CiFox

Das intelligente Steuergerät für Zirkulationspumpen

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Stand der Technik

Warm­wasser­verteilungs­anlagen mit Ringleitung und Zirkulationspumpe bieten dem Benutzer nicht nur ein hohes Maß an Komfort, sondern helfen auch beim Einsparen von Trinkwasser. Während das warme Brauchwasser durch das Rohr­leitungs­system der Warm­wasser­verteilungs­anlage zirkuliert, steht an den Stich­leitungen, an welchen die Zapfstellen angeschlossen sind, permanent warmes Brauchwasser an. Dies führt einerseits dazu, dass unmittelbar nach dem Öffnen einer Zapfstelle warmes Brauchwasser zur Verfügung steht. Andererseits wird Wasser eingespart, nämlich genau das Trinkwasser, welches ungenutzt in den Abfluss gelaufen wäre bis warmes Wasser von dem Warmwasserspeicher durch das Rohrleitungssystem bis zur entsprechenden Zapfstelle hinaufgeflossen wäre, wenn im Rohr­leitungs­system nur kaltes Wasser zur Verfügung gestanden hätte.


Jeder, der eine zentrale Warm­wasser­erzeugungs­anlage mit Warm­wasser­verteilungs­anlage sein eigen nennt, kennt den Preis für diesen Komfort:

Wenn die Zirkulationspumpe eingeschaltet wird, schaltet sich früher oder später die Heizung ein.



Naturgemäß kühlt das warme Brauchwasser um einige Temperatur­grade ab, wenn es durch die Warm­wasser­verteilungs­anlage gepumpt wird. Da das abgekühlte Wasser durch die Zirkulations­pumpe wieder zurück in den Warm­wasser­speicher geführt wird, sinkt auch dort die Temperatur ab. Natürlich erfolgt diese Abkühlung des Wassers im Warm­wasser­speicher nicht abrupt sondern allmählich. Es dauert eine gewisse Zeit, bis das Heizungs­system der Warm­wasser­erzeugungs­anlage den Wärme­verlust mit einem sog. „Nachladen des Warmwasserspeichers“ (Aufheizen des warmen Brauchwassers auf die voreingestellte Soll­temperatur) quittiert.

Um wieviele Temperaturgrade das warme Brauchwasser auf dem Weg durch das Rohr­leitungs­system der Warm­wasser­verteilungs­anlage tatsächlich abkühlt, hängt in erster Linie von der Güte der Isolierung der Rohr­leitungen ab. Jedoch läßt sich selbst bei sehr guter Rohrisolierung ein Abkühlen des Wassers um ein paar Temperatur­grade pro Umwälz­vorgang nicht vermeiden. Als Ergebnis dieses Umstandes schaltet sich das Heizungs­system der Warm­wasser­erzeugungs­anlage zyklisch auch dann ein, wenn gar keine Entnahme von warmem Brauch­wasser stattfindet. Dies treibt natur­gemäß die Betriebs­kosten der zentralen Warm­wasser­versorgungs­anlage in die Höhe, was die meisten Eigen­tümer einer solchen Anlage spätestens beim Studium der nächsten Betriebs­kosten­abrechnung ins Grübeln bringt.

Seit der Einführung solcher Anlagen ist man bestrebt, die hohen Energie­kosten, die beim Betrieb dieser Anlagen anfallen, zu reduzieren. Selbst­verständlich stehen bei diesen Bemühungen neben dem Aspekt der Kosten­reduktion auch Umwelt­aspekte im Vordergrund. In den folgenden Abschnitten sind die gängisten Methoden mit den jeweiligen Vor– und Nachteilen skizziert, mit denen man heute versucht, Energie­einsparungen herbei­zuführen. Hierbei wird nicht näher darauf eingegangen, dass moderne Zirkulations­pumpen mit einer sog. Gravitations­sperre ausgestattet sind, durch welche die natürliche Schwer­kraft­zirkulation wirksam unter­bunden wird.


  1. Tages­zeit­bezogener Pumpen­betrieb:

Die wohl am weitesten verbreitete Methode ist die Implementierung eines Zeit­steuer­gerätes, mit dem die Zirkulations­pumpe nur zu den Tages­zeiten in Betrieb genommen wird, zu denen mit einem Bedarf an warmem Brauch­wasser gerechnet wird. Diese Zeit­steuer­geräte sind im einfachsten Fall als Zeit­schalt­uhren aus­geprägt, welche der Zirkulations­pumpe vor­ge­schaltet werden. Im Falle moderner Warm­wasser­verteilungs­anlagen ist das Zeit­steuer­gerät im Steuer­gerät der Heizung integriert, wodurch die Definitionen der Betriebs­intervalle der Zirkulations­pumpe zumeist auch abhängig vom Wochen­tag erfolgen kann.

