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7.3.1 Begriffe [SIA 385/1]
Warmwasserverteilsystem: Gesamtheit der Leitungen ab Wassererwärmer bis und mit den Entnahmestellen (Bild 7.1).
Warm gehaltene Leitung: Warmwasserleitung, die mit einem Zirkulationssystem oder Warmhaltebändern zwischen den Entnahmen warm gehalten wird.
Entnahmestelle: Entnahmearmatur oder Sanitärapparat zur Entnahme von Trinkwasser.
Verteiler: Bauteil zum Anschliessen mehrerer Ausstossleitungen.
Wärmesiphon: Rohrleitungsstück , das eine warmgehaltene mit einer nicht warmgehaltenen Komponente verbindet, wobei das warmgehaltene Ende des Rohrleitungsstücks höher platziert ist als das nicht warmgehaltene. Wärmesiphons sind geeignet, um den warm gehaltenen Teil des Warmwasserverteilsystems von den nicht warmgehaltenen Komponenten thermisch zu trennen. Sie verhindern Gegenstromzirkulation in Ausstossleitungen.
Gegenstromzirkulation: Allein durch unterschiedliche Wasserdichten verursachte Strömung in einer Leitung. Bei Warmwasserentnahmen sowie bei der Umwälzung in einem Kreislauf findet keine Gegenstromzirkulation statt.
Zirkulationsleitung: Teilstück des Warmwasserzirkulationskreises, als Rückführung zur Wassererwärmung.
7.3.2 Ausstossleitungen
Bei jeder Wasserentnahme wird zunächst das abgekühlte, in der Ausstossleitung befindliche Wasser ausgestossen und durch warmes ersetzt. Der Ausstossvorgang stellt einen Wasserverlust und einen Wärmeenergieverlust dar. Der Ausstossverlust ist gleich der benötigten Energie, um ein Ausstossvolumen Kaltwasser und das Rohr auf Warmwassertemperatur zu bringen. Ausstossleitungen dürfen nicht warm gehalten werden, dies ist Teil der Legionellen-Vorbeugung [SIA 385/1]. Eine Wärmedämmung wäre wenig nützlich, da sich die dünne Leitung trotzdem ziemlich rasch unter die Nutztemperatur abkühlen würde (ausgenommen u.U. die Ausstossleitungen zur Küche wegen der kurzen Abstände der Entnahmen). Hingegen ist eine dünne Ummantelung oder ein Schutzrohr wegen Schallschutz und Längendehnungen sinnvoll.
Ausstossleitungen sollen gemäss Bild 7.4 mit einem Wärmesiphon versehen werden. Ausnahme: Bei nicht warm gehaltenem Verteiler (für wenige Abgänge) befindet sich der Wärmesiphon unmittelbar am Speicher (Bild 7.4d). Damit Wärmesiphons genügend wirksam sind, sollte die Höhe des abwärts führenden Teils mindestens 15 cm betragen.
Die Ausstosszeit ist die Zeit bis zum Erreichen einer Temperatur von 40 °C bei voll geöffneter Entnahmearmatur. Um die Ausstossverluste in vertretbarem Rahmen zu halten und den Komfortansprüchen zu entsprechen, sind maximale Ausstosszeiten von 15 Sekunden (ohne Warmhaltung) und 10 Sekunden (mit Warmhaltung) festgelegt. Für Verteilsysteme ohne Warmhaltung sind längere Zeiten zulässig, weil keine Warmhalteverluste anfallen. Eine einfache Berechnungsmethode sowie eine Messmethode für die Ausstosszeit sind in der Norm [SIA 385/2] beschrieben.
Es ist in der Regel nicht sinnvoll, Entnahmestellen zu verbinden, beispielsweise das Handwaschbecken an die Badebatterie anzuhängen (ausser ggf. zwei Waschbecken nebeneinander). Die Ausstosszeiten würden wegen der erforderlichen Leitungsdimensionen [SVGW W3] zu lang.
