Was ist eine Warmwasser-Zirkulationspumpe? Warum kommt Warmwasser am Wasserhahn spät?

Die Trinkwasser-Zirkulation ist ein System, das das aus dem Warmwasserspeicher oder Durchlauferhitzer austretende erwärmte Trinkwasser über eine Rücklaufleitung dauerhaft oder geregelt zurückführt. Die Umwälzung im Heizkreis dagegen transportiert in einem geschlossenen Kreis das Heizungswasser zu den Heizkörpern oder Fußbodenheizungsrohren; dieses Wasser wird nicht verbraucht, tritt nicht nach außen aus und zirkuliert immer wieder. Beide Systeme unterliegen unterschiedlichen Normen, unterschiedlichen Werkstoffanforderungen und unterschiedlichen Hygieneregeln.

Der Unterschied ist in der Praxis wichtig. Die Pumpe eines Heizkreises kann ein Gehäuse aus Edelstahl oder Gusseisen haben, das Wasser im Kreis ist mit Inhibitor versetzt und geschlossen. Das Gehäuse einer Trinkwasser-Zirkulationspumpe dagegen muss aus einem für Trinkwasser geeigneten Werkstoff bestehen, also aus Messing oder Edelstahl AISI 316; andernfalls gelangen Metallionen ins Trinkwasser, und es entsteht ein Gesundheitsrisiko. Außerdem wird das Trinkwassersystem nach TS EN 806-3 beurteilt, sodass Volumenstrom, Rohrdurchmesser und Temperaturregeln getrennt von den Heizungsnormen festgelegt werden.

Auch die Rohrlänge ist ein grundlegender Parameter, der die beiden Systeme unterscheidet. Im Heizkreis ist die gesamte Wohnung bzw. das gesamte Gebäude in einem geschlossenen Kreis miteinander verbunden, und die Gesamtlänge wird direkt berechnet. Beim Trinkwasser beginnt die Zirkulationsleitung dagegen am Speicheraustritt, reicht bis zum letzten Sanitärobjekt aller Entnahmestellen und kehrt zum Speichereintritt zurück. Die Länge dieses Weges bestimmt sowohl die Berechnung des Pumpenvolumenstroms als auch den Wärmeverlust der Rohre und die Legionellenstrategie.

Warmwasser kommt am Wasserhahn spät, weil das abgekühlte Wasser in den speicherfernen Rohren zuerst abfließen muss. Die Wartezeit hängt vom Wasservolumen im Rohr zwischen Wasserhahn und Speicher sowie vom Volumenstrom des Hahns ab. Die Formel lautet: Wartezeit (Sekunden) gleich Rohrvolumen (Liter) geteilt durch Volumenstrom des Hahns (Liter/Sekunde).

Rechnen wir nach. Ein DN-15-Rohr hat einen Innendurchmesser von ca. 16 mm und fasst in 1 Meter 0,20 Liter Volumen. Stellen Sie sich eine Villa vor, in der der Speicher im Kellergeschoss steht, das Bad im zweiten Stock liegt und die Rohrlänge dazwischen 15 Meter beträgt: Das Rohrvolumen beträgt 15 mal 0,20 gleich 3,0 Liter. Bei einem Volumenstrom des Hahns von ca. 0,15 Liter/Sekunde beträgt die Wartezeit 3,0 geteilt durch 0,15 gleich 20 Sekunden. Das in diesen 20 Sekunden fließende Wasser ist Verschwendung. Ist die Zirkulationspumpe in Betrieb, liegt das Wasser im Rohr ohnehin bei 45-55 °C, und das Warmwasser kommt sofort beim Öffnen des Hahns.

Auch die jährliche Wasserverschwendung lässt sich berechnen. Nehmen wir an, im selben Haus gibt es im Durchschnitt 20 Zapfvorgänge pro Tag: 20 mal 3,0 Liter gleich 60 Liter/Tag bedeuten 21.900 Liter verschwendetes Kaltwasser pro Jahr. Auch wenn diese Zahl als reine Wassermenge betrachtet klein erscheint, ist die eigentliche Kostenposition nicht der Wasserverbrauch, sondern die Energie des erwärmten Wassers; wenn statt 21.900 Litern Warmwasser Kaltwasser genutzt wird, beeinflusst das unmittelbar auch den Energieverbrauch für die Speicherbeheizung.

Der erforderliche Volumenstrom der Zirkulationspumpe ist der Volumenstrom, der den Wärmeverlust in der Rücklaufleitung deckt; es ist nicht der maximale Volumenstrom des Hahns. In der Zirkulationsleitung besteht das Ziel darin, die Wassertemperatur zwischen Speicheraustritt und Eintritt in die Rücklaufleitung mit einer Temperaturdifferenz von höchstens 5-10 °C zu halten. Die Formel lautet: Q (Liter/h) gleich gesamter Rohrwärmeverlust (W) geteilt durch 1,163 mal Temperaturdifferenz (°C).

