Frischwasserstationen in Niedertemperatursystemen

Die Technische Alternative hat eine Frischwasserstation vorgestellt, die speziell für in Niedertemperatursystemen optimiert wurde.

Die Diskussion über die "richtige Technik" zur hygienischen Brauchwarmwasserbereitung – respektive: Frischwasserbereitung – ist wohl annähernd so alt wie das Thema der energiesparenden Heiztechnik selbst. Früher wurde Trinkwasser bei Bedarf, etwa am Holzofen in der Küche, erhitzt: Das ist noch keine Ewigkeit her und doch kann man es sich im eigenen Zuhause heute kaum mehr vorstellen.

Lange Zeit, bevor Fassaden dick gedämmt und Häuser wie Kühlschränke mit Energiekennzahlen versehen wurden, gab es im Bereich Brauchwarmwasserbereitung eine übersichtliche Anzahl an Lösungen – Boiler, Kombitherme, Hygienespeicher. Auch die Entscheidungskriterien für die eine oder andere Technik waren überschaubar: Art der Heizung, Budget, Platzbedarf sowie natürlich die Vorlieben des Installateurs. Die Temperaturen im Heizsystem waren in der Regel hoch, die hygienische Warmwasserbereitung selten ein Problem. Abgesehen von der richtigen Dimensionierung galt es vielmehr, die Schwierigkeiten mit Korrosion und Steinbildung zu lösen.

Das warme Trinkwasser war also entweder permanent vorhanden oder wurde relativ schnell erzeugt, zum Beispiel in der Altbauwohnung per elektrischem/gasbefeuertem Boiler oder in der Garage mittels elektrischem Durchlauferhitzer. Durch die folgenden Diskussionen und Entwicklungen in Richtung Niedertemperatur- und Brennwertheizung sowie regenerativer Heiztechnik bzw. multivalenten Heizungsanlagen sanken die verfügbaren Heizmitteltemperaturen im Verteilsystem sowie im Speicher.

Frischwasserstationen – das Prinzip

Ohne die Vor- und Nachteile der einzelnen Systeme an dieser Stelle im Detail betrachten zu wollen: Platzsparende Frischwasserlösungen waren und sind in Kombination mit Pufferspeichern gefragt, da Boiler sowie Hygienespeicher nicht allen Anforderungen an moderne Heizsysteme gerecht werden können. Das Prinzip der Frischwasserstation ist ähnlich zu dem des Durchlauferhitzers. Wenn man das benötigte Warmwasser in der gewünschten Temperatur nicht speichern kann oder will, muss es dann erzeugt werden, wenn es gebraucht wird. Das hat neben dem hygienischen Aspekt vor allem den Vorteil, dass man nicht mehr Wasser erwärmt als benötigt. Frischwasserstationen können somit energiesparend betrieben werden. Die Umwälzpumpe schickt das warme Heizungswasser auf der Primärseite durch den Wärmeübertrager, auf der Sekundärseite fließt das Trinkwasser und wird auf diese Weise erwärmt (Gegenstromprinzip).

Bei der Wärmeerzeugung auf Basis regenerativer Energiequellen (z.B. Solarthermie, Wärmepumpenheizung) sinken, wie schon erwähnt, zwangsläufig die Systemtemperaturen auf der Primärseite – bei unverändert hohem Anspruch an Trinkwasserhygiene auf der Sekundärseite. Vor allem dieses Argument wird in manchen Diskussionen als grundsätzliches Argument "pro Frischwasserstation" genannt.

Dem heute großflächigen Einsatz von Wärmepumpen Rechnung tragend, hat die Technische Alternative denn auch ihr Sortiment um eine weitere Frischwasserstation erweitert: Mit den Eigenschaften der bewährten "FRISTAR2" ausgestattet, ist die "FRISTAR2WP" noch besser auf die Anforderungen in Systemen mit geringen Vorlauftemperaturen ausgelegt.

Im Vergleich zur "FRISTAR2" wird aufgrund des größeren Wärmeübertragers die spezifische Schüttleistung von 30 l/min bereits bei einer Spreizung von 10 K (55/45 °C) erreicht. Geht man davon aus, dass die üblicherweise benötigte Schüttleistung bei der Hälfte oder weniger liegt, ist eine Spreizung von 3 bis 4 K im Realbetrieb möglich. Sprich: Selbst bei Puffertemperaturen von 45 °C und weniger kann noch Warmwasser in ausreichender Menge gezapft werden.

Frischwasserstationen – pro und contra

Jedoch ist das Thema Frischwasserstation nicht nur mit positiven Attributen besetzt (Energieeffizienz, Einsatz erneuerbarer Energien, Hygiene). Es gibt auch kritische Stimmen, die vor allem die höheren Investitionskosten dieser Methode der Brauchwarmwasserbereitung als Gegenargument ins Feld führen. Wobei an dieser Stelle darauf hingewiesen werden soll, dass – wie bei jeder Wirtschaftlichkeitsbetrachtung – zwingend dieselben Basisdaten bei einem Technologievergleich herangezogen werden müssen (z.B. Nutzeranforderungen).

Ein weiteres Gegenargument betrifft die Installation der Frischwasserstation am Pufferspeicher, Stichwort: Störung der Temperaturschichtung. Zu beachten ist an dieser Stelle, dass die Entnahme und Rückführung des Heizungswassers auf der Primärseite möglichst bzw. weitgehend impulsarm erfolgt. Dies kann in der Regel nur über eine elektronische Drehzahlregelung gewährleistet werden. Das Ziel der Regelstrategie muss somit sein, die Warmwassertemperatur bei wechselnden Zapfmengen unter so gut wie allen Umständen konstant zu halten und gleichzeitig eine möglichst geringe Rücklauftemperatur zum Pufferspeicher zu erzielen. Die Regelung muss also exakt und flink arbeiten, um den Komfortanspruch der Nutzer an die Brauchwarmwasserbereitung (sofortige Verfügbarkeit der gewünschten Warmwassertemperatur an der jeweiligen Zapfstelle) zu erfüllen.

Frischwasserstationen – elektronisch geregelt

Die Technische Alternative gilt seit etwa 25 Jahren europaweit als Technologieführer im Bereich der Pumpendrehzahlregelung. Mit dem damals entwickelten Regelverfahren auf Basis der Wellenpaketansteuerung ließ sich die "alte" Asynchronpumpe, die schon in der allerersten Generation der "FRISTAR"-Frischwasserstation zum Einsatz kam, bezüglich Dynamik und Geschwindigkeit gut beeinflussen. Aufgrund des speziell entwickelten, äußerst flinken Warmwassersensors, der Volumenstrommessung und des besonderen Regelalgorithmus konnte die gewohnte Regelgeschwindigkeit, ohne Verzögerungen und Überschwingen, auch für die aktuellen Frischwasserstation-Modelle mit Hocheffizienzpumpen beibehalten werden.

Der Volumenstromsensor im Kaltwasserzulauf hat einen Temperatursensor integriert: Denn Kalt- und Warmwassertemperatur zusammen mit dem Volumenstrom bringen nicht nur regeltechnische Vorteile. Aus diesen drei Messwerten lassen sich auch einfach die Wasser- und Wärmemenge errechnen.

Der Regler wurde daher mit einer DL-Bus-Schnittstelle ausgestattet, um diese Daten an einen Zentralregler der Technischen Alternative weitergeben zu können. Somit sind auch die Visualisierung der Daten und Datenlogging möglich. Über den DL-Bus kann zusätzlich noch die digitale Vorgabe der Solltemperatur vom Zentralregler "UVR16x2" oder "RSM610" geholt werden.

Fazit

Frischwasserstationen können einen wesentlichen Beitrag zur effizienten Nutzung der verfügbaren (erneuerbaren) Wärme leisten. Vorausgesetzt, dass die verschiedenen Komponenten fachgerecht aufeinander abgestimmt sind und hydraulisch keine wesentlichen Fehler in der Einbindung gemacht wurden, ist die Frischwasserstation eine hygienische und komfortable Form der Brauchwarmwasserbereitung.