Hygienisch und energetisch optimale Warmwasserversorgungen

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1 Vorlesung Sanitärtechnik Grundlagen Energie-Apéro Kapitel 6 Gasversorgung Chur, 11. Juni 2014 Ausgabe 2006 Hygienisch und energetisch optimale Warmwasserversorgungen Reto von Euw Hauptamtlicher Dozent für Gebäudetechnik an der Hochschule Luzern Technik & Architektur

2 Inhalt Mikroorganismen Gesetzliche Anforderungen Legionellen Risikofaktoren einer Verkeimung Vorbeugende Massnahmen einer Verkeimung in der Warmwasserversorgung Warmwasserladung Mögliche Warmwasserversorgungen

3 Mikroorganismen Mikroskopisch kleine Lebewesen Sind überwiegend Einzeller Gruppen der Mikroorganismen: -> Bakterien -> Protozoen -> Viren -> Pilze

4 Gesetzliche Anforderungen Mikrobiologische Toleranzwerte: Hygieneverordnung SIA 385/1 SIA 385/9 Aerobe mesophile Keime 300 KBE pro ml Eschericia coli 0 KBE pro 100 ml Enterokokken 0 KBE pro 100 ml Keine Toleranzwerte Beschreibung von vorbeugenden Massnahmen Aerobe mesophile Keime KBE/ml Eschericia coli 0 KBE pro 100 ml Pseudomonas aeruginosa 0 KBE pro 100 ml Legionellen im Becken 1 KBE pro 100 ml Beschreibung von vorbeugenden Massnahmen

5 Legionellen Ansteckung durch Inhalation bakterienhaltiger Aerosole Zwei Krankheitsbilder: -> Legionärskrankheit (akute Lungenentzündung, mit möglichem tödlichen Verlauf) -> Pontiac-Fieber (akute fiebrige Erkrankung, keine Todesfälle bekannt - folgenlose Genesung) Gemäss BAG: 2010: 228 Personen, welche an Legionellose erkrankt sind (2.9 Fälle pro Einwohner), davon endeten 16 Fälle tödlich.

6 Legionellen Infektionsquellen -> Warmwasserversorgungssysteme (Duschen) -> Whirlpools -> Direkte Raumbefeuchtung ( RLT-Anlagen) -> Kühltürme

7 Legionellen Temperaturabhängiges Vorkommen: 55 C Abtötung von Legionellen Verdoppelung der Legionellen-Keimzahl nach ca. 6 Stunden 45 C 25 C Optimale Legionellenvermehrung Lebensfähig aber nicht vermehrungsfähig Sichtbare Kolonien erst nach zwei bis vier Tagen

8 Legionellen Auslegung der Warmwasserversorgung: max. Warmwassertemperatur für periodische Temperaturerhöhung max. Betriebstemperatur des Wassererwärmers mind. Warmwassertemperatur des Zirkulationsrücklaufs mind. erreichbare Warmwassertemperatur bei Entnahmestelle 45 C 65 C 60 C 55 C 50 C Abtötung von Legionellen nutzbare Warmwassertemperatur 40 C max. Raumtemperatur (Temperatur in Ausstossleitung) 25 C Optimale Legionellenvermehrung Lebensfähig aber nicht vermehrungsfähig

9 Risikofaktoren einer Verkeimung Warmwasser, welches im Temperaturbereich von 25 C bis 50 C während 24 Stunden nicht erneuert wurde Stagnierendes Wasser -> stillgelegte Leitung, welche nicht vom Netz getrennt wurden -> nicht regelmässig genutzte Leitungsteile Überdimensionierung -> Leitungen -> Warmwasserspeicher Undichte Stellen in Rohr- und Bauteilverbindungen Anorganische Ablagerungen -> Kalk -> Korrosionsprodukte