Rechnen wir ein Beispiel. Die gesamte Zirkulationsleitung bestehe aus 30 Metern DN-15-Rohr. Ein DN-15-Kupferrohr verliert bei 60 °C Temperatur ca. 20-25 W/m an Wärme; für eine ungedämmte Leitung von 30 Metern liegt der Verlust im Bereich von 600-750 W. Nehmen wir die Temperaturdifferenz mit 5 °C an: Q gleich 700 geteilt durch 1,163 mal 5 gleich ca. 120 Liter/Stunde, d. h. 0,12 m³/h. Das ist ein äußerst niedriger Volumenstrom, den eine übliche Zirkulationspumpe für Wohngebäude mühelos abdeckt.

Die Förderhöhe muss dem gesamten Druckverlust der Rücklaufleitung entsprechen. Aufsummiert werden der gesamte Rohrverlust des langen Weges (Vorlauf + Rücklauf), der Verlust durch Formstücke und Armaturen sowie der Verlust des Rückschlagventils. Bei einem DN-15-Kupferrohr beträgt die Strömungsgeschwindigkeit bei 0,12 m³/h Volumenstrom ca. 0,18 m/s, und der Reibungsverlust ist recht gering. Beträgt der lange Weg 60 Meter und die typische Ersatzlänge der Formstücke 15 Meter, ergibt sich eine gesamte Ersatzlänge von 75 Metern. Beträgt der Verlust im DN-15-Rohr bei 0,18 m/s ca. 0,02 mWS/m, ergeben sich 75 mal 0,02 gleich 1,5 mWS; kommt ein Verlust des Rückschlagventils von 0,5 mWS hinzu, beträgt die Summe 2,0 mWS. Diesen Wert kann eine übliche Zirkulationspumpe für Wohngebäude problemlos erreichen.

Die Grundfos COMFORT 15-14 B ist eine energiesparende Pumpe mit trinkwassergeeigneten Werkstoffen, die für die Trinkwasser-Zirkulation in Wohngebäuden entwickelt wurde. Dieses Grundfos-Modell, das Pomeka Mekanik im Sortiment führt, wird durch den Produktcode 97916771 gekennzeichnet und ist im Unterschied zu Heizkreispumpen speziell für die Trinkwasser-Zirkulationsleitung konstruiert. (Details: https://www.pomeka.com/grundfos-comfort-15-14-b)

Die technischen Daten lauten wie folgt: Der Nennvolumenstrom beträgt 0,45 m³/h, die Nennförderhöhe 0,9 m, die maximale Förderhöhe 1,4 m. Der Flüssigkeitstemperaturbereich ist mit 2-95 °C und der maximale Betriebsdruck mit 10 bar (PN 10) festgelegt. Der Anschlusstyp ist Rp (ISO 228-1), die Anschlussgröße 1/2 Zoll und der Abstand zwischen Saug- und Druckstutzen beträgt 80 mm. Die Motorleistung beträgt maximal 7 W, die Nennspannung 1×230 V, die Frequenz 50/60 Hz und die Stromaufnahme 0,07 A. Die Schutzart ist IP44 und die Isolationsklasse F.

Die Werkstoffauswahl ist bei dieser Pumpe entscheidend. Das Gehäuse besteht aus Messing (CuZn39Pb3, MS58), das Laufrad aus Verbundwerkstoff (PPO-GF20 plus Edelstahl). Diese Werkstoffzusammensetzung ist erforderlich, weil die Pumpen mit Trinkwasser in Kontakt kommen; Gusseisen oder spezielle Legierungen für Heizungen sind in dieser Anwendung nicht zulässig. Der Trockenlaufschutz verhindert, dass die Pumpe beschädigt wird, bevor die Anlage mit Wasser gefüllt ist.

Eine maximale Leistungsaufnahme von 7 W bedeutet bei 24 Stunden Betrieb der Pumpe ca. 61 kWh/Jahr Energie. Vergleichen Sie diese Menge mit dem verschwendeten Wasser und der verschwendeten Energie ohne Zirkulationspumpe, zeigt sich, dass sich die Pumpeninstallation innerhalb von 1-2 Jahren amortisiert. Wird eine Thermostat- oder Zeitregelung ergänzt, kann der jährliche Stromverbrauch auf 20-30 kWh/Jahr sinken.

Das Rückschlagventil sorgt dafür, dass das Wasser in der Zirkulationsleitung nur in eine Richtung fließt, und verhindert Rückfluss. Fehlt in der Zirkulationsleitung ein Rückschlagventil, kann bei stehender Pumpe oder bei Schwankungen des Netzdrucks kaltes Leitungswasser über die Rücklaufleitung in Gegenrichtung in das Warmwassersystem gelangen; das führt sowohl zu Temperaturverlust als auch zu einem Hygienerisiko. (Details: Was ist ein Rückschlagventil? Unterschiede zwischen federbelasteten, Klappen- und Wafer-Rückschlagventilen)

Der Einbauort des Rückschlagventils ist der Punkt der Rücklaufleitung, der dem Speichereintritt am nächsten liegt. In dieser Position wird der Rückfluss auf kürzester Strecke unterbrochen, und das Warmwassersystem vermischt sich mit der geringsten Menge Kaltwasser. Die Anschlussgröße des Rückschlagventils muss passend zum Durchmesser der Zirkulationsleitung gewählt werden, und die Strömungsrichtung muss entsprechend dem Pfeil richtig eingebaut werden; ein verkehrt eingebautes Rückschlagventil bleibt dauerhaft offen und ist funktionslos.

