Merkblatt Warmwasser.pdf

Beratende Ingenieure SIA
Merkblatt 1
Naters, 21.09.2010
Seite 1/9
Hotelpower
Warmwasser
Energie- und Gebäudetechnik
Lauber IWISA AG
Bahnhofstrasse 8
CH-3904 Naters
info@lauber-iwisa.ch

Beratende Ingenieure SIA
Impressum
Auftraggeber
Hochschule Luzern - Technik & Architektur
Zentrum für Integrale Gebäudetechnik
Technikumstrasse 21
6048 Horw
Auftragnehmer
Lauber IWISA AG
Bahnhofstrasse 8
3904 Naters
Verfasser Cuno Alber LI
Matthias Sulzer
LI
Urs-Peter Menti
HSLU
Verteiler
Hotelpower.ch
Hochschule Luzern
Lauber IWISA AG
Version/Datum
04.10.2010 (definitive Version)
28.09.2010 (Vernehmlassung)
21.09.2010 (Entwurf)
Dateiname
1_Wamwasser.doc
© Dieser Bericht besteht aus oben genannter Anzahl Seiten einschliesslich
Deckblatt und darf nur vollinhaltlich, ohne Weglassung oder Hinzufügung,
veröffentlicht werden. Wird er auszugsweise vervielfältigt, so ist vorab die
Genehmigung der Firma Lauber IWISA AG, Naters einzuholen. Dieser Bericht
wurde nach bestem Wissen und Gewissen unter Bedachtnahme aller
bekannten und erhobenen Umstände erstellt. Für über die Aussagen des
Berichts hinausgehende Folgerungen und Konsequenzen übernehmen die
Aussteller keinerlei Haftung.
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Inhaltsverzeichnis
1. Ausgangslage ........................................................................... 4
2. Erkenntnisse ............................................................................. 5
3. Konsequenz .............................................................................. 9
Abbildungsverzeichnis
Abbildung 1: Dominierende Einflussfaktoren für den Energieverbrauch der
Warmwasser-aufbereitung .................................................................. 4
Abbildung 2: Energieverbrauch eines Aussenpools ohne / mit
Rollladenabdeckung (Quelle: Firma Grando) .......................................... 8
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1. Ausgangslage
Das Warmwasser stellt in einem Hotelbetrieb jeweils einen beträchtlichen Teil
des thermischen Energieverbrauchs dar. Nun gibt es innerhalb dieses
Energieverbrauchers weitere Unterteilungsmöglichkeiten bzw. Einflussfaktoren,
die schlussendlich den Energieverbrauch des Warmwassers besser
widerspiegeln. Mit der Unterteilung auf die verschiedenen Einflussfaktoren
lässt sich später einfacher und auch exakter eruieren, bei welchem
Einflussfaktor Optimierungsmöglichkeiten liegen, um den Energieverbrauch
des Warmwassers und schlussendlich auch den Gesamtenergieverbrauch zu
reduzieren.
Als Basis für die Überlegungen zur Ausgangssituation sind hier nur diejenigen
Zweige des Mind Maps aufgeführt, welche für den Energieverbrauch des
Warmwassers massgebend sind. Das gesamte Mind Map, in welchem alle
Einflussfaktoren festgehalten wurden, welche sich schlussendlich zum
Gesamtenergieverbrauch des Hotels zusammensetzten, ist im Bericht
„Analyse / Allgemeines“ zu finden.
Abbildung 1: Dominierende Einflussfaktoren für den Energieverbrauch der Warmwasseraufbereitung
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Die Einflussfaktoren wurden bereits im Bericht „Analyse / Allgemeines“
qualitativ beurteilt. Diese Erkenntnisse können im Sinne einer Vorabklärung
hier zu Rate gezogen werden. In den nachfolgenden Kapiteln soll deshalb
nochmals im Detail auf die einzelnen Faktoren eingegangen werden, um die
Machbarkeit der Umsetzung sicher zu stellen.
