Messen, nicht mutmaßen

Energieeffizienz und Hygieneerhalt in Trinkwasser-Installationen auf Basis belastbarer Nutzungsdaten. Die Anforderungen an eine moderne Trinkwassererwärmung stellen ein komplexes Zusammenspiel aus rechtlichen Vorgaben, Komfortanforderungen, Investitions- und Betriebskosten dar. Durch ein auf konkreten Messdaten aufbauendes Wissensmanagement lassen sich Trinkwasser-Installationen im Bestand energetisch deutlich effizienter sanieren als bisher.

Die verschärften Anforderungen der Energieeinsparverordnung (EnEV) sowie die massiv gestiegenen Energiepreise haben zu einer verstärkten Dämmung von Neu- und Bestandsgebäuden geführt. Je nach Bauteil und Dämmstärke liegen die Verbesserungen dabei in Größenordnungen von etwa 20 bis 80 %. Das hat zwangsläufig zu einer Verschiebung des Primärenergieeinsatzes innerhalb der Gebäude geführt: Bislang wurde davon ausgegangen, dass im Wohngebäudebestand etwa 18 % des Energieverbrauchs als Anteil auf die zentrale Trinkwassererwärmung entfällt. Die HEA – Fachgemeinschaft für effiziente Energieanwendung (Berlin) setzt in einer aktuellen Meldung vom 6. Februar 2012 sogar nur 13 % an.


Untersuchungsergebnisse zur durchschnittlichen Entnahmedauer in Wohnungen; ermittelt im Rahmen eines Forschungsvorhabens der TU Dresden.

Die Höhe dieser pauschalierten Ansätze steht aber im Gegensatz zu den Erfahrungen aus der Praxis: Danach hat die bessere Dämmung bei Neu- und Bestandsbauten zwar tatsächlich zu einer signifikant sinkenden Heizlast geführt. Der Primärenergieeinsatz für die zentrale Trinkwassererwärmung – bestehend aus Zapf- und Zirkulationsenergie – ist dafür gestiegen. Die Begründung ist simpel: Bei absolut sinkendem Energiebedarf ergibt sich zwangsläufig ein relativ höherer Anteil für den mindestens gleichbleibenden Aufwand zur Trinkwarmwasserbereitung.

Bei größeren Gebäuden mit hohem Dämmstandard dominiert dieser Aufwand mittlerweile sogar den Energiebedarf, denn die Notwendigkeit zur Temperaturhaltung in Trinkwarmwasser-Installationen ist ebenso gestiegen wie die Komfortansprüche der Nutzer. Es ist also davon auszugehen, dass sich das Verhältnis „steigender Aufwand für die Trinkwassererwärmung vs. Verringerung des Heizenergiebedarfs“ weiter vergrößert.

Die Konsequenz: Um eine weitere Reduzierung des Primärenergieeinsatzes in Gebäuden durch effizientere Heiztechnik zu erreichen, ist künftig eine genaue Betrachtung der Warmwassererzeugung und -verteilung unerlässlich. Das Wissensmanagement um die Trinkwassererwärmung ist dabei umso wichtiger, als gerade im Bestand durch vergleichsweise geringe Investitionen die Energieeffizienz deutlich gesteigert und dabei zugleich die Trinkwasserhygiene nachhaltig unterstützt werden kann.

Theorie und Praxis stark abweichend

Voraussetzung für diese Optimierung sind in jedem Fall konkrete Messdaten der Trinkwasser-Installation, unter anderem zum Tagesbedarf, zum Spitzenbedarf und zu den jeweiligen Zapfmengen. Günstige Informationsspeicher und Übertragungstechniken haben dieser Bestandserfassung Vorschub geleistet, sodass über die Maxime „Messen, nicht mutmaßen“ wichtige Konsequenzen für die Auslegung der Anlagentechnik gezogen werden können.

Dass die Praxis sowohl von Schätzungen als auch von den Vorgaben der einschlägigen Regelwerke (Stichwort: Gleichzeitigkeiten nach DIN 4708) abweicht, haben verschiedene Untersuchungen gezeigt.


An eigenen Versuchsaufbauten sowie anhand von Praxismessungen hat Solvis das energetische und hygienische Optimierungspotenzial in der Trinkwassererwärmung speziell im Bestand dokumentiert.


Der einwandfreie hydraulische Abgleich der Trinkwarmwasser-Verteilung gehört zwingend zum Optimierungsprogramm.