Bei der Grundfos-COMFORT-Baureihe kann zusammen mit der Pumpe ein optionales Set aus Rückschlagventil und Absperrarmatur bestellt werden; dieses Set senkt die Montagekosten und sorgt dafür, dass auf beiden Seiten der Leitung Wartungsarmaturen vorhanden sind. Um eine ohne Wartungsarmatur montierte Zirkulationspumpe auszutauschen, müssen sämtliche Trinkwasserleitungen abgesperrt werden; in gewerblichen Gebäuden führt das zu erheblichen Betriebsstörungen. Für Ventilsysteme und die Auswahl des Rückschlagventils können Sie sich unsere Produktgruppe ansehen. (Details: Ventile & Armaturen)

Federbelastete Scheibenrückschlagventile werden für Zirkulationsleitungen bevorzugt, weil sie weniger Druckverlust und ein leiseres Schließen aufweisen als Klappenventile. Die Feder löst die Schließbewegung der Klappe aus, bevor die Strömungsgeschwindigkeit nachlässt; das verringert sowohl das Geräusch als auch die Dauer des Rückflusses. In Zirkulationsleitungen, die mit niedrigem Volumenstrom arbeiten, können Klappenrückschlagventile in halb geöffneter Stellung schwingen und ein Klappern verursachen.

Die Regelungsart der Zirkulationspumpe beeinflusst sowohl den Energieverbrauch als auch die Hygiene unmittelbar. Es gibt drei grundlegende Verfahren: Dauerbetrieb, Regelung mit Zeitschaltuhr (Timer) und Thermostatregelung der Rücklaufleitung. Jedes hat andere Vor- und Nachteile, und die am besten geeignete Wahl hängt vom Gebäudetyp ab.

• Dauerbetrieb – Die Pumpe läuft 24 Stunden ohne Unterbrechung; am Wasserhahn kommt sofort Warmwasser. Vorteil: höchster Komfort. Nachteil: Auch nachts und im Urlaub bestehen Rohrwärmeverlust und Energieverbrauch der Pumpe fort; es kommt zu aufsummierter Reibung, die die Lebensdauer der Rohre verkürzt. In einem kleinen Wohngebäude bedeutet das einen jährlichen Mehrverbrauch von 40-80 kWh.
• Regelung mit Zeitschaltuhr – Die Pumpe läuft nur zu den Zeiten mit starker Warmwassernutzung, zum Beispiel morgens von 06:00-09:00 und abends von 18:00-22:00. Vorteil: Die tägliche Laufzeit halbiert sich, die Energieeinsparung ist deutlich. Nachteil: Außerhalb der programmierten Zeiten kommt das Warmwasser am Wasserhahn spät; in der Gästesaison oder bei unregelmäßigem Tagesablauf sinkt der Komfort.
• Thermostatregelung – Ein in die Rücklaufleitung eingebauter thermostatischer Sensor schaltet die Pumpe ein, wenn die Wassertemperatur unter einen bestimmten Schwellenwert fällt, und schaltet sie ab, wenn der Schwellenwert erreicht ist. Vorteil: Die Pumpe läuft nur bei Bedarf, hält die Rohrtemperatur innerhalb des Bereichs, und der Energieverbrauch sinkt auf ein Minimum. Nachteil: Der Sensor muss montiert werden; ein falsch eingestellter Schwellenwert führt sowohl zu Komfort- als auch zu Hygieneproblemen.
• Kombinierte Regelung (Zeit + Thermostat) – Innerhalb des Zeitfensters ist der Thermostat aktiv; außerhalb des Fensters steht die Pumpe vollständig still. Es ist das ausgewogenste Verfahren, das in großen Mehrfamilienhäusern und Hotels häufig eingesetzt wird.

Bei der Thermostatregelung hängt der Einstellschwellenwert unmittelbar mit der Legionellengefahr zusammen. Die allgemeine Regel lautet, die Rücklaufleitung nicht unter 50-55 °C fallen zu lassen. Unterhalb dieses Schwellenwerts schaltet sich die Pumpe zu und führt aus dem Speicher erneut erwärmtes Wasser durch die Leitung. Der Bereich unter 45 °C ist für Legionellen eine ideale Vermehrungszone. Details werden in den folgenden Abschnitten behandelt.

Ein Zweirohr-Zirkulationssystem verlegt zusätzlich zur üblichen Vorlaufleitung ein separates Rücklaufrohr und schließt die Pumpe am Speichereintritt an. Das ist das gängigste und wirksamste Verfahren; alle Entnahmestellen erhalten Wasser mit derselben Temperatur, und das System erfüllt die Anforderungen von TS EN 806-3 unmittelbar. Bei Neubauten ist dies das bevorzugte Verfahren.