2. Erkenntnisse
Es wird im Folgenden nur auf diejenigen Einflussfaktoren eingegangen, die
von Seiten des Hoteliers beeinflusst werden können.
Verbrauch
Der Verbrauch an sich wird hier nicht berücksichtigt, da dieser vor allem vom
Verhalten der Gäste abhängt. Es können aber trotzdem einige wassersparende
Massnahmen getroffen werden. Dies sind zum Beispiel der Einsatz
von Duschsparbrausen oder automatische Handwascharmaturen.
Legionellen
Diese Bakterie kommt im Trinkwasser in der Regel nur in geringen Mengen
vor, kann sich aber unter geeigneten Bedingungen (25 – 45°C
Wassertemperatur) rasch vermehren. Vor allem im stehenden Wasser, wenn
nur selten ein Bezug gewährleistet ist, kann es zu gefährlichen
Konzentrationen kommen. Die Legionellen gelangen über Wasserdampf (z.B.
beim Duschen), das heisst über die Lunge, in den menschlichen Organismus
und kann zu Krankheiten ähnlich einer Lungenentzündung führen. Das
Wachstum der Bakterien wird bei Temperaturen unter 15°C und über 60°C
unterbunden. Grundsätzlich stehen mehrere Möglichkeiten (siehe Abbildung
1) zur Bekämpfung der Legionellen zur Auswahl, wovon im Rahmen dieser
Arbeit vier Möglichkeiten genauer untersucht wurden: Die thermische
Desinfektion, UV-Licht, chemische Zusätze oder eine Ionisierung des
Trinkwassers. In der untenstehenden Tabelle können die Varianten verglichen
werden.
Tabelle 1: Vergleich der Methoden zur Legionellenbekämpfung
Methode Vorteile Nachteile Kosten / m3
Wasser
thermisch
− einfachste Art
− zuverlässig, sofern
− erfordert hohe
Temperaturen
Zirka 0.17 Fr.
67 kJ / Liter
garantiert werden − weist hohe
Wasser
kann, dass das
Betriebskosten auf
(thermische
gesamte
− hohe
Energie)
Leitungsnetz
Anforderungen
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desinfiziert wird
− gängigste Methode
− schnell durchführbar
können kaum
eingehalten werden
(schnelle
Wiederverkeimung)
− hohe
Kalkausscheidung
UV-Licht
− einfache Installation
− elektrischer
Zirka 1.2 Rp
− Wartungsarm
− bewährte Technik
− verändert die
chemische
Zusammensetzung
nicht
− die Geräte werden
vom SVGW geprüft
und zertifiziert
− Die
Wassertemperaturen
können tiefer
ausgelegt werden
Anschluss
− Legionellen können
nach der Lampe bei
geeigneten
Temperaturen aufs
neue entstehen
− Auslegung der
Lampe muss
sorgfältig erfolgen
(Schwankungen
der Wasserqualität
müssen
berücksichtigt
werden)
230 kJ / Liter
Wasser
(elektrische
Energie)
Die Anschaffungskosten
des Strahlers
sind nicht
berücksichtigt
− Es wird weniger Kalk
ausgeschieden
− Lebensdauer der
Lampe ca. 2 Jahre
− Erbgut der Bakterien
wird geschädigt,
dadurch verläuft die
Vermehrung
langsamer
chemisch
− Die
− Unterhaltsarbeiten
Zirka 0.34 Rp
Wassertemperaturen
an der
können tiefer
Dosiereinrichtung
ausgelegt werden
− Nachfüllen des
− Es wird weniger Kalk
Desinfektionsmittel
ausgeschieden
s
− wirkt zusätzlich
− Zusammensetzung
gegen Biofilmbildung
des Wassers wird
− zerfällt komplett im
verändert
Wasser (geruchs-
− Wartung /
und geschmacks-
Unterhalt eher
neutral, keine
hoch
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Rückstände in Ara)
− Das gesamte
Leitungsnetz ist
desinfiziert
Berechnungsgrundlagen thermisch: Aufheizung erfolgt von 4auf 60°C; Dichte Öl 850 kg/m3;
Energieinhalt Öl 42,7 kJ/kg; Energiepreis 90 Rp/ Liter Öl; feuerungstechnischer Wirkungsgrad
94%
Berechnungsgrundlagen UV: Quellwasser mit 78% Transmission auf 5 cm; Anschlussleistung
Strahler 64 W für einen Durchsatz von 10 m3/h (Kaltwasser); Energiepreis 17 Rp/kWh; Quelle:
Firma Wedeco AG
Erfolgt die Desinfektion nicht chemisch, sollten die Warmwasserspeicher nicht
zu gross dimensioniert werden, damit eine gute Durchspülung gewährleistet
ist und das Brauchwarmwasser nicht zu lange Standzeiten aufweist. Dies führt
jedoch zu Einschränkungen bei der Wärmeerzeugung (siehe Merkblatt
„Heizung erneuern“ / „Alternative Energieträger“).
