IKZ-HAUSTECHNIK, Ausgabe 15/16/2000, Seite 27 ff.

SANITÄRTECHNIK

Zentrale Warmwasserversorgung im Einfamilienhaus

Aspekte der Wasser- und Energieeinsparung

Dr.-Ing. Hugo Feurich VDI Teil 3

Im letzten Teil des Fachbeitrages soll am Beispiel eines Einfamilienhauses, dessen Erd- und Obergeschoss Grundrisse in den Bildern 6a und 6b dargestellt sind, eine vergleichende Bewertung von Warmwasserleitungsanlagen ohne und mit Zirkulation sowie mit unterschiedlichen Stockwerks-Verlegesystemen vorgenommen werden. Bei Ausstattung der Entnahmestellen mit Einzelsicherung wurde auf Steigestrang-Rohrbelüfter verzichtet.

Bild 6a: Erdgeschossgrundriss eines Einfamilienhauses.

Bild 6b: Obergeschossgrundriss eines Einfamilienhauses.

Bild 7: Leitungsschema der zentralen Warmwasserversorgungsanlage eines Einfamilienhauses mit Einzelleitungen und Pumpenzirkulation.

Bild 7 zeigt das Leitungsschema der Warmwasserversorgungsanlage mit Einzelleitung zur Küche und Zirkulation zum WC und Bad mit den durch Zahlen gekennzeichneten Teilstrecken. Die Berechnung der Zirkulationswärmeverluste, der Zirkulationsdurchflüsse und der Wassertemperaturen in den Teilstrecken des Zirkulationskreislaufes liegt für eine Temperaturdifferenz von = EA - EE = 60 - 58 = 2 K in Tabelle 8 vor. Der Zirkulationsdurchfluss wurde mit Z = 92,36 l/h = 0,0257 l/s ermittelt. Die Berechnung des Druckverlustes durch Rohrreibung und Einzelwiderstände hat nach Tabelle 9 das Ergebnis (lR + Z) = 43,24 mbar.

Mit diesen Werten liegt für die Rohrnetzkennlinie der "rechnerische Betriebspunkt" vor. Der tatsächliche Betriebspunkt ergibt sich nach Bild 8 aus dem Schnittpunkt mit der ausgewählten kleinsten Zirkulationspumpe zu:

Z = 151,5 l/h = 0,042 l/s,

H = (lR + Z) = 112,4 mbar.

Aus diesem Ergebnis ist die Schlussfolgerung zu ziehen, dass für Ein- und Zweifamilienhäuser zur Nutzung der zulässigen Temperaturdifferenz von = 5 K nach dem DVGW Arbeitsblatt W 551 die Pumpenkennlinie in einem Bereich von etwa

Z = 20 bis 30 l/h

H = (lR + Z) = 20 bis 30 mbar

liegen sollte. Der Energiebedarf für die Zirkulationspumpe könnte damit erheblich verringert werden.

Bild 8: Ermittlung des wirklichen Betriebspunktes der Warmwasser-Zirkulationsanlage eines Einfamilienhauses (Bilder 6 u. 10, Beispiele 3 u. 4) aus dem Schnittpunkt der Pumpenkennlinie UP 15-14 (Grundfos) mit der Rohrnetzkennlinie.

Bild 9: Bauteildarstellung der Zirkulationspumpe Grundfos Comfort DN 15 für einen Pumpenförderstrom von 0,1 bis 0,7 m3/h bei einer Förderhöhe von 35 bis 120 mbar. Quelle: Grundfos

Beispiel 1

Warmwasser-Verteilsystem ohne Zirkulation nach dem Einzelleitungssystem (s. Bild 1a) und Stockwerksleitungen mit geradliniger konventioneller Leitungsführung (s. Bild 2a) ohne Begleitheizung, mit Kupferrohr WICU-extra. Für einen Vier-Personenhaushalt und einer jährlichen Benutzungszeit von 365 - 20 (Urlaub) = 345 Tagen betragen die Betriebswerte:

Warmwasserbedarf für die Nutzung nach Tabelle 10

N = 88,63 m3/a 60°C
Warmwasser-Ausstoßverluste nach Tabelle 11

a = 4,595 m3/a 60°C
Nutzwärmebedarf nach Tabelle 10

N = 3513,1 kWh/a
Energiebedarf Leitungsaufheizverluste nach Tabelle 12

A = 797,6 kWh/a
Energiebedarf Ausstoßverluste nach Tabelle 11

a = 267,2 kWh/a
Heizungsgewinn HG = 682,0 kWh/a

 

Beispiel 2

Warmwasser-Verteilsystem mit Zirkulation und Zirkulationspumpe und Stockwerksleitungen mit geradliniger Leitungsführung (s. Bild 2a) ohne Begleitheizung, mit Kupferrohr WICU-extra.
Für einen Vier-Personenhaushalt und eine jährliche Benutzungszeit von 365 - 20 (Urlaub) = 345 Tage betragen die Betriebswerte:

