Aufnahme, Speicherung und Abgabe von Wärme.
| Bild 1: Kompakt-Wärmezähler |
Wärmezähler
Wärmezähler werden am Markt vor allem in zwei Varianten angeboten: als Kompaktgeräte oder als Kombinationsgerät. Kompaktgeräte sind Zähler, die mit allen Komponenten zu einer baulichen Einheit zusammengefaßt sind (Bild 1). Eine schnelle und einfache Montage sprechen für deren Einsatz. Bei Kombinationsgeräten ist jede Einzelkomponente wie Rechenwerk, Volumenmeßteil oder die Temperaturfühler separat von der PTB zugelassen und beglaubigt. Vorteil: jede Komponente ist auf die vorhandenen Betriebsverhältnisse individuell abstimmbar. Zudem können sie räumlich voneinander getrennt montiert werden (Bild 2).
| Bild 2: Wärmezähler als Kombinationsgerät: Rechenwerk mit Flügelrad-Wärmezähler. |
Wasserzähler
Allen Wasserzählern liegt die Messung der Durchflußmenge von Wasser zugrunde. Deshalb werden solche Geräte als Volumenzähler bezeichnet.
Die Arten der Wasserzähler lassen sich nach dem Einsatz als
- Kaltwasserzähler (bis 30°C),
- als Warmwasserzähler (bis 90°C) und
- als Heißwasserzähler (über 90°C) unterteilen.
Volumenmeßteil
Die spezifischste Art der Unterteilung ist die nach der Gerätebauart. In der Technischen Gebäudeausrüstung werden hauptsächlich drei Meßarten verwendet: die mit Turbinen- oder Flügelradzähler, die Ultraschallmessung und die magnetisch induktive Durchflußmessung.
| Bild 3: Aufputzwasserzähler als Einstrahl-Flügelradzähler. |
Turbinen- oder Flügelradzähler
Dabei erfolgt die Messung über eine durchflußproportionale Umdrehung eines Flügelrades oder einer Turbine. Die dabei meistverwendetste Bauform ist die des Einstrahl-Flügelradzählers (Bild 3).
| Bild 4: Wärmezähler als Kombinationsgerät: Rechenwerk mit Woltmannzähler. |
Dem steht der Mehrstrahl-Flügelradzähler entgegen, bei dem durch eine gleichmäßige Ausströmung des Flügelrades kein einseitiger Druck auf Achse und Lager entsteht und dieser damit unempfindlicher gegen Abnutzungserscheinungen ist. Eine weitere Unterscheidung ist nach Naß- und Trockenläufern möglich. Bei den Trockenläufern befindet sich eine wasserdichte Trennung zwischen dem Flügelrad und der Anzeigeeinheit. Bei den Naßläufern liegt das Übersetzungs- und Zählwerk direkt im Wasser. Der klassische Flügelradzähler ist der Woltmannzähler, bereits 1790 von Reinhard Woltmann zur Wasserströmungsmessung erfunden (Bild 4).
Ultraschallzähler
Die zweite Gruppe mittelbarer Volumenzähler ist die der Ultraschallzähler. Dabei werden Laufzeit und Frequenz von Schallwellen genutzt, die sich mit der Strömungsgeschwindigkeit des Wassers verändern. Ein Schallimpuls wird zuerst in und anschließend gegen die Strömungsrichtung gesendet. Die Differenz der Laufzeit ergibt die Strömungsgeschwindigkeit des Wassers. Bringt man diese nun mit dem Querschnitt des Rohres in ein Verhältnis, erhält man so das Volumen. Da es sich um einen statischen Wärmezähler handelt, alle beweglichen Elemente also wegfallen, ist diese Variante besonders ablagerungssicher und verschleißfrei.
Magnetisch induktive Durchflußmessung
Eine dritte Möglichkeit stellt die magnetisch induktive Durchflußmessung (MID) dar. Hier liegt das Faraday’sche Induktionsprinzip zu Grunde. Folgende Überlegung wird angestellt: wenn man eine elektrisch leitende Flüssigkeit (in diesem Fall Wasser) durch ein Magnetfeld fließen läßt, entsteht beim Schneiden des Magnetfeldes eine elektrische Spannung in der Flüssigkeit. Zwei gegenüberliegende Elektroden werden senkrecht zu Magnetfeld und Strömungsrichtung eingesetzt. Den Elektroden ist es nun möglich, bei fließendem Wasser die elektrische Spannung zu messen. Da sich die gemessene Spannung proportional zur Strömungsgeschwindigkeit des Wassers verhält, kann auch hier wieder unter Berücksichtigung des Rohrquerschnitts die Durchflußmenge ermittelt werden.
| Bild 5: Sondereinbauform für Wasserzähler. |
Montagearten von Wasserzählern
Wichtig bei Wasserzählern ist auch die Montagemöglichkeit. Neben der präzisen Erfassung des Verbrauchs soll ein Gerät heute auch schnell und komfortabel montiert werden können. Auch der Optik wegen spielen Installationsarten heute eine wichtige Rolle.
Je nach Einbauteilen sind verschiedene Montagearten möglich:
- als Unterputzwasserzähler (das Gerät liegt hinter der Wand, durch eine Rosette ist die Ablesung möglich),
- als Aufputzwasserzähler (Verwendung oft im Keller),
- auf das Wohnungswasserabsperrventil,
- an der Badewannen- oder Brausearmatur (Bild 5),
- unter dem Waschtisch oder der Küchenspüle oder
- in vorhandenen Unterputzkästen [1].