Bei Einrohrsystemen (oder Systemen, in denen keine Rücklaufleitung ergänzt werden kann) wird die Pumpe dagegen in die Wasserhahnleitung integriert und drückt das abgekühlte Wasser in Gegenrichtung zum Speicher, um es erneut zu erwärmen. Bei dieser Lösung ist die Anordnung des Rückschlagventils kritischer, und die Rohrdurchmesser des Systems müssen so dimensioniert sein, dass sie den Zirkulationsvolumenstrom aufnehmen. Bei nachträglichen Umbauprojekten, in denen es nicht möglich ist, im bestehenden Gebäude ein zweites Rohr zu verlegen, wird dieses Verfahren bevorzugt.

Bei der Auslegung von Zirkulationssystemen im Mehrfamilienhaus wird ein strangweiser Ansatz verwendet: Jede vertikale Steigleitung ist mit ihrer eigenen Rücklaufleitung an den Speicherraum angeschlossen, ein zentraler Verteiler sammelt alle Rückläufe. Wird bei dieser Anordnung für jede Steigleitung ein eigenes Strangregulierventil ergänzt, verhindert das Volumenstrom-Ungleichgewichte zwischen den Steigleitungen und sorgt dafür, dass alle Wohnungen die gleiche Wartezeit haben.

Das Bakterium Legionella pneumophila ist ein Krankheitserreger, der sich in stehendem, lauwarmem Wasser im Trinkwasser vermehren und Lungenentzündung verursachen kann. Das Zirkulationssystem beeinflusst dieses Risiko auf zwei Arten: Bei richtiger Installation verringert es das Risiko, indem es die Temperatur außerhalb des gefährlichen Bereichs hält; bei falscher Installation erhöht es das Risiko, indem es zu Bereichen mit stehendem Wasser führt.

Die Norm TS EN 806-3 legt für Trinkwarmwassersysteme bestimmte Temperaturgrenzen fest. Die Speicheraustrittstemperatur muss mindestens 60 °C betragen; die Temperatur in der Rücklaufleitung muss mindestens bei 55 °C gehalten werden; der Bereich von 25-50 °C ist als gefährlicher Bereich für Legionellen definiert. In Systemen, die diese Grenzen nicht einhalten, kann sich die Legionellenvermehrung in 20 Minuten verdoppeln; zwischen 35-46 °C ist das Wachstum am schnellsten.

Wie trägt die Zirkulationspumpe zu dieser Regel bei? Wird der Thermostat in der Rücklaufleitung auf 50-55 °C eingestellt, schaltet sich die Pumpe in dem Moment zu, in dem die Leitung unter 50 °C fällt, und 60 °C warmes Wasser aus dem Speicher wird erneut durch die Leitung geführt. So fallen die Rohre nie unter 50 °C, und es entstehen keine Vermehrungsbedingungen für Legionellen. Eine ohne Thermostat dauerhaft laufende Pumpe zeigt dieselbe Wirkung, verbraucht jedoch unnötig Energie.

In großen Gebäuden wird zur Legionellenkontrolle ein wöchentliches Thermoschock-Protokoll angewendet: Der Speicher wird auf 70-75 °C hochgefahren, alle Entnahmestellen werden 5-10 Minuten lang geöffnet gelassen. Ist die Zirkulationspumpe während dieses Vorgangs in Betrieb, erreicht die gesamte Leitung 70 °C. Da beim Thermoschock an den Entnahmestellen Verbrühungsgefahr besteht, wird dieser Vorgang in gewerblichen Anlagen nachts durchgeführt, und die Nutzer werden informiert.

Der Rohrdurchmesser der Zirkulationsleitung wird anhand des berechneten Zirkulationsvolumenstroms bestimmt. Im obigen Rechenbeispiel genügt für 0,12 m³/h ein DN 15; die Strömungsgeschwindigkeit im Rohr beträgt 0,18 m/s, und das ist eine äußerst niedrige, leise Geschwindigkeit. Die meisten Zirkulationsleitungen im Wohnungsbau werden im Bereich DN 15-20 dimensioniert. Die Wahl von DN 10 oder kleiner erhöht dagegen das Risiko von Verkalkung und Verstopfung; bei Trinkwasserleitungen beträgt der Mindestinnendurchmesser nach der Regel von DIN 1988-300 10 mm.

Die Rohrdämmung ist in Zirkulationssystemen für die Energieeinsparung entscheidend. Eine ungedämmte Zirkulationsleitung verliert 3-5-mal mehr Wärme als eine gedämmte. Für ein DN-15-Kupferrohr ist eine 20 mm dicke Elastomerdämmung mit geschlossenen Zellen die übliche Wahl; mit dieser Dämmung sinkt der Wärmeverlust auf ca. 8-10 W/m und liegt damit weit unter dem Wert von 20-25 W/m im ungedämmten Zustand. Die Dämmdicke wird je nach Betriebstemperatur und Umgebungstemperatur aus den Tabellen von Herstellern wie Fränkische oder Rehau gewählt.