Vorteile Nachteile
  • Reduktion Pumpen­lauf­zeiten: Der Vorteil dieser Methode besteht darin, dass die Betriebs­zeiten der Zirkulations­pumpe drastisch reduziert werden können.
  • Situations­bezogene Abschaltung nicht möglich: Nachteilig wirkt sich bei dieser Vorgehensweise die Tatsache aus, dass die Zirkulations­pumpe während der definierten Ein­schalt­zeiten nicht ab­ge­schaltet werden kann. Ein Abschalten wäre immer dann sinnvoll, wenn aufgrund erhöhtem Bedarfs an warmem Brauch­wasser die Temperatur im Warm­wasser­speicher stark absinkt, um den Energie­bedarf des Heizungs­systems während des Nach­ladens nicht weiter zu steigern.

 

  • Gefahr Komfort­verlust: Diese Methode verleidet dazu, die Betriebs­zeiten der Zirkulations­pumpe so stark zu reduzieren, dass ein spürbarer Komfort­verlust eintritt.

 

  • Zu geringe Ein­sparungen: Die Ein­spar­potentiale der Anlage während der Betriebs­zeiten der Zirkulations­pumpe werden nicht vollständig aus­ge­schöpft.

 

  • Wartungs­aufwand: Bei Zeit­umstel­lungen, bspw. Umstellung von Sommer– auf Winter­zeit oder umgekehrt, muß das Zeit­steuerungs­mittel i.d.R. manuell nach­gestellt werden. Diese Aufwände erhöhen sich mit steigender Gang­un­genauig­keit des Zeit­steuerungs­mittel.

  1. Thermostat­steuerung:

Eine weitere, eher selten angewandte Methode besteht in der Integration eines Thermostates, welches am Ende der Ring­leitung und in der Nähe der Zirkulations­pumpe montiert wird. Solche Thermostate erlauben die statische Einstellung zweier Temperatur­werte, wobei der erste Temperatur­wert höher eingestellt wird als der zweite. Sobald die Wasser­temperatur in der Ring­leitung den ersten Temperatur­wert erreicht, wird die Zirkulations­pumpe ab­ge­schaltet. Sinkt die Wasser­temperatur in der Ring­leitung unter den zweiten vor­einge­stellten Temperatur­wert ab, so wird die Zirkulations­pumpe wieder ein­geschaltet.

Vorteile Nachteile
  • Reduktion Pumpen­lauf­zeiten: Vorteilhaft wirkt sich bei dieser Vorgehens­weise sicherlich die weitere Reduktion der Betriebs­zeiten der Zirkulations­pumpe aus.
  • Zu geringe Einsparungen: Die Einspar­potentiale der Anlage während der Betriebs­zeiten der Zirkulations­pumpe werden nicht vollständig aus­ge­schöpft.

 

  • Montage­aufwand: Nachteilig wirkt sich der erhöhte Montagevaufwand aus, da in den meisten bekannten Fällen eine Öffnung des Rohr­leitungs­systems der Warm­wasser­verteilungs­anlage unum­gänglich ist.

 

  • Wartungsaufwand: Bei einer Änderung der Soll­temperatur des Warm­wasser­speichers oder bei einer Änderung der Einstellung eines vorhandenen Brauch­wasser­mischers müssen beide Temperatur­werte neu berechnet und eingestellt werden.

  1. Bedarfs­abhängige Steuerung mit elektr. Bedien­element(en):

Eine eher exotisch anmutende Methode besteht in der Montage eines oder mehrerer elektrischer Taster in der Nähe der Zapf­stellen. Diese Taster steuern über das haus­interne Nieder­spannungs­netz ein Zeit­steuer­gerät an. Normaler­weise kommt hierbei ein sog. Treppen­licht­automat in einem Sicherungs­kasten zum Einsatz. Das Zeit­steuer­gerät schaltet die Zirkulations­pumpe für eine bestimmte Zeit­spanne – in der Regel sind das einige wenige Minuten – ein. In dieser Zeit wird das warme Brauch­wasser aus dem Warm­wasser­speicher durch das Rohr­leitungs­system der Warm­wasser­verteilungs­anlage zumindest bis zur letzten Zapf­stelle gepumpt, wo es dann bereit­steht.

Vorteile Nachteile
  • Minimale Pumpen­lauf­zeiten: Durch diese Vorgehens­weise wird die Zirkulations­pumpe nur dann in Betrieb genommen, wenn tatsächlich warmes Brauch­wasser entnommen werden soll. Mit dieser Methode lassen sich daher die größt­möglichen Ein­sparungen realisieren.
  • Totaler Komfort­verlust: Die ursprüng­liche Idee einer Warm­wasser­verteilungs­anlage mit Ring­leitung und Zirkulations­pumpe wird nicht mehr realisiert. Der beabsichtigte Komfort, der durch eine solche Anlage realisiert werden sollte, geht gänzlich verloren.