Moderne Wärmemengenzähler: Automatische Korrektur der Temperaturdifferenz
Schön wäre es, wenn alle Verbrauchsmengen in der bisher dargestellten und eher einfachen Technik ermittelt werden könnten. Jedoch führten verschärfte Anforderungen an die Konkretheit der Messungen, insbesondere bei Warmwasser, zu neuen Methoden bzw. Errechnungsarten des Verbrauchs. Zur Verdeutlichung aber ein Schritt ganz zum Anfang:
Heizungsanlagen stellen einen geschlossenen Kreislauf dar. Das erwärmte Wasser durchläuft Heizkörper, wo es sich abkühlt und zwecks erneuter Aufwärmung zum Kessel zurückfließt. In einem geschlossenen Kreislauf fließt demnach im Vorlauf dieselbe Wassermenge wie im Rücklauf.
Volumenmeßteile bzw. Wärmemengenzähler werden aufgrund der geringeren thermischen Belastung und der dadurch geringeren mechanischen Beanspruchung grundsätzlich in den kälteren Strang, d.h. den Rücklauf montiert. Um die Temperaturdifferenz zu ermitteln, messen die zwei Fühler des Wärmemengenzählers die Vor- und die Rücklauftemperatur des Heizungskreislaufes.
Rechenwerke benutzen also die Rücklauftemperatur. Der Durchfluß durch das Volumenmeßteil löst nach einer bestimmten, fest eingestellten Durchflußmenge im Rechenwerk einen Rechenvorgang aus. Durch die Abfragung der Vor- und Rücklauftemperatur wird die Temperaturdifferenz errechnet. Die Wärmemenge, die sich aus dem Produkt des Volumens und der Temperaturdifferenz ergibt, wird nun, um eben einen konkreteren Wert zu ermitteln, einer Dichte- und Wärmemengen- (Enthalpie-)korrektur unterzogen und das Ergebnis einem Zwischenspeicher zugeführt. Erreicht die zwischengespeicherte Wärmemenge einen Wert, der der letzten Stelle der Anzeigeeinheit entspricht, entleert sich der Speicher und bewirkt einen Zählwerksfortschritt.
Was bedeutet nun Dichte- und Enthalpiekorrektur?
Dichtekorrektur
Wasser verändert sein Volumen und seine Dichte in Abhängigkeit der Temperatur. So beträgt seine Dichte bei einer Temperatur von +4°C 1 kg/dm3, bei einer Temperatur von +90°C nur noch 0,965 kg/dm3. Das Rechenwerk schafft hier über eine automatische Dichtekorrektur Abhilfe. Es ordnet der durch das in aller Regel im Rücklauf eingebaute Volumenmeßteil gemessenen Wassermenge die Temperatur des Rücklauffühlers zu und rechnet dann die Litermenge in Masse, also in Kilogramm um. Dadurch wird klar, warum das Volumenmeßteil unbedingt in dem Strang sitzen muß, der auf dem Rechenwerk angegeben ist. Beim Einbau in den anderen Strang wird bei der automatischen Dichtekorrektur dem Durchflußvolumen im Rechenwerk der falsche Temperaturwert zugeordnet.
Enthalpiekorrektur
Jeder Stoff - und damit auch der Wärmeträger Wasser - hat bei einer bestimmten Temperatur einen exakt zu dieser Temperatur gehörigen Wärmeinhalt, den man Enthalpie nennt. Die Enthalpie wird in Kilojoule pro Kilogramm ausgedrückt. Der Wert verändert sich jedoch nicht linear mit der Temperatur. So ist der Wärmeinhalt bei tVorl. = 90°C und tRückl. = 70°C, also einer Temperaturdifferenz von 20 K, anders als bei t Vorl. = 80°C und tRückl. = 60°C, einer Temperaturdifferenz von jetzt ebenfalls 20 K. Diese nicht sehr große aber nachweisbare Differenz wird bei modernen Rechenwerken ebenfalls automatisch ausgeglichen. Beide Korrekturwerte ergeben zusammen den sogenannten gleitenden Temperaturkoeffizienten.
Fazit
In ihrer Rolle als Opposition brachte die heutige Regierung bereits einen Gesetzentwurf in den Bundestag ein, der zum nachträglichen Einbau von Wasserzählern auch in Altbeständen verpflichten sollte. Die Möglichkeiten, Ressourcen zu schonen, sind somit längst bekannt. Aufgrund der beschriebenen einfachen und sehr zuverlässigen Mechaniken von Wasserzählern bieten diese sich ideal an, dem Thema Wasserverbrauch entgegenzuwirken. Die Einsparmöglichkeiten für den Mieter allein durch das Bewußtsein, genau dafür zu bezahlen, was er verbraucht, sind sehr interessant. So wird aus einem unscheinbaren Thema eine relativ günstige Möglichkeit, sich als Planer, Installateur und Heizungsbauer als Schützer von Ressourcen zu profilieren und das Thema Gerechtigkeit unter den Mietern voranzubringen.
Wasser ist innerhalb der Industrienationen zum kostbaren Rohstoff geworden. Immer größere Anstrengungen, den Bedarf an Trinkwasser zu decken, lassen die Kosten in die Höhe steigen. Um die Wasserkosten effektiv zu verringern, sind jedoch nicht immer aufwendige Investitionen erforderlich. Der verhältnismäßig bescheidene Einsatz von Wasserzählern hilft, den Verbrauch deutlich zu senken und die Ressourcen unserer Erde zu schonen.
*) Martina Kuhlendahl, Team Marketing Kommunikation der Raab Karcher Energieservice GmbH, Münster
[1] Broschüre "Nachträglicher Einbau von Wasserzählern". Zu beziehen über: Raab Karcher Energieservice GmbH, Tel.: (0251) 9289-573.
B i l d e r : Raab Karcher Energieservice, Münster
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