Bund und Kantone favorisieren über ihre Förderprogramme Wärmepumpen als Heizsysteme. Marktübliche Wärmepumpen für Ein- und Mehrfamilienhäuser stossen bei ca. 60 Grad an ihre Grenze, was die Energieeffizienz anbelangt. Liefert die Wärmepumpe 60 Grad, kommen im Trinkwasserspeicher schlussendlich nur noch 55 bis 58 Grad an, da beim Transport in der Leitung Wärme verloren geht. In einem herkömmlichen Trinkwarmwasserspeicher kann somit die aus hygienischen Gründen empfohlene Temperatur nicht durch die Wärmepumpe allein erzeugt werden.
Die Schweiz verzeichnete in den letzten Jahren einen starken Anstieg an Legionelleninfektionen. Ein Zusammenhang mit den Energieeffizienzforderungen liegt dabei nahe. Legionellen vermehren sich am schnellsten im Temperaturbereich zwischen 25 und 45 Grad. Für eine thermische Desinfektion muss das Warmwasser über 60 Grad erhitzt werden, wofür mit Elektroheizeinsätzen temporär die Trinkwarmwassertemperatur im System erhöht wird. Dieser Prozess vernichtet aber nicht nur Legionellen, sondern insbesondere auch Energie.
Problematische Warmwasserspeicherung
Mit der herkömmlichen Technik wird das Trinkwarmwasser in grossen Mengen in «Boilern» bevorratet (gespeichert) und über sternverlegte Leitungen zu den Zapfstellen geführt. Dieses Prinzip führt zu einem erheblichen Aufkommen von stehendem Warmwasser, welches die besten Voraussetzungen für die Bildung eines sogenannten Biofilms bietet, gebildet aus Mikroorganismen. In dieser Schicht vermehren sich Legionellen und andere Keime in hoher Geschwindigkeit und können schliesslich in einer gesundheitsschädlichen Konzentration im Trinkwasser vorkommen.
Neben dem schonenden Umgang mit Trinkwasser und einer einwandfreien Hygiene (Legionellen) sind heute effiziente Systeme gefragt. Idealerweise wird das Wasser zum gewünschten Zeitpunkt auf die benötigte Temperatur erwärmt, ohne dass ein Vorrat angelegt wird.
Im angrenzenden Ausland hat man sich der Problematik schon vor Längerem angenommen und Normen geschaffen, welche eine dezentrale Warmwasserbereitung favorisieren. Warum soll diese Lösung nicht auch in der Schweiz funktionieren? Für einmal nimmt die Schweiz hier keine Vorreiterrolle im Bereich Haustechnik ein.
In der herkömmlichen Technik findet der Wärmetauscherprozess in einem Trinkwasserspeicher statt, wo die Heizenergie des Wärmeerzeugers in das Wasser abgegeben wird. In der dezentralen Bereitung wird durch den Wärmeerzeuger direkt technisches Heizwasser in einem Speicher erzeugt, welches in einem geschlossenen Kreislauf zu den Wohneinheiten gebracht wird. Die Rezirkulation von Trinkwarmwasser sowie Heizbänder erübrigen sich, denn der Wärmetauscherprozess wird in die Wohneinheit und damit nahe an die Zapfstellen verlagert.
Energieverluste, die durch die Rezirkulation des Warmwassers (oder durch den Einsatz von Heizbändern) entstehen, können mit diesem System verringert werden. Nichtsdestotrotz findet natürlich nach wie vor der Wärmetauscherprozess für die Erhitzung des Wassers statt, er verlagert sich lediglich. Die neue Technologie birgt zudem weiteres Energiesparpotenzial: Das Wasser muss nicht mehr für die Legionellenprävention über 60 Grad erwärmt werden, und für eine Zapftemperatur von 50 Grad genügt einer effizienten Wohnungsstation eine Heizwasser-Speichertemperatur von 52 Grad. In diesem Punkt wird auch erwartet, dass die neue SIA-Norm 385 für den Warmwasserbedarf diese modernen technischen Möglichkeiten erlaubt.
Sollte am Spülbecken in der Küche eine höhere Zapftemperatur gewünscht sein, kann das Wasser mit einem Kleindurchlauferhitzer noch von 50 Grad auf die gewünschte Temperatur erhöht werden.