Die Erfahrungen decken sich mit Messergebnissen, die Solvis gemeinsam mit Partnern aus dem Fachhandwerk in den vergangenen sieben Jahren im Geschosswohnungsbau gesammelt hat. Zusammengefasst wurde dabei festgestellt:

• Zapfspitzen sind deutlich kleiner und viel kürzer, als die Regelwerke vorgeben – oft dauern sie nur Minutenbruchteile,

• gut 90 % aller Entnahmen finden im Schwachlast-Bereich statt,

• die Zirkulationslast ist oft mehrfach so hoch wie die Zapflast.

Aus der Zapfmenge und den Zapfspitzen ergibt sich – für die weitere Betrachtung – der Zapf-Energiebedarf; aus der Zirkulationslast der Zirkulations-Energiebedarf.

Zwei wichtige Anmerkungen in diesem Zusammenhang am Rande:

• Der Zirkulations-Energiebedarf wird aus Unkenntnis in aller Regel der Heizlast zugerechnet. Das ist fachlich nicht korrekt, da er im direkten Zusammenhang zur Trinkwarmwasserverteilung steht.


Praxismessungen ergaben bei der Zapfung von Trinkwarmwasser deutlich geringere Gleichzeitigkeiten (rot dargestellt), als nach DIN 4708 anzunehmen.

• Der Zirkulations-Energiebedarf kann nur bedingt zur Effizienzsteigerung herangezogen werden, da aus hygienischen Gründen die Zirkulation als solche nicht infrage zu stellen ist. Energetische Verbesserungen sind also innerhalb enger Grenzen nur über eine schlankere Rohrleitungsdimensionierung, eine verbesserte Dämmung und den hydraulischen Abgleich der Zirkulationsstränge erreichbar. Der Zirkulations- Energiebedarf sollte aus Gründen der Effizienz daher verhältnismäßig zur Zapfmenge und damit zum Zapf-Energiebedarf möglichst klein sein.

Anlagenvolumen reduzieren

Um das gewünscht günstige Verhältnis zwischen Zapf-Energiebedarf und Zirkulations-Energiebedarf zu erreichen, ist vor allem in Bestandsanlagen eine Reduzierung des Anlagenvolumens notwendig:

Aus verschiedensten Gründen wurden in der Vergangenheit Speicher und Verteilung fast immer deutlich größer dimensioniert, als es für die (heutigen) Bedarfe notwendig ist. Ausgehend von den tatsächlichen Zapfmengen und Zapfspitzen kann also in fast jedem Objekt eine Anlagenreduzierung mit geringeren Rohr-Nennweiten in der Verteilung und einer angemesseneren Speicherdimensionierung realisiert werden, die – im Bestand – auch sukzessive umsetzbar ist.

Einsprüchen gegen diese schlankere Dimensionierung, die mit den Vorgaben entsprechender Regelwerke begründet werden und zu größeren Nennweiten bzw. Volumina führen, lässt sich mit der belastbaren Datenbasis begegnen. Wichtig ist dann allerdings, dies auch mit dem Besitzer / Betreiber der Trinkwasser-Installation abzustimmen und schriftlich zu fixieren.

Das aber dürfte bei entsprechendem Nachweis über die Messdaten unproblematisch sein, denn die Vorteile der schlankeren Auslegung in Bezug auf Hygieneerhalt und Energieeffizienz sind stichhaltig:

• Der Hygieneerhalt wird in den schlanken Trinkwasser-Installationen durch das generell geringere Anlagenvolumen
und den dadurch automatisch erreichten, häufigeren Austausch des Wassers im Rohrleitungsnetz unterstützt.

• Die Energieeffizienz wiederum wird zum einen bereits durch die reduzierte Bevorratungsmenge an Trinkwarmwasser
gefördert. Zum anderen wird aufgrund des relativ höheren kalten Anteils der Trinkwassererwärmung bei Zapfung durch Reduktion des Zirkulationsanteils die Nachheizung effizienter:

Beim Nachheizen steht eine deutlich höhere Temperaturdifferenz als bisher zur Verfügung, die durch eine hydraulische und regelungstechnische Trennung der Zapfenergie von der Zirkulationsenergie optimal genutzt werden kann.

Die Folge: Gas-Brennwertkessel kondensieren mehr, Fernwärmestationen liefern tatsächlich Rücklauftemperaturen auf Vertragsgrundlage, BHKWs laufen länger und Solaranlagen bringen spezifisch höhere Erträge – in der Summe steigt die Effizienz der Anlagentechnik.

• Unterstützt werden Hygieneerhalt und Effizienzsteigerung im Übrigen zusätzlich, wenn im Rahmen der Optimierung neben der schlankeren Dimensionierung des Rohrleitungsnetzes möglichst ein druckverlust-optimiertes Rohrleitungssystem eingesetzt, die Dämmung über EnEVStandard ausgeführt und die Rohrleitungsführung verbessert wird.

Dazu gehören der Aufbau möglichst kurzer, eingeschleifter Netze sowie der Abgleich der Volumenströme im Zirkulationssystem.

Berechenbare Einsparungen

Dass sich die gesteigerte Energieeffizienz für den Betreiber einer Trinkwasser-Installation „in Heller und Pfennig“ auszahlt, hat „Solvis“ anhand eines Mehrfamilienhauses (26 WE) in Braunschweig nachgewiesen. Der Gesamtenergiebedarf lag in diesem Objekt vor Beginn der Optimierung bei rund 190 MWh. Das verursachte (in 2011) Kosten in Höhe von rund 12 000 Euro. 90 MWh/a entfielen aufgrund der Verlegung der Rohrleitungen in einer Tiefgarage, überdimensionierter Rohrleitungen und vergleichsweise schlechter Dämmung allein auf die Zirkulation. Nach Analyse des Anlagenbestandes und entsprechenden, durchweg geringinvestiven Maßnahmen im Bestand gelang es, die Zirkulationslast auf etwa ein Drittel – rund 30 MWh pro Jahr – zu verringern. Das entsprach einer Kosteneinsparung allein im ersten Jahr von rund 3900 Euro.


Tabelle 1: Reduzierung des Heizwärmebedarfs durch Dämmung unterschiedlicher Bauteile (Quelle: Rigips). Energieeinsparung gelten pro m² Bauteil und Jahr

Kontinuierlicher Verbesserungsprozess

Da die energetisch und hygienisch überdimensionierten Trinkwasser-Installationen fast ausnahmslos im Bestand zu finden sind, eröffnet sich Fachplanern und Fachhandwerkern hier ein hochinteressantes Aufgabenfeld. Anstelle punktueller Ansätze sollte die Vorgehensweise dabei allerdings strategisch und als kontinuierlicher Verbesserungsprozess aufgesetzt werden. Folgende vierstufige Vorgehensweise empfiehlt sich:


Tabelle 2: Tatsächliche Trinkwarmwasser-Bedarfe in Bestandsgebäuden; bezogen auf 60 °C Netztemperatur (Quelle: proKlima Hannover 2011).

Tabelle 3: Typische Auslegungssache: Im Solvis-Showroom wurde die Trinkwasser-Installation auf Basis der tatsächlichen Verbrauchswerte nahezu halbiert. Trotzdem ist 100-prozentige Gleichzeitigkeit ohne Komforteinbußen machbar, steht nach rund einjährigem Betrieb in der Praxis fest (Quelle: Solvis).

• Stufe 1: Die Analyse mit Verbrauchsdatenerfassung ist die zwingende Voraussetzung, um sowohl die verschiedenen Handlungsfelder als auch die jeweils drängendsten Handlungsfelder zu definieren.

• Stufe 2: Die integrale Planung mit Nutzungsstrategie setzt unter wirtschaftlichen wie technischen Gesichtspunkten den Handlungsrahmen, damit trotz schrittweiser Vorgehensweise der ganzheitliche Ansatz gewahrt bleibt.

• Stufe 3: Die Installation mit Klärung der Nahtstellen ist beispielsweise für Wohnungsgesellschaften besonders interessant, wenn sie von einem hohen Vorfertigungsgrad in der Werkstatt mit anschließender Umsetzung vor Ort möglichst ohne Versorgungsunterbrechung realisiert wird.

• Stufe 4: Die Anlagenoptimierung per Monitoring stellt die konsequente Fortsetzung des Optimierungsprozesses auch unter dem Aspekt eventueller Veränderungen der Nutzergewohnheiten oder der Nutzungsart des Objektes dar.

Die Lernkurve für Folgeprojekte wird dadurch deutlich gesteigert. Voraussetzung ist allerdings eine exakte Auslegung der Trinkwasser-Installation – vom Rohrnetz bis zum Speicher – auf Basis konkreter Nutzungsdaten anstelle pauschalierter Werte. Die etablierten Regelwerke werden damit nicht außer Kraft gesetzt, sondern erfahren lediglich eine praxisgerechte Adaptierung auf die gewandelten Anforderungen. Die Betrachtung des Einzelfalls ist dank moderner Messtechnik und Auswertungsmöglichkeiten künftig also nicht mehr die planerische Ausnahme, sondern wird bei der Bemessung von Trinkwasser-Installationen zum Regelfall.

Autor: Dipl.-Ing. Karsten Woelk, Leiter Vertrieb
Großanlagen bei Solvis, Braunschweig
Bilder: Solvis
Quelle: IKZ-Fachplaner

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