10 Vorbeugende Massnahmen einer Verkeimung in der Warmwasserversorgung Durchgehend gedämmte Komponenten (SIA 385/1) -> Warmwasserspeicher -> Warm gehaltene Leitung (Zirkulation, Begleitheizband) Im gesamten Verteilnetz, keine unbenutzte Leitung Warmwasser im Temperaturbereich von 25 C bis 50 C, welches nicht täglich genutzt wird, ist zu desinfizieren Auslegung der Warmwasserversorgung -> Austrittstemperatur Warmwasserspeicher = 60 C -> mind. Temperatur in warm gehaltenen Leitungen = 55 C -> mind. Temperatur an der Entnahmestelle = 50 C

11 Vorbeugende Massnahmen einer Verkeimung in der Warmwasserversorgung Knappe Auslegung der gespeicherten Warmwassermenge -> gemäss SIA 385/2 (Ende 2014) Keine überdimensionierte Leitungen -> gemäss W3 (2013) Regelmässige Innenreinigung der Warmwasserspeicher Ausstossleitungen vom Warmwasserspeicher resp. von den warm gehaltenen Leitungen trennen -> mittels Wärmesiphon Installationswerkstoffe mit der SVGW-Zulassung

12 Ein Aus VL RL Warmwasserladung Stufenladung WW Speicherwassererwärmung KW + Zu Beginn der Ladung gute JAZ bei Wärmepumpenladung + Einfache und günstige Bauart + Regelaufwand gering - Konvektionsströmung; Temperaturdurchmischung im Speicher - Anstieg der RL-Temp. gegen Ladeende - Geringe Wärmeübertragerleistung

13 Warmwasserladung Stufenladung Versuch 1: Stufenladung mit Thermostat WW Quelle: Bachelor-Diplomarbeit von Frau Schwarz und Herr Reinhart (BDA_G_14_05) Versuch 2: Stufenladung mit Ein-/Aus-Fühler WW T-Ein: 54 C T-Ein: 54 C T-Aus: 60 C Hysterese: 6K Speicherwassererwärmung Speicherwassererwärmung T-Aus: 60 C VL RL VL RL KW KW

14 Warmwasserladung Stufenladung Versuch 1: Stufenladung mit Thermostat - Hysterese: 6K - T-Ein: 54 C 7 Ladezyklen Versuch 2: Stufenladung mit Ein-/Aus-Fühler - T-Ein: 54 C - T-Aus: 60 C 3 Ladezyklen

15 Warmwasserladung Schichtladung WW VL RL Ein Aus Warmwasserspeicher HT KW Sanitärtechnik

16 Warmwasserladung Schichtladung WW + Spitzendeckungsvolumen dient als Legionellen-"Barriere" VL RL HT Ein Aus Warmwasserspeicher KW Sanitärtechnik + Gute Wärmeübertragerleistung + Tiefe RL-Temperatur während gesamter Ladung - Verschmutzung des WT s - Geringe JAZ durch Temperaturhochhaltung bei WP - Hydraulisch aufwendiger

17 Mögliche Warmwasserversorgungen Einfamilienhaus (Risikostufe gering) WW Ungedämmte Ausstossleitung Ungedämmte Verteilleitung Ein Aus VL RL Speicherwassererwärmung KW Wärmesiphon aus CNS (h = 15 cm, Dämmung des abwärts führendenteils) Wasserwärmespeicher durchgehend gedämmt gem. SIA 385/1 eizungstechnik Sanitärtechnik

18 Mögliche Warmwasserversorgungen Einfamilienhaus (Risikostufe gering) Gedämmte Verteilleitung ( 1m) 1 m WW Ungedämmte Ausstossleitung Wärmesiphon Ein Aus VL RL Speicherwassererwärmung eizungstechnik KW Sanitärtechnik

19 Mögliche Warmwasserversorgungen Einfamilienhaus (Risikostufe gering) Heizungstechnik Sanitärtechnik VL RL Energiespeicher VL 50 C Energiespeicher durchgehend gedämmt gem. SIA 384/1 Frischwassermodul KW Ungedämmte Verteilleitung WW 45 C Ungedämmter Wärmeübertrager Wärmesiphon (h = 15 cm, Dämmung des abwärts führendenteils) gedämmte Leitungen gem. SIA 384/1