Auch die Wahl des Rohrwerkstoffs ist wichtig. Kupferrohr ist für Trinkwasser geeignet und hält Betriebstemperaturen von 60-70 °C problemlos stand. Mehrschichtverbundrohr mit Sauerstoffsperre (PEX-Al-PEX oder Typ Rehau RAUTITAN) wird in Heizungsanlagen häufig verwendet, muss jedoch im Trinkwasser im Hinblick auf Bakterienwachstum bewertet werden; es sollten für Trinkwasser zertifizierte Typen bevorzugt werden. Die Rohrinnenfläche von Kunststoffrohr kann im Vergleich zu Kupfer eine rauere Oberflächenrauheit aufweisen und begünstigt die Bildung von Biofilm.

Arbeitet die Zirkulationspumpe zusammen mit dem Speicher, kann sie vor dem Speichereintritt oder nach dem Speicheraustritt angeordnet werden. Die bevorzugte Position ist die Anordnung der Pumpe in der Rücklaufleitung nahe dem Speichereintritt; dadurch fördert die Pumpe kühleres Wasser, die Motortemperatur bleibt optimal, und das Risiko der Kavitation sinkt. Eine Anordnung am Speicheraustritt ist ebenfalls möglich, jedoch ist für eine Pumpe, die mit 60-70 °C heißem Wasser in Kontakt kommt, die thermische Beständigkeit wichtig.

Die Speichertemperatur sollte nicht unter 60 °C abgesenkt werden. Einige Nutzer stellen den Speicherthermostat zur Energieeinsparung auf 45-50 °C; das erzeugt sowohl ein Legionellenrisiko als auch die Unfähigkeit, die von der Zirkulationspumpe erwartete Rücklauftemperatur zu erreichen. Der richtige Ansatz besteht darin, die Speicheraustrittstemperatur bei 60 °C zu halten und die Wassertemperatur an der Entnahmestelle mit einem Mischventil auf 38-45 °C zu senken. Ein thermostatischer Mischer verringert sowohl die Verbrühungsgefahr als auch stellt er Wasser mit sicherer Temperatur bereit. (Details: Was ist ein thermostatischer Mischer? Die 60-°C-Regel beim Warmwasserspeicher und das Verbrühungsrisiko)

Auch das Speichervolumen muss zur Größe des Zirkulationssystems passen. Wird ein Speicher mit kleinem Volumen (zum Beispiel 50 Liter) an eine große Zirkulationsleitung angeschlossen, kann die aus der Rücklaufleitung kommende Menge abgekühlten Wassers die dem Speicher entnehmbare Wärmekapazität übersteigen; in diesem Fall sinkt die Speicheraustrittstemperatur unter den Zielwert. Für Auswahl und Berechnung des Speichers empfehlen wir, separate Quellen zu Rate zu ziehen. (Details: Wie viele Liter Warmwasserspeicher sollte ich kaufen? Berechnung für 2, 4, 6, 10 und 20 Personen)

Die Zirkulationspumpe und die Heizkreispumpe arbeiten nach demselben physikalischen Prinzip: Ein rotierendes Laufrad verleiht der Flüssigkeit Druck. Dimensionierungsparameter, Werkstoffanforderungen und Regelungsstrategien unterscheiden sich jedoch. Die folgende Liste zeigt die grundlegenden Unterschiede zwischen den beiden Systemen Punkt für Punkt.

• Flüssigkeitsart – Zirkulation: Trinkwasser (TS EN 806-3); Heizung: Heizungswasser im geschlossenen Kreis (TS EN 12828), kann mit Inhibitor versetzt sein
• Gehäusewerkstoff – Zirkulation: Messing MS58 oder Edelstahl AISI 316; Heizung: Gusseisen, GGG40 oder Edelstahl
• Temperaturbereich – Zirkulation: 2-95 °C, der Legionellenbereich (25-50 °C) wird möglichst kurz durchlaufen; Heizung: 10-110 °C, üblicher Betrieb 70-90 °C
• Volumenstrombereich – Zirkulation: in der Regel 0,05-1,0 m³/h, auch darunter; Heizung: weiter Bereich vom Wohngebäude bis zum Gewerbe, 0,5-50 m³/h und darüber
• Förderhöhe – Zirkulation: Der Bereich von 0,5-2,0 mWS genügt in den meisten Wohngebäuden; Heizung: 2-15 mWS oder darüber, je nach Gebäudetyp
• Hygieneanforderung – Zirkulation: Legionellenkontrolle ist zwingend, ein Nachweis der Trinkwassereignung ist erforderlich; Heizung: Hygienenorm nicht anwendbar, geschlossener Kreis
• Regelungsart – Zirkulation: Zeit, Thermostat oder kombiniert; Heizung: Δp-c oder Δp-v, in den Raumthermostat integriert
• Ersatzteile und Wartung – Zirkulation: hohes Verkalkungsrisiko, jährliche Kontrolle; Heizung: Kontrolle auf Magnetit und Luft, Inhibitorüberwachung