Bild 7.4 Beispiele für Wärmesiphons und Anschlüsse von Ausstossleitungen [SIA 385/1]
7.3.3 Warm gehaltene Verteilsysteme
Bei Distanzen zwischen Warmwasserspeicher und Entnahmestelle von mehr als 5 bis 10 Metern (je nach Rohrdimensionen und Druckverhältnissen) kann die geforderte Ausstosszeit von 15 Sekunden nicht mehr eingehalten werden. Somit ist ein warm gehaltenes Verteilsystem erforderlich. Warmgehaltenene, gedämmte Verteiler erleichtern die Einhaltung der Ausstosszeiten (Bild 7.4a und c). Die Ausstossleitungen müssen siphoniert werden.
Zirkulationssysteme (Bild 7.1) erlauben kurze Ausstossleitungen. Um die Wärmeverluste in Grenzen zu halten, müssen Leitungen und Armaturen lückenlos nach Vorschrift wärmegedämmt werden (Ausnahme: Pumpen-Motor). Zirkulationssysteme werden immer mit Umwälzpumpe gebaut, um die Temperatur zuverlässig hoch halten zu können. Eine nächtliche Abschaltung wird nicht mehr empfohlen, aus Gründen des Komforts und der Legionellen-Vorbeugung. Wegen der langsamen Auskühlung der gedämmten Leitungen wäre der Spareffekt ohnehin nur bescheiden.
Der mehr oder weniger abgekühlte Zirkulations-Rücklauf in den Speicher führt immer zu einer gewissen Störung der Schichtung. Mit hydraulischen Vorkehren wird versucht, diese Störung zu vermindern, z.B. mit sogenannten Schichtlanzen. Sehr wichtig ist auch die sorgfältige Pumpenauslegung und -einstellung, damit der Zirkulations-Volumenstrom nicht grösser als berechnet ausfällt. Da laufend Energie für die Wiedererwärmung des Zirkulationswassers benötigt wird, muss der Wassererwärmer in der Regel mehrmals täglich nachgeladen werden.
Beim Rohr-an-Rohr-System werden Vor- und Rücklaufleitung dicht aneinander montiert mit einer gemeinsamen, beide Rohre umschliessenden Isolation. Damit werden die Wärmeverluste gegenüber zwei separaten Leitungen vermindert und die Rücklauftemperatur wird durch Wärmeübertragung vom Vorlauf erhöht, was die Störung der Speicherschichtung vermindert. Es gibt auch «Rohr-in-Rohr»-Systeme (nicht zu verwechseln mit dem gleichnamigen Installationssystem im Schutzrohr), welche aber nur in senkrechten Leitungen einsetzbar sind. Wegen der erforderlichen Durchführungen der inneren Zirkulationsleitung ist die Montage sehr anspruchsvoll.
Anstelle einer Zirkulationsleitung können mit einem elektrischen Heizband die Wärmeverluste der Verteilleitung ersetzt werden. Das Heizband enthält einen halbleitenden Kunststoff, dessen Widerstand mit steigender Temperatur zunimmt. Es ist damit selbstregelnd; allerdings mit relativ flacher Regelcharakteristik. Deshalb wird bei guter Wärmedämmung die Nenn-Haltetemperatur meist deutlich überschritten. Dies kann mit einer Leistungsregelung kompensiert werden, was erhebliche Stromeinsparungen erlaubt. Beträchtliche Stromeinsparungen sind in Einfamilienhäusern mit «intelligenten» Steuerungen möglich, welche die Beheizung unterbrechen, wenn Warmwasser bezogen wird und damit die Verluste aus dem Speicher gedeckt werden. Auch hier ist eine Nacht-Abschaltung nicht zu empfehlen.
Der Energieaufwand ist kleiner als mit einer separaten Zirkulationsleitung (aber fast gleich wie bei Rohr-an-Rohr), da keine Rückleitung benötigt wird; jedoch ist es immer Elektrizität, sodass die Wertigkeit im Vergleich mit Zirkulationssystemen zu beachten ist. Der Montageaufwand ist eher grösser als bei einem Rohr-an-Rohr-System, da zusätzlich die elektrischen Anschlüsse und Verbindungen zu erstellen sind. Reparaturen defekter Warmhaltebänder können aufwendig oder gar unmöglich sein.