Warmwasser-Zirkulation (PWH-C) im Bestand thermisch abgleichen - praktischerweise elektronisch

(17.11.2021) Aus Gründen der Trinkwasserhygiene muss die Temperatur in einer zirkulierenden Trinkwarmwasser-Installation überall zwischen 60/55°C liegen. Dafür ist ein thermischer Abgleich notwendig - das gilt auch für Bestandsanlagen. Meist ist hier aber dieser Abgleich mit statischen oder thermostatischen Regulierventilen kaum umsetzbar, weil es keine genauen Informationen mehr über die Ausführung der alten Installation gibt. Einen praxisgerechten Ausweg bieten elektronisch gesteuerte Strangregulierventile, wie beispielsweise das „AquaVip-Zirkulationsregulierventil elektronisch“ („Zirk-e“) von Viega.

Zur Aufrechterhaltung der Mindesttemperatur von 55°C ist in allen Warmwasser-Installationen, also auch im Bestand, ein thermischer Abgleich gefordert. Er ist aber umso aufwendiger, je größer und komplexer ein Trinkwassersystem ist. (Fotos/Grafiken © Viega) 

Die Ventile müssen auf eine Solltemperatur voreingestellt werden. Innerhalb einer bestimmten Spreizung sollten sie Temperaturschwankungen auf Basis eines Regelalgorithmus deutlich zuverlässiger halten können, als es mit Ventilen mit Dehnstoffelement möglich wäre.

Herausforderung: fehlende Anlagendaten

Bis zum Erscheinen des DVGW-Arbeitsblattes W 553 wurden zirkulierende Systeme für Trinkwasser warm (PWH-C) gemäß DIN 1988-3 ausgelegt. Dabei stand die schnelle und stabile Verfügbarkeit von Warmwasser (PWH) an allen Zapfstellen im Vordergrund - also der Komfort der Versorgung. Mit dem DVGW-Arbeitsblatt W 551 wurde aber als zusätzliches Kriterium die Mindesttemperatur von 55°C zum Erhalt der Trinkwassergüte definiert. Es wird also ein thermischer Abgleich der Trinkwasser-Installation notwendig.

In Bestandsanlagen ist solch ein Abgleich über statische oder thermostatisch arbeitende Regulierventile kaum herzustellen, da belastbare Installationsdaten in der Regel fehlen. Zudem wurden bei der Auslegung von Altanlagen für alle Stränge üblicherweise gleiche Kopftemperaturen angestrebt, um die Warmwasserabrechnung gerecht zu halten. Das kann jedoch an den Stromvereinigungspunkten aus Strangrücklauf und Zirkulationssammelleitung zu höheren Temperaturen führen, als normativ gefordert - eine energetische Verschwendung. Aber selbst bei klar strukturiert aufgebauten Trinkwas­ser-Installationen, die aus hygienischen Gründen generell zu bevorzugen sind, darf auf den thermischen Abgleich, wie in der DIN 1988-300 gefordert, nicht verzichtet werden. Ansonsten handelt es sich um einen Mangel (OLG München, 21.11.2018, 28 U 1888/18 Bau | IBR 2020, 584).

Durch umfangreiche Messreihen in Bestandsobjekten wurde festgestellt, dass selbst Regulierventile mit Dehnstoffelement Temperaturschwankungen bis deutlich außerhalb der Soll-Grenzen nicht zuverlässig verhindern können. Das ist hygienisch kritisch. Eine Korrektur des thermischen Abgleichs wäre, bei diesem Beispiel, zwar sogar möglich. Die dafür notwendigen Anlagendaten sind in der Regel aber nicht bekannt und in der Praxis kaum nachträglich zu erfassen. 

Lösung: smarte Regelalgorithmen

Ganz allgemein dürfen für den thermischen Abgleich sowohl statische als auch thermostatische oder elektronisch gesteuerte Strangregulierventile eingesetzt werden.

• Für statische Ventile ist allerdings eine genaue Berechnung der Druckverluste im jeweiligen Strang notwendig, da sie auf einen festen Widerstand eingestellt werden.
• Thermostatische Ventile werden auf eine errechnete Solltemperatur ausgelegt. Durch ihren Dehnstoffkörper können sie jedoch geringfügige Temperaturveränderungen ausgleichen, die sich beispielsweise aus Abweichungen zwischen der Planung und der Ausführung der Installation ergeben. Gerade in Bestandsanlagen ist aber selbst diese Regelbreite häufig noch zu gering. Das gilt im Übrigen auch bei Zirkulationsregulierventilen mit thermostatischer Voreinstellung ohne Volumenstrombegrenzung.
• Durch umfangreiche Messreihen (siehe unten) wurde inzwischen nachgewiesen, dass selbst Installationen im Bestand mit Rohren in Nicht-Normabmessung und ohne Kenntnis der Planungsdaten thermisch abgeglichen werden können, wenn dafür elektronische Zirkulationsregulierventile eingesetzt werden.