Die Installation im Gebäude
Der Einsatz einer dezentralen Warmwasserbereitung erfordert einige Anpassungen im Bereich der Hausinstallationen. Anstelle eines Trinkwarmwasserspeichers kommt ein technischer Heizwasserspeicher zum Einsatz. Dessen Volumen kann – je nach Leistung der Wärmepumpe – etwas kleiner ausfallen, wenn schnell Heizwasser produziert werden kann.
Sowohl die thermische Desinfektion als auch eine Trinkwarmwasser-Rezirkulation und die Warmwasser-Verteilleitungen zu den Wohneinheiten entfallen. Eine Ausnahme bilden Systeme mit zwei getrennten, unterschiedlich hoch beheizten Speichern für die Heizung und das Warmwasser. In diesem Fall ändert sich an der Leitungsführung zu den Wohneinheiten nichts gegenüber einer konventionellen Installation.
Pro Wohneinheit wird in der Wohnung (oder vom Flur abschliessbar zugänglich) eine Wohnungsstation eingebaut. Die Wohnungsstation dient der Warmwasserbereitung und -verteilung sowie der Wohnungsbeheizung. Bei einer Zapfung von Warmwasser wird dabei die Heizung kurzfristig unterbrochen (Vorrangschaltung für Trinkwarmwasser). Die Station soll so in der Wohnung positioniert werden, dass möglichst kurze Leitungen zu den Zapfstellen führen und so die geforderten kurzen Ausstosszeiten erreicht werden. Die Trinkwasserleitungen in der Wohneinheit werden zur Vermeidung von Stagnation mit Vorteil als Ringleitung verlegt und nicht als Sternleitung.
Planung einer dezentralen Warmwasserbereitung
Wichtig ist, dass bei der Planung durch den Architekten die Grundkonzeption der Haustechnik bereits richtig eingeplant wird, damit sich hinterher keine Einschränkungen in diesem Bereich ergeben.
So sollen z. B. die Nasszellen, oder besser die «Zapfstellen», möglichst nah beieinander liegen. Eine Wohnungsstation braucht (wenig) Platz, welcher nicht zwingend direkt an der Steigzone des Gebäudes liegen muss. Getrennte Steigzonen für Kaltwasser und Heizungsvor- und -rücklauf sind deshalb kein Problem für Wohnungsstationen. Wichtig ist es, dass die Wohnungsstation zentral zwischen die Zapfstellen zu liegen kommt, um die Menge an Stagnationswasser in den Leitungen zu reduzieren und kurze Ausstosszeiten zu gewährleisten.
Investitionskosten und Nutzen
Da eine dezentrale Wasseraufbereitung eine Vielzahl an Wärmetauschern voraussetzt, muss gegenüber einer herkömmlichen Warmwasserbereitung mit wenig Mehrkosten für den Einbau gerechnet werden. Bei einem Gebäudeneubau fallen diese Mehraufwendungen jedoch kaum ins Gewicht.
Der Nutzen einer solchen Installation liegt auf der Hand: Nicht nur ist die Gefahr einer gefährlichen Kontamination des Trinkwassers durch Legionellen in Speicher und Verteilleitungen bis zur Wohnungsstation ausgeschlossen. Dank der Systemtrennung hat eine Stagnationszone (z. B. eine leerstehende Wohnung) auch keine negativen Auswirkungen auf die übrigen Wasserbezugszonen. Zudem sind eine Trinkwarmwasser-Rezirkulation resp. Heizbänder nicht notwendig, ebenso entfällt die Notwendigkeit einer thermischen Desinfektion.
Auch im Bereich der Kosten und der Sicherheit ergeben sich Vorteile: Durch die tieferen Speichertemperaturen können Energiekosten eingespart werden, und die Betriebssicherheit verbessert sich, da an einer Wohnungsstation Servicearbeiten vorgenommen werden können, ohne die anderen Wohnungen zu beeinträchtigen. Da die Warmwassererzeugung zudem direkt in der Wohnung stattfindet, kann die Verantwortung für die Trinkwasserqualität an die Bewohner übertragen werden.
* Daniel Rommler, Geschäftsführer Oventrop (Schweiz) GmbH