Bei der thermischen Behandlung kommen teilweise temperaturgesteuerte
Ventile zum Einsatz, welche bei einer Temperatur von >45°C schliessen und
so die Zirkulation verhindern. Dies ist im Prinzip sehr sinnvoll, da die
Zirkulation nur dann zum tragen kommt, wenn die Temperatur nicht
ausreichend hoch ist. Die Zirkulationsverluste sind so minimiert. Um eine
thermische Desinfizierung zu gewährleisten, müssen die Ventile mit der
Brauchwarmwasserpumpe kommunizieren können oder zusätzlich über eine
Zeitschaltuhr gesteuert werden. Dadurch werden die Ventile geöffnet, wenn
die Legionellenschaltung in Betrieb ist und die Durchspülung ist gewährleistet.
Zusammenfassend kann gesagt werden, dass die geeignete Methode je nach
Anwendungsfall von der Fachperson definiert werden sollte.
Temperaturhochhaltung
An den Entnahmestellen muss eine Temperatur von 55°C gewährleistet
werden. Damit dies sichergestellt werden kann, kommen eine
Zirkulationsleitung, oder der Einbau eines Temperaturhochhaltebands in
Frage. Es sprechen jedoch drei Gründe gegen den Einsatz eines Heizbandes:
−
−
−
Es wird hochwertige Energie d.h., Strom gebraucht.
Zur Legionellenbekämpfung müssen sämtliche Armaturen geöffnet
werden. Nur so kann sichergestellt werden, dass das gesamte
Warmwassernetz desinfiziert wird.
Die unterschiedlichen Materialien (Heizband, Leitung) weisen auch eine
unterschiedliche Lebensdauer auf. Es kann also sein, das die
Heizbänder vor der Warmwasserleitung ersetzt werden müssen, was
nur durch einen hohen Aufwand und mit enormen Kosten verbunden
ist. Durch ein Schutzrohr kann dieses Problem entschärft werden.
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Grundsätzlich müssen die Warmwasserleitungen gut gedämmt werden.
Besteht die Gefahr, dass sich Kaltwasserleitungen auf über 25°C aufwärmen
können, sollten auch diese gedämmt werden, da sonst die Legionellen vom
Kaltwasser her ins System gelangen. Weitere Schwachstellen im System sind
Wärmebrücken wie beispielsweise bei den Armaturen oder den Rohrschellen.
Diese können minimiert, aber nicht gänzlich eliminiert werden.
Wellness
Der Wellnessbereich ist grundsätzlich ein „Energiefresser“. Dies kann durch
Definieren von Betriebszeiten in Grenzen gehalten werden. Die Betriebszeiten
richten sich nach dem Hotelstandard und müssen in Absprache mit dem
Hotelier definiert werden. Es sollte aber in jedem Fall darauf geachtet werden,
dass Aussenbecken während den Standzeiten abgedeckt werden. Weisen
diese eine hohe Betriebszeit auf, kann auch ein Windschutz den
Energieverbrauch reduzieren. Für den Betrieb von Sprudelbädern können
Knöpfe vorgesehen werden, mit denen sich die Massagedüsen einschalten
lassen. Dadurch werden die Laufzeiten der Gebläse, welche die Luft in den
Whirlpool blasen, minimiert.