Möglich ist der thermische Abgleich mit elektronischen Regulierventilen dank ihrer smarten Regelalgorithmen: Mit Hilfe eines integrierten Temperaturfühlers kann das Ventil selbsttätig mit einer Anpassung des Volumenstroms durch das Ventil auf Temperaturschwankungen im PWH-C-Rohrleitungsnetz reagieren und so die geforderte Temperaturhaltung absichern. Ein Überschwingen wird dabei durch „träge“ Reaktionszeiten vermieden.

Bestätigung: Messungen aus der Praxis

Durchgeführt wurden die besagten Messreihen in zwei identischen Mehrfamilienhäusern aus den 1960er-Jahren. Dort waren ursprünglich statische Ventile mit geschätzten Voreinstellwerten bzw. thermostatische Ventile auf Werkseinstellung installiert. In beiden Gebäuden wurden bei der Bestandsaufnahme deutliche Abweichungen der Temperaturen an den Ventilen vom voreingestellten Soll-Wert (58°C) festgestellt. Die Regulierventile mit Dehnstoffelement erreichten zudem - möglicherweise aufgrund von Defekten - lediglich eine geringfügig höhere Qualität des hydraulischen Nicht-Ab­gleichs. So lag die Temperatur in einem Strang beispielsweise im Mittel 7,6°C unterhalb des Einstellwertes, also deutlich zu häufig und zu lange außerhalb der hygienisch definierten Spreizung von 60/55°C.

Trotz fehlender Planungsunterlagen und nicht detailliert möglicher Bestandsaufnahme konnten nach der Sanierung der Trinkwasser-Installation mit elektronischen AquaVip-Zirkulationsregulierventilen sämtliche Stränge stabil in dem normativ geforderten Temperaturfenster von 60/55 °C gehalten werden. Und dies obwohl ohne Berücksichtigung der vorgelagerten Installation lediglich eine Soll-Temperatur von 56°C voreingestellt und die Wärmeverluste der Rohrleitungen bis zum nächsten Beimischpunkt abgeschätzt wurden, um eine zu hohe Rücklauftemperatur zu vermeiden. Kurzzeitige Temperaturschwankungen unter die hygienisch kritische Marke von 55 C waren zwar auch dann nicht immer vermeidbar, aufgrund der kurzen Dauer aber sind sie als hygienisch unkritisch zu bewerten.

Vergleichsmessungen in den Bestandsobjekten bestätigten die Wirksamkeit des Regelverhaltens der „AquaVip-Zirkulationsregulierventile elektronisch“ auf die Temperaturhaltung in der Trinkwarmwasser-Zirkulation. Die kurzeitigen Über- bzw. Unterschreitungen der Grenzwerte sind auf das „träge“ Regelverhalten als Schutz vor Überschwingen zurückzuführen und hygienisch unkritisch. 

Fazit

Nach der Installation der „AquaVip-Zir­ku­la­tions­re­gu­lier­ventile elektronisch“ muss mit wenigen Tastendrücken lediglich die gewünschte Soll-Tem­pe­ra­tur, unter Beachtung der Wärmeverluste bis zum nächsten Vereinigungspunkt der Zirkulationsleitung, eingestellt werden.
  

Die Sanierung von PWH-C-Systemen ist aus energetischen wie hygienischen Gründen dringend geboten. Besonders praxisnah und wirtschaftlich geschieht das durch den Einbau von „AquaVip-Zirkulationsregulierventilen elektronisch“, da diese unabhängig von der vorlagerten Installation installiert und einfach voreingestellt werden können: Die permanente dynamische Anpassung an die wechselnden thermischen Verhältnisse in dem zirkulierenden Trinkwassersystem erfolgt anschließend durch den intelligenten Regelalgorithmus des Ventils automatisch.

Bei Einbindung in die Gebäudeleittechnik werden die anliegenden Temperaturen zudem automatisch protokolliert. Gleiches gilt für die in der VDI 3810-2/6023-3 geforderte halbjährliche Funktionsprüfung, die bei den elektronischen Zirkulationsventilen von Viega sogar täglich durchgeführt und als Status mittels LED angezeigt wird. Die „AquaVip-Zir­ku­la­tions­re­gu­lier­ventile elektronisch“ sorgen damit nicht nur für eine hoch präzise Temperaturhaltung innerhalb der definierten Temperaturgrenzen, sondern bieten gleichzeitig mehr Betriebssicherheit.

Weitere Informationen zu „AquaVip-Zirkulationsregulierventilen elektronisch“ können per E-Mail an Viega angefordert werden.