Diese Tabelle zeigt deutlich, warum es falsch ist, die Trinkwasser-Zirkulation mit einer für den Heizkreis gewählten Pumpe mit Gusseisengehäuse zu betreiben. Eisenionen gelangen ins Trinkwasser und führen zu Verfärbungen und einem Gesundheitsrisiko. Unser Team bei Pomeka Mekanik begegnet diesem Problem häufig in Anlagen, in denen eine für die Anwendung ungeeignete Pumpe installiert wurde. (Details: Pumpensysteme)

Grundfos bietet unterschiedliche Pumpenbaureihen für Trinkwasser und für den Heizkreis an. Die COMFORT-Baureihe ist speziell für die Trinkwasser-Zirkulation ausgelegt, während die Baureihen ALPHA und MAGNA auf Anwendungen im Heizkreis ausgerichtet sind. Diese Unterscheidung wird bei der Kaufentscheidung häufig verwechselt.

• Grundfos COMFORT 15-14 B – Trinkwasser-Zirkulation; Messinggehäuse, max. 7 W, Förderhöhe 0-1,4 mWS, Flüssigkeitstemperatur 2-95 °C, Anschluss Rp 1/2 Zoll; ideal für kleine Wohngebäude und Einfamilienhäuser
• Grundfos ALPHA2 – Heizkreis; EEI unter 0,20, automatischer Anpassungsmodus, Δp-v-Regelung, Bereich DN 32-50; Wohngebäude und Heizkreise mittlerer Größe
• Grundfos MAGNA3 – Heizkreis; EEI unter 0,20, Doppelpumpenversionen verfügbar, breite Pumpenkennlinie 0-9 mWS; große Gebäude und gewerbliche Heizkreise; (Details: Was ist die Grundfos MAGNA3? Unterschiede zwischen MAGNA1 und MAGNA3)
• Grundfos UPS – Älteres drehzahlkonstantes Modell; vor Ort noch vorhanden, jedoch ist die Herstellung im Rahmen der Richtlinie ErP 641/2009 eingeschränkt; hohe Austauschpriorität
• Grundfos CM/CME-Baureihe – Druckerhöhung im Trinkwasserbereich; nicht für die Zirkulation, sondern für den direkten Verbrauchsvolumenstrom

Die ab 2026 aktuellen Modelle der COMFORT-Baureihe umfassen die 15-14 B und die darüberliegende Palette. Der Buchstabe B in der Baureihe weist auf die Rückschlagventil-Kompatibilität des Systems hin. Dieses Modell mit dem Produktcode 97916771 ist über pomeka.com erhältlich und wird in realen Anlagen, die das technische Team von Pomeka Mekanik in Kadıköy begutachtet hat, erfolgreich eingesetzt. Für die gesamte Palette der Grundfos-Umwälzpumpen können Sie sich die Produktkategorieseite ansehen. (Details: https://www.pomeka.com/grundfos-sirkulasyon-pompalari)

Die Montage der Zirkulationspumpe wird in fünf Schritten abgeschlossen, und das Auslassen jedes Schrittes führt zu einer anderen Störung. Bei der Montage werden die Trinkwasserleitungen abgesperrt, der Anlagendruck wird auf null gebracht, und es wird sichergestellt, dass sich während der Arbeiten kein Warmwasser in der Leitung befindet.

Schritt 1 ist die Festlegung der Einbauposition. Die Pumpe wird an der Stelle der Rücklaufleitung montiert, die dem Speichereintritt am nächsten liegt; bei horizontaler Montage wird die Pumpe so positioniert, dass der Motor oben liegt, auf der horizontalen Achse. Bei der Montage in eine vertikale Rohrleitung muss die Rotorachse horizontal sein; bei senkrecht montierten Nassläuferpumpen kann die Wasserverteilung im Rotor gestört werden.

Schritt 2 ist die Montage von Rückschlagventil und Armaturen. Vor der Pumpe wird eine Absperrarmatur montiert, nach der Pumpe ein Rückschlagventil und anschließend eine weitere Absperrarmatur. Diese Anordnung isoliert die Pumpe vom System und ermöglicht den Austausch (auch bei anderen Abmessungen) ohne Absperren des Wassers in der Leitung. Bei der Grundfos COMFORT 15-14 B erleichtert das optionale Set aus Armatur und Rückschlagventil diese Montage.

Schritt 3 ist die Montage des Thermostat-Sensors der Rücklaufleitung. Wird die Thermostatregelung bevorzugt, wird der Sensor auf der Saugseite der Pumpe in das Rohr hinein oder an der Rohroberfläche montiert. Bei Anlegefühlern wird für einen guten thermischen Kontakt zwischen Sensor und Rohr Wärmeleitpaste verwendet, und der Sensor wird gedämmt. Der Sollwert des Thermostats wird im Bereich 50-55 °C eingestellt.

Schritt 4 ist der elektrische Anschluss der Pumpe. Da die COMFORT 15-14 B ein 230-V-Netz benötigt, wird eine nahegelegene Schutzkontaktsteckdose oder ein separat abgesicherter Stromkreis verwendet. Für die Integration einer Zeitschaltuhr wird das Timer-Modul in Reihe mit der Steckdose geschaltet; bei einigen Modellen kann der Timer in die Pumpe selbst integriert sein.