Wassertemperatur [°C]
Abbildung 2: Energieverbrauch eines Aussenpools ohne / mit Rollladenabdeckung (Quelle: Firma
Grando)
Die Berechungsgrundlagen für die Abbildung 2 sind wie folgt:
Beckengrösse: 4 x 8m Windegeschwindigkeit: 0.5 m/s
Badesaison: Mai – September Umgebungstemperatur: konstant
Öffnungszeit: 1 Stunde pro Tag
Abbildung 2 ist als Richtgrösse zu verstehen. Die Betriebszeiten sind im
Wellnessbereich gewöhnlich wesentlich länger. Die prozentuale Einsparung
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ändert sich dementsprechend. Ist die Wassertemperatur höher oder tiefer,
verschieben sich die Kurven parallel.
Lingerie
Die Möglichkeiten zur Energieeinsparung sind hier begrenzt. Es kann nur
darauf hingewiesen werden, das vom Hersteller vorgesehene Waschprogramm
zu nutzen, da diese heutzutage bereits optimiert sind. Zudem wird, bei einem
allfälligen Ersatz der Geräte, die Energieklasse A+ oder besser empfohlen.
Diese neuen Geräte besitzen eine interne Wärmepumpe, welche einen Teil der
Abwärme zurückgewinnt.
Die Nutzung des Abwärmepotentials der Lingerie wird im Merkblatt 2
„alternative Energieträger“ ausführlicher behandelt.
3. Konsequenz
Es ist nicht ganz einfach im Bereich des Warmwassers auf wirksame Weise
Energie einzusparen. Zumal diese Einsparungen keinesfalls weder zu Lasten
der Komfortansprüche der Hotelgäste, noch auf die des Hygienestandards
gehen dürfen. So beschränken sich die Massnahmen beim Verbrauch auf den
Einbau von verschiedenen wassersparenden Armaturen.
Die Legionellenbekämpfung ist ein sehr heikles Thema, hier gilt der
Grundsatz: Hygiene vor Energie. Die Beurteilung kann nach der obenstehenden
Tabelle gemacht werden, es wird jedoch in jedem Fall der Beizug
eines Experten empfohlen. Die Betriebskosten in der Tabelle 1 sind nur
rudimentär ermittelt worden und berücksichtigen nur die verbrauchte Energie;
Anschaffungskosten und Verschleissteile (z.B. UV-Lampe) sind in der
Berechnung nicht berücksichtigt.
Bei der Temperaturhochhaltung ist eine Zirkulationsleitung empfehlenswert.
Sie schneidet zwar aus energetischer Sicht schlechter ab, wird die Sichtweise
jedoch auf den Ressourcenverbrauch erweitert, so benötigt diese Variante
weit weniger Energie als die Begleitheizung.
Im Wellnessbereich lässt sich der Energieverbrauch hautsächlich durch die
oben beschriebenen Massnahmen reduzieren. Die Wärmetauscher sollten
jedoch stets optimal ausgelegt werden. Eine Grädigkeit von 1°C ist ohne
Weiteres machbar und zahlt sich bereits nach kurzer Zeit zurück, da die
Wärmetauscher nicht wesentlich teurer werden.
In den meisten Fällen ist es ausserdem nicht möglich, dass die Energieverbräuche
derart detailliert dokumentiert werden, wie dies im Merkblatt
„Analyse / Allgemeines“ beschrieben ist. Dazu fehlen vielfach die nötigen
Messeinrichtungen. Die Energieverbräuche können aber in den meisten Fällen
von der Fachperson über Kennzahlen bestimmt werden, wobei die
beschriebenen Erhebungen und Ablesungen vieles vereinfachen.
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