20 Mögliche Warmwasserversorgungen MFH mit zentraler Wassererwärmung (Risikostufe mittel) Wasserwärmespeicher mit aussenliegendem Wärmeübertrager (Schichtladung) 1 m WW-Verteilung Variante 1 WW-Verteilung Variante 2 VL RL Ein Aus Warmwasserspeicher Gedämmte warm gehaltene Leitung (Zirkulation) gem. SIA 385/1 Impulsarme Zirkulationseinführung (v 0.3m/s) HT Sanitärtechnik KW Gedämmter Speicherladekreis gem. SIA 385/1

21 Mögliche Warmwasserversorgungen MFH mit dezentraler Wassererwärmung (Risikostufe gering) Frischwassermodul WW 45 C KW Frischwassermodul VL RL Energiespeicher VL 50 C WW 45 C KW Heizungstechnik Sanitärtechnik

22 Mögliche Warmwasserversorgungen Solare Wärmenutzung WW Zirkulation VL RL Ein Aus Solar Ein/ Aus Legionellen Aus Warmwasserspeicher Vorerwärmung Warmwasserspeicher Nacherwärmung Solare Wärmenutzung KW

23 Mögliche Warmwasserversorgungen Solare Wärmenutzung WW Zirkulation VL RL Ein Aus Solar Ein/ Aus Legionellen Aus Warmwasserspeicher Vorerwärmung Warmwasserspeicher Nacherwärmung Solare Wärmenutzung KW

24 Mögliche Warmwasserversorgungen Solare Wärmenutzung Variante «Optimum» Zirkulation WW VL RL Ein Aus Solar Ein/ Aus Legionellen Aus Warmwasserspeicher Vorerwärmung Warmwasserspeicher Nacherwärmung Solare Wärmenutzung KW

25 Mögliche Warmwasserversorgungen Solare Wärmenutzung Variante «Optimum» Zirkulation WW VL RL Ein Aus Solar Ein/ Aus Legionellen Aus Warmwasserspeicher Vorerwärmung Warmwasserspeicher Nacherwärmung Solare Wärmenutzung KW

26 Mögliche Warmwasserversorgungen Solare Wärmenutzung Variante «Optimum» Zirkulation WW VL RL Ein Aus Solar Ein/ Aus Legionellen Aus Warmwasserspeicher Vorerwärmung Warmwasserspeicher Nacherwärmung Solare Wärmenutzung KW

27 Mögliche Warmwasserversorgungen Was ist bei einer Solar- oder Abwärmenutzung zu berücksichtigen Vorerwärmervolumen tägliches WW-Volumen -> evtl. Notverflüssiger im Kältekreislauf vorsehen -> Überhitzungsproblematik im Solarkreislauf Legionellenschutzschaltung mind. 1mal pro Woche -> Temperaturen bei Abwärmenutzung ca. 45 C -> Temperaturen bei Solarnutzung während Winter ca. 35 C Umschichtung bei solarer Wärmenutzung

28 Wichtigstes in Kürze Unabhängig der Risikostufen, müssen die geforderten Temperaturen erreichbar sein Nur dort Warmwasser, wo es wirklich genutzt wird (Toiletten in Bürogebäuden oder in Spitäler?) Rückbaubare Warmwasserinstallation (Zugänglichkeit; kein stagnierendes Wasser) Keine Nährstoffe für Mikroorganimen (Wartung der Sanitärinstallation - Filter, WWSP, etc)

29 Wichtigstes in Kürze Volumen für Abwärmenutzung nicht grösser als Warmwasservolumen (Vorwärmvolumen ist täglich zu erneuern) Impulsarme Zirkulationsrückführung in Warmwasserspeicher (v 0.3 m/s) Klar definiertes Ein- und Aus-Volumen (1x Ein-Fühler und 1x Aus-Fühler)

30 Die Mikroorganismen müssen nicht vollständig besiegt werden. Es sind Lösungen gesucht, welche hygienisch und energetisch sinnvoll sind.

31

32 Herzlichen Dank

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