Schritt 5 ist die Inbetriebnahme der Anlage. Die Absperrarmaturen werden geöffnet, die Anlage wird mit Wasser gefüllt, die Pumpe wird zunächst von Hand gedreht, um sie auf Festsitzen zu prüfen, danach wird Strom zugeschaltet. Beim ersten Lauf wird 10-15 Minuten lang gelauscht, um auf ungewöhnliche Geräusche zu prüfen. Es wird verifiziert, dass die Rücklauftemperatur innerhalb des Schaltbereichs des Thermostats liegt.

Verkalkung ist ein Problem, dem Trinkwasser-Zirkulationssysteme im Vergleich zu Heizkreisen deutlich häufiger begegnen. Der Grund: Da verbrauchtes Trinkwasser ständig neues Wasser heranführt, gelangen die Härtebildner fortlaufend in die Leitung; im geschlossenen Heizkreis dagegen bleibt das System konstant, sobald sich die Härte im Füllwasser einmal abgesetzt hat.

Zur Beurteilung des Verkalkungsrisikos wird der Härtegrad des Ausgangswassers bestimmt. In Regionen mit hartem Wasser über 12-15 °dH steigt die Abscheidungsgeschwindigkeit von Calciumcarbonat in der 60 °C warmen Warmwasserleitung deutlich an. In einem Teil Istanbuls liegt das Leitungswasser bei 15-25 °dH; dieser Wert liegt in einem Bereich, der eine Enthärtung erfordert. (Details: Was ist eine Wasserenthärtungsanlage? Hilft sie wirklich gegen kalkhaltiges Wasser?)

Die Maßnahme wird auf einem der beiden Wege oder auf beiden zugleich umgesetzt. Der erste ist die Installation einer Enthärtungsanlage am Netzeintritt; die Härte des enthärteten Wassers sinkt in der Regel auf 3-5 °dH, und die Verkalkung kommt praktisch zum Erliegen. Der zweite besteht darin, den Rohrdurchmesser der Zirkulationsleitung etwas über dem erforderlichen Mindestwert zu wählen; ein Rohr mit größerem Durchmesser arbeitet sowohl mit niedrigerer Strömungsgeschwindigkeit, als auch verengt die mit der Zeit entstehende Kalkschicht den Durchflussquerschnitt langsamer. Die Wahl von DN 20 statt DN 15 dient diesem Zweck. (Details: Wasseraufbereitung)

Zur Reinigung einer verkalkten Zirkulationsleitung wird Zitronensäure oder ein spezieller Entkalker umgewälzt. Dabei muss das System von der Trinkwasserleitung getrennt sein, und die chemische Umwälzung muss über einen separaten geschlossenen Kreis erfolgen. Nach der Reinigung muss das System gründlich gespült und kontrolliert werden, ob das Reinigungsmittel ins Trinkwasser übergegangen ist.

Die Auswahl einer Trinkwasserpumpe erschöpft sich nicht darin, nur auf Katalogwerte für Volumenstrom und Förderhöhe zu schauen. Die Antwort auf die Frage, was eine Zirkulationspumpe ist, steckt auch in ihren Auswahlparametern: Diese Pumpe erfordert geringen Volumenstrom, geringe Förderhöhe, hohe Hygiene und lange Betriebsstunden. Vier Parameter werden häufig übergangen, und das Übergehen eines jeden führt zu einem eigenen Problem.

Der erste Parameter sind die Betriebsstunden. Eine Zirkulationspumpe kann pro Jahr 4.000-8.760 Stunden laufen; eine Heizkreispumpe dagegen läuft nur in der Heizperiode. Dieser Unterschied bestimmt unmittelbar die Lagerlebensdauer der Pumpe sowie die Isolationsklasse und die Schutzart des Elektromotors. Die Grundfos COMFORT 15-14 B mit Schutzart IP44 erfüllt diese Anforderung.

Der zweite Parameter ist der Gehäusewerkstoff. Die Frage, ob eine Trinkwasserpumpe aus Gusseisen oder Messing sein soll, hat nur eine Antwort: Messing (MS58) oder Edelstahl AISI 316. Eine Heizungspumpe mit Gusseisengehäuse beginnt, wenn sie in eine Trinkwasserleitung eingebaut wird, innerhalb von 2-3 Jahren, Eisenionen abzugeben; die Wasserfarbe ändert sich, und es entsteht ein Risiko für die menschliche Gesundheit. Die Wahl zwischen diesen beiden Werkstoffen ist eine nicht verhandelbare Hygieneanforderung.

Der dritte Parameter ist der Geräuschpegel. Die Zirkulationspumpe befindet sich in der Regel in Küchen- oder Badezimmerschränken, in einigen Anwendungen in einem Schacht nahe dem Schlafzimmer. Moderne Nassläufer-Zirkulationspumpen für Wohngebäude arbeiten mit 35-42 dB(A); dieser Wert ist im Hinblick auf geringe Lautstärke ausreichend. Gehen Sie bei Katalogwerten, bei denen Messabstand und Betriebsdrehzahl nicht angegeben sind, vorsichtig vor.

Der vierte Parameter ist der Energieverbrauch der Wasserzirkulationspumpe. Eine 7-W-Pumpe, die 24 Stunden läuft, verbraucht 61 kWh/Jahr. Eine ältere Pumpe mit nur einer Drehzahl kann bei diesem Wert 30-60 W aufnehmen; die Differenz von 263-526 kWh pro Jahr sind erhebliche Betriebskosten. Die Grundfos-COMFORT-Baureihe hat diese Optimierung bereits in der Entwurfsphase vorgenommen und die langen Betriebsstunden mit niedriger Motorleistung ausgeglichen.

Die Grundfos-COMFORT-Zirkulationsbaureihe ist eine Familie von Zirkulationspumpen, die eigens für die Trinkwasseranwendung hergestellt wurde. Das Modell COMFORT 15-14 B mit dem Produktcode 97916771 dieser als Grundfos-Trinkwasserpumpe katalogisierten Baureihe ist das gängigste Modell der Baureihe für Wohnanwendungen. Die 15 im Produktnamen bezeichnet nicht den Gehäusedurchmesser der Pumpe (DN 15 / 1/2 Zoll), sondern die Klassifizierung der Baureihe im Heizungsbereich; die 14 bezeichnet die maximale Förderhöhe (1,4 mWS).

Nennvolumenstrom und Förderhöhe des Grundfos COMFORT 97916771 sind für die meisten Wohnanwendungen ausreichend. Der Nennvolumenstrom von 0,45 m³/h entspricht ca. 7,5 Liter/Minute; da der tatsächliche Bedarf in der Zirkulationsleitung in der Regel im Bereich 0,05-0,15 m³/h liegt, verfügt diese Pumpe hinsichtlich der Kapazität über einen großen Sicherheitszuschlag. Auch mit einer Förderhöhe im Bereich 0,9-1,4 mWS deckt sie den Druckverlust einer typischen Zirkulationsleitung von 30-50 Metern problemlos ab.

Die Grundfos-COMFORT-Zirkulationspumpen dürfen nicht mit den Grundfos-Baureihen ALPHA oder MAGNA für den Heizkreis verwechselt werden. Die Baureihen ALPHA und MAGNA werden im Rahmen von EN 16297 und der ErP-Richtlinien für Anwendungen im Heizkreis bewertet; die COMFORT-Baureihe dagegen ist nach den Hygieneanforderungen für Trinkwasser zertifiziert. Diese beiden Standards sind nicht gegeneinander austauschbar.

Der Zusammenhang zwischen Legionellen und Zirkulationstemperatur ist ein Hygieneparameter, der in praktische ingenieurtechnische Entscheidungen überführt werden muss. Legionella pneumophila geht unterhalb von 20 °C in einen Ruhezustand über und kann oberhalb von 50 °C nicht überleben; der Bereich von 25-50 °C ist die Vermehrungszone. Die schnellste Vermehrung erfolgt zwischen 35-46 °C: Bei 37 °C verdoppelt sich das Bakterium in 8-12 Stunden.

Die Speichertemperatur ist für die Sicherheit der Zirkulation der entscheidende Faktor. Die Speichertemperatur spiegelt sich unmittelbar in der Zirkulationsleitung wider: Ein Speicheraustritt mit 60 °C garantiert in der Rücklaufleitung 50-55 °C, wenn die Abkühlung in einer langen Rohrleitung berücksichtigt wird. Wird die Speichertemperatur auf 50 °C abgesenkt, werden in der Rücklaufleitung 40-45 °C erreicht; das ist genau der kritische Bereich für Legionellen.

Die Thermostateinstellung der Zirkulationspumpe erfolgt in diesem Rahmen. Für die Thermostateinstellung der Zirkulationspumpe wird der Sensor der Rücklaufleitung auf den Bereich 50-55 °C eingestellt: Fällt das Wasser auf diese Temperatur, läuft die Pumpe an, bei Erreichen von 55 °C schaltet sie ab. Dieses Band hält die Temperatur oberhalb des Gefahrenbereichs für Legionellen (25-50 °C). Auch die Anforderungen von TS EN 806-3 an Warmwassersysteme sehen für dieses Band eine Mindest-Rücklauftemperatur von 55 °C vor.

Verkalkungsschutz der Zirkulationspumpe und Legionellen müssen gemeinsam betrachtet werden. Kalkablagerungen begünstigen die Bildung von Biofilm an den Innenflächen von Rohren und Speicher; Biofilm fungiert für Legionellen als schützende Nische. Deshalb ist die Strategie zur Vermeidung von Verkalkung bei der Zirkulationspumpe nicht nur im Hinblick auf Energie und Volumenstrom, sondern auch im Hinblick auf die Hygiene zwingend. Wasserenthärtung oder regelmäßiger Thermoschock kontrolliert beides zugleich.