Eine Frischwasserstation (FriWa/FWS) wird zur Erwärmung von Trinkwasser eingesetzt. Sie besteht aus einem Plattenwärmetauscher (oder Rohrwärmetauscher), einer Regelung und einer Entladepumpe. Neuerdings werden auch Pufferspeicher mit innenliegendem Rohrwärmetauscher (z.B. Wärmetauscher aus Kupferrippenrohr oder Edelstahlrohr) als Frischwasserstation bezeichnet. Diese werden häufig auch Hygienespeicher genannt, was den Begriff aber nicht exakt trifft.
Quelle:Sonne heizt Solar & Energietechnik GmbH + Consolar GmbH
Diese Art der Trinkwassererwärmung soll ein längeres speichern von größeren Mengen erwärmten Wassers vermeiden. Hintergrund ist, dass frisches und hygienisch einwandfreies Warmwasser an den Zapfstellen ankommen soll. Letztendlich ist aber die Temperatur, die Güte der Trinkwasserinstallation und Wartung der Anlage ausschlagebend für dieses Ziel.
Die FriWa wird für eine zentrale oder dezentrale Trinkwassererwärmung eingesetzt, wenn ...
  •  ... kein Platz für einen Trinkwasserspeicher vorhanden ist (z. B. in einer Wohnung).
  •  ... eine Trinkwasserspeichertemperatur zu niedrig ist, z. B. bei dem Einsatz einer Wärmepumpe. In diesem Fall ist eine direkte Beheizung durch die WP zu empfehlen.
  •  ... eine Pufferspeichertemperatur zu hoch ist, z. B. in Anlagen mit thermischer Solaranlage. Hier kann über eine externe FriWa die Zapftemperatur zentral auf Verbrühschutztemperatur (< 45 °C) eingestellt werden. Ein Kalkausfall (< 55 °C) auf der Trinkwasserseite kann ausgeschlossen werden.
  •  ... eine bessere Effizienz bei einer Solaranlage erreicht werden soll, da niedrige Rücklauftemperaturen aus der FRIWA   den Puffer besser kühlen können und somit kühlere Rücklauftemperaturen im Solarkreis erzielt werden. Dies ist aber nur bei kleineren Anlagen und bei hohem Wasserverbrauch gegeben.
  •  ... die beste und höchste Nutzbarkeit beim Entladen eines Pufferspeichers, sowie der Erhalt der Schichtung erreicht werden soll. Dazu ist aber einer elektronsichen Regelung notwendig.
  •  ... erwärmtes Trinkwasser nicht gespeichert werden soll, z. B. wegen Kalkausfall und/oder Legionellengefahr (Kalkausfall wird bei FRIWA´s nur verhindert, wenn einer Vormischung des heißen Pufferwassers eingebaut ist; viele Stationen haben diese Einrichtung nicht.
Die Wärme kommt entweder aus einem Wärmeerzeuger (Platten-Wärmetauscher) oder einem Pufferspeicher mit innenliegendem Rohr-Wärmetauscher.
Quelle: Wagner & Co Solartechnik GmbH

 

 

Die Systeme besitzen einen Plattenwärmetauscher aus Edelstahl mit dem Trinkwasser erwärmt wird. Heizwasser aus einem Wärmeerzeuger, so z. B. einem Pufferspeicher, wird dabei im Gegenstromprinzip zum Kaltwasser durch den Wärmetauscher mittels einer Ladepumpe gepumpt. Viele der gängigen Stationen sind in der Regel mit einem Strömungsschalter im Kaltwasserzulauf ausgestattet, der bei einem Zapfvorgang (Spülbecken,Dusche, Bad) das Signal für den Pumpenstart und den Pumpenstopp der Heizwasserpumpe gibt. Also wird nur Wasser erwärmt, wenn es gebraucht wird (Hygiene).

Die Regelung der FriWa arbeitet bedarfsabhängig. Nur wenn warmes Wasser gezapft wird, schaltet die Ladepumpe ein. Dabei wird die Temperatur über die Drehzahl der Ladepumpe geregelt. Dabei sitzt ein Temperatursensor am Warmwasseraustritt des PWT's. Wenn die FRIWA eine elektronsiche Regelung besitzt, generiert diese durch eine Drehzahlregelung (von 0 bis 100 %) der Ladepumpe eine gleichbleibende Warmwassertemperatur, sodass nur soviel Energie aus dem Pufferspeicher geholt wird, wie im Moment gerade benötigt wird. Die Leistung des PWT muss fachgerecht ausgelegt werden. Die Warmwasserinstallation kann wie bei anderen Erwärmungsarten ausgeführt werden. Natürlich ist auch eine Zirkulation möglich.

Wenn ein Pufferspeicher eingebunden ist, dann muss bei der Entnahme der Wärme auf die Temperaturschichtung im Speicher geachtet werden. Dies kann i.d.R nur über eine elektronische Drehzahlregelung gewährleistet werden., da es sonst zu einer Durchmischung des Pufferspeichers und zu einer Zerstörung der Schichtung kommt. Es gibt auch Stationen, die dieses Problem mit einer hydraulischen Regelung lösen (z. B. Danfoss).
Schaltschema - FriWa
Quelle: Meibes System-Technik GmbH
Quelle: BBT Thermotechnik GmbH- Buderus
Es besteht auch die Möglichkeit, das Trinkwasser in einem Rohrwärmetauscher direkt im Pufferspeicher zu erwärmen.
Bei diesem System strömt das kalte Wasser durch ein Wellrohr (Edelstahl) oder ein Rippenrohr (Kupfer) im oberen Bereich des Puffers. Durch die entstehenden Turbulenzen ist ein guter Wärmeübergang möglich und eine Kalkablagerung wird weitgehend verhindert. Derartige Anlagen kommen ohne zusätzliche Ladepumpe aus. Eine Regelung der Warmwassertemperatur wird durch ein 3-Wege-Ventil durchgeführt.
Schema-Kombispeicher
Quelle: BBT Thermotechnik GmbH- Buderus
Rippenrohr - Solar - Schichtenspeicher
Entladung mit Wärmetauscher
Quelle:Sonne heizt Solar & Energietechnik GmbH + Consolar GmbH
Quelle:Sonne heizt Solar & Energietechnik GmbH + Consolar GmbH
Frischwasserstation
Das steckerfertig montierte Frischwassermodul kommt ohne Elektronik aus und besteht aus einem "Zweizug-Wärmetauscher", voreinstellbarer Vormischung (50 - 70 °C) durch ein Thermoventil, Umwälzpumpe und Strömungsschalter.
Eine Temperaturbegrenzung im Puffervorlauf beugt einer schnellen Verkalkung vor. Außerdem wird auch bei geringer Zapfmenge eine niedrige Pufferrücklauftemperatur erreicht, wodurch der Puffer optimal genutzt werden kann.
Leistungsdaten:
19 bis 28 Liter/min. bei +53 °C aus dem Puffer
32 bis 45 Liter/min. bei +70 °C aus dem Puffer

 

Beispiel einiger Stationen unterschiedlicher Größe und Ausführung
Quelle:Sonne heizt Solar & Energietechnik GmbH

Fernwärme-/Nahwärmeübergabestation
Eine kompakte Übergabestation zur hydraulischen Entkoppelung der Nah- und Fernwärmeversorgung von Gebäuden hat den Vorteil, dass alle notwenigen Bauteile (Wärmetauscher, Armaturen, Wärmemengenzähler, Regelung) auf kleinstem Raum vorhanden sind und eine passende Dämmung (z. B. EPP-Dämmsystem [Expandiertes Polypropylen]) werkseitig vorhanden ist.
Die Komponenten (Sekundär-Heizkreis, Frischwasserstation, Regelung) sind in einer Sandwich-click-Konstruktion mit Stabilisatoren und einer aufgesetzten Wärmedämmhaube selbsttragend verbaut. Die Anschlüsse der Primär- und Sekundärmedien (Warmwasser, Heißwasser) sind sowohl oben als auch unten frei wählbar. Alle sicherheitstechnischen Bauteile, Entleerungen bzw. Spülanschlüsse, Entlüftung und Manometer können in die Fernwärmestation integriert werden.
Bei den in die Rohrstrecken integrierten, mit Feinsieben bestückten, Schmutzfängern sind sowohl primär als auch sekundär Spülanschlüsse nachrüstbar. Der Wärmemengenzähler ist von außen frei zugänglich und ablesbar. Der eingesetzte Wärmetauscher aus Edelstahl ist durch seine große thermische Länge in einem breiten Leistungsspektrum einsetzbar. Der Fühler für die Sekundär-Vorlauftemperatur ist entgegen der Strömungsrichtung direkt am Ausgang des Wärmetauschers platziert. Das sekundärseitig integrierte Sicherheitsventil dient zur hydraulischen Absicherung der Fernwärmestation. Thermometer für die Primär- und Sekundärseite sind in der Türblende des in Blech ausgeführten Schaltschrankes enthalten.


Fernwärmeübergabestation aqoClick mit außenliegendem Wärmezähler
Quelle: aqotec Gmbh

Fernwärme-Kompaktstation für  indirekten Anschluss an Fernwärmenetze - Bedienungs- und Wartungsanleitung

Kaltwasseranschluss FriWa und DLE (Auszug aus einer Installationsanweisung)
In der Kaltwasserzuleitung zur Frischwasserstation (FriWa) und zum Durchlaufwassererwärmer (DLE) ist gemäß DIN 4753 Teil 1Wassererwärmer und Wassererwärmungsanlagen für Trink- und Betriebswasser - der Einbau eines Sicherheitsventils erforderlich. Bis zu einer maximalen Heizleistung von 75 kW muss es DN 15 haben. Auf das Sicherheitsventil kann nur dann verzichtet werden, wenn ein bauteilgeprüfter Strömungswächter die Wassertemperatur auf 95 °C begrenzt. Das Ventil muss für einen Abblasedruck ausgelegt sein, der dem zulässigen Betriebsüberdruck entspricht. Bei 10 bar und höherem Wasserleitungsdruck hinter dem Wasserzähler ist ein Druckminderer einzubauen.
Wenn die Frischwasserstation ohne Wasserabnahme aufgeheizt wird, tropft, je nach vorhandenem Wasserdruck, Wasser aus dem Sicherheitsventil. Dieses Wasser muss über einen Siphontrichter auffangen und abgeleitet werden.  Zwischen Sicherheitsventil und Frischwasserstation darf keine Absperrung vorhanden sein. Das Sicherheitsventil ist gemäß DIN 4753 regelmäßig 1 - 2 mal im Monat durch Anlüften auf Funktion zu prüfen. Die Ausblasöffnung darf nie geschlossen oder eingeengt sein. In die Kaltwasserleitung ist nach dem Stand der Technik ein entsprechender Wasserfilter zu installieren und in Betrieb zu nehmen. Dieser kann zentral am Hauswasseranschluss oder vor dem Wärmetauscher eingebaut werden.
Bei Kalt- und Warmwasseranschlüssen sollten Spülanschlüsse vorgesehen werden.

Durchflusswassererwärmer (FriWa, DLE) mit einem Nennvolumen unter 3 Liter bilden die Ausnahme der Regel.
(Komischerweise zeigen die Schaltschemen keine Sicherheitsventile in den Kaltwasseranschlüssen und auch der Hinweis auf die Ausnahmeregelung fehlt)

Wärmetauscher - Verkalkung
Der Kalkausfall (Calciumkarbonat) in einer Trinkwassererwärmungsanlage ist von der Wasserhärte und von der Wassertemperatur abhängig. Im Wasser befinden sich Erdalkalimetalle (Calcium, Magnesium) und die an den Erdalkalimetallen gebundene Kohlensäure, die bei ansteigender Wassertemperatur ausfallen. Bei der