 

  • Gefahr der Kolonie­bildung von Legionellen: Bei derart gesteuerten Warm­wasser­verteilungs­anlagen besteht die erhöhte Gefahr der Kolonie­bildung von Legionellen im Rohr­leitungs­system, da das abge­kühlte Brauch­wasser unter Umständen über einen längeren Zeit­raum im Rohr­leitungs­system steht.

 

  • Montage­aufwand: Nachteilig wirkt sich der enorme Montage­aufwand aus, der sich insbesondere bei Bestands­anlagen durch die Verlegung der notwendigen Nieder­spannungs­kabel ergibt.

 

  • Disziplin: Diese Methode verlangt dem Benutzer ein hohes Maß an Selbst­diziplin ab, da vor jeder Ent­nahme von warmem Brauch­wasser zunächst ein Taster zu betätigen und eine Zeit­spanne abzuwarten ist bis schließlich warmes Brauch­wasser an den Stich­leitungen, an welchen die Zapf­stellen angeschlossen sind, ansteht. Erst dann kann die Wasser­entnahme erfolgen.

  1. Bedarfs­abhängige Steuerung mit Durch­fluß­sensor:

Eine Alternative zu dem in Abschnitt 3 beschriebenen Verfahren stellt die Integration eines Durch­fluß­sensors innerhalb der Warm­wasser­verteilungs­anlage dar. Dieser Sensor wird im Rohr­leitungs­system der Anlage in der Nähe des Warm­wasser­speichers installiert und erfaßt die Fließ­bewegungen des warmen Brauch­wasser inner­halb der Rohr­leitungen. Aus diesen Durchfluß­bewegungen des Wassers werden mittels einer elektronischen Schaltung elektrische Impulse generiert, welche dem Einschalten der Zirkulations­pumpe dienen. Nach einer definierten Zeit­spanne wird die Zirkulations­pumpe durch die Elektronik wieder ab­ge­schaltet. Prinzipiell entspricht dieses Verfahren dem in Abschnitt 3 beschriebenen Verfahren. Jedoch mit dem Unterschied, dass das Einschalten der Zirkulations­pumpe nicht durch das Betätigen eines elektrischen Tasters durch den Benutzer erfolgt, sondern durch das Öffnen einer Zapf­stelle ausgelöst wird.

Vorteile Nachteile
  • Minimale Pumpen­lauf­zeiten: Auch durch dieses Vorfahren wird die Zirkulations­pumpe nur dann in Betrieb genommen, wenn tatsächlich warmes Brauch­wasser entnommen werden soll. Somit lassen sich auch mit dieser Methode die größt­möglichen Ein­sparungen realisieren.
  • Versagen nach längeren Stand­zeiten: Nachteilig an diesem Verfahren wirkt sich die Tatsache aus, dass nach einer längeren Stand­zeit der Zirkulations­pumpe beim Öffnen einer Zapf­stelle zunächst nur das ab­ge­kühlte Wasser zur Verfügung steht, welches ungenutzt in den Abfluß fließt bis warmes Wasser aus dem Warm­wasser­speicher durch das Rohr­leitungs­system bis zur Zapf­stelle hinauf­ge­flossen ist. Sicherlich fließt nicht das gesamte ab­ge­kühlte Wasser in den Abfluß, da ein Teil des ab­ge­kühlten Wassers durch die Zirkulations­pumpe zurück in den Warm­wasser­speicher gepumpt wird. Dennoch löst auch dieses Verfahren die Problematik nicht vollständig.

 

  • Montage­aufwand: Nachteilig wirkt sich die Notwendigkeit der Öffnung des Rohr­leitungs­systems aus, was die Anwendung dieses Verfahrens für einen „Nicht–Fachmann“ erschwert.

 

  • Gefahr der Kolonie­bildung von Legionellen: Bei derart gesteuerten Warm­wasser­verteilungs­anlagen besteht die erhöhte Gefahr der Kolonie­bildung von Legionellen im Rohr­leitungs­system, da das abgekühlte Brauch­wasser unter Umständen über einen längeren Zeit­raum im Rohr­leitungs­system steht.

Fazit:

Alle derzeit gängigen Verfahren schöpfen entweder das Ein­spar­potential einer Warm­wasser­verteilungs­anlage nicht vollständig aus oder führen die Anlagen durch über­triebene Abschalt­zeiten ad absurdum. In einigen Fällen wird sogar die Kolonie­bildung von Legionellen begünstigt, was zu einem erhöhten Gesund­heits­risiko für die Benutzer der Anlagen führen kann.


CiFox

reduziert die Betrieb­szeiten der Zirkulations­pumpe auf ein Minimum.

CiFox

führt zyklisch Spül­vorgänge durch und vermindert so das Legionellen­wachstum inner­halb der Warm­wasser­verteilungs­anlage.

CiFox

schaltet die Zirkulations­pumpe ab, sobald Minder­temperaturen erkannt werden.

... und das alles ohne Komfortverlust!



Mehr Informationen finden Sie in den Kapiteln patentiertes Verfahren und technische Umsetzung.

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Letztes Update am 06.04.2020 10:22:53