Warmwasserbedarf für die Nutzung nach Tabelle 10

N = 88,63 m3 / a 60°C
Warmwasser-Ausstoßverluste nach Tabelle 13

a = 0,685 m3 / a 60°C
Nutzwärmebedarf nach Tabelle 10

N = 3513,1 kWh/a
Energiebedarf Leitungsaufheizverluste nach Tabelle 14

A = 461,8 kWh/a
Energiebedarf Ausstoßverluste nach Tabelle 13

a = 39,8 kWh/a
Energiebedarf Zirkulationspumpe bei bZ = 16 h/d (Zirkulationszeit) und Stromaufnahme 0,022 kW: QZE = (365 - 20) x 16 x 0,022 = 121,44 kWh/a

Heizungsgewinn HG = 1524,2 kWh/a

 

Zusammenfassung

Die Betriebskosten einer zentralen Warmwasserversorgung von Einfamilien- und Zweifamilienhäusern setzen sich aus den Wasserkosten, dem Entwässerungsentgelt und Energiekosten für die Wassererwärmung und Verlusten zusammen. Einen Einfluss hat darauf die Ausführung der Warmwasser-Verteilungsleitung vom Wassererwärmer zu den Entnahmestellen ohne und mit Zirkulation und das Verlegesystem der Stockwerksleitung, weniger die Rohrart. Die vorstehend behandelten Anwendungsbeispiele, deren Bedarfswerte und Betriebskosten in Tabelle 15 zusammengestellt sind, ergeben für den Vier-Personenhaushalt mit Pumpenzirkulation eine Betriebskostenminderung um 85,12 DM/a.

Bei 8 563 302 Einfamilienhäusern und 2 787 828 Zweifamilienhäusern in Deutschland (Tabelle 16) ergibt sich ein Einsparpotenzial von etwa: 85,12 x 8563302 + 85,12 x 2787828 x 2 = 1203508105,00 DM/a.

Die Wasserersparnis beträgt für den Vier-Personenhaushalt 3,91 m3/a und ist damit für Deutschland in einer Größenordnung von 3,91 x 8563302 + 3,91 x 2787828 x 2 = 55283325 m3/a möglich.

 

Das Zweifamilienhaus wurde dabei mit dem Zweifachen der Einsparungen beim Einfamilienhaus angenommen. Durch zusätzliche Ausstattungsgegenstände mit Anschluss an die Warmwasserversorgung, z.B. Bidet und Brausestand, vergrößert sich das Einsparpotenzial. Auch Zirkulationspumpen mit einem Förderstrom von etwa Z = 20 bis 30 l/h, die eine Ausnutzung der zulässigen Temperaturdifferenz von = 5 K nach DVGW W 551 ermöglichen, tragen dazu bei. Eine Energieeinsparung ist außerdem durch eine automatische Anpassung der Leistungsaufnahme der Pumpe an den betriebsbedingten Förderbedarf zu erreichen [10].

L i t e r a t u r :

[ 1] Feurich, Hugo: Sanitärtechnik, 8. Auflage 1999, Krammer Verlag, Düsseldorf.

[ 2] DVGW W 551, 03.93, Trinkwassererwärmungs- und Leitungsanlagen; Technische Maßnahmen zur Verminderung des Legionellenwachstums. DVGW Deutscher Verein des Gas- und Wasserfaches e.V., Bonn; Wirtschafts- und Verlagsgesellschaft Gas und Wasser mbH, Bonn.

[ 3] DVGW W 552, 04. 96, Trinkwassererwärmungs- und Leitungsanlagen; Technische Maßnahmen zur Verminderung des Legionellenwachstums; Sanierung und Betrieb.

[ 4] DVGW W 553, 02. 98, Bemessung von Zirkulationssystemen in zentralen Trinkwassererwärmungsanlagen.

[ 5] DIN 1988-3, 12. 88, Technische Regeln für Trinkwasser-Installationen; Ermittlung der Rohrdurchmesser. Beuth Verlag GmbH, Berlin/Wien/Zürich.

[ 6] Feurich, Hugo: Fehler bei der Bemessung von Warmwasser-Zirkulationsleitungen und Umwälzpumpen nach DIN 1988 Teil 3; SHT Heft 7 u. 8/1989. Krammer Verlag, Düsseldorf.

[ 7] Verordnung über energiesparende Anforderungen an heizungstechnische Anlagen und Brauchwasseranlagen (Heizungsanlagen-Verordnung - HeizAnlV) vom 24. Februar 1982.

[ 8] Boger, Gustav Adolf und Hans Heinzmann, Harald Otto, Werner Radscheit: Kommentar zu DIN 1988 Teile 1 bis 8.

[ 9] VDI 2067 Blatt 4, 02. 82, Berechnung der Kosten von Wärmeversorgungsanlagen; Warmwasserversorgung. VDI-Verlag GmbH, Düsseldorf.

[10] Senczek, Rolf-Werner: Gute Gründe für geregelte Umwälzpumpen; Heizungsjournal Heft 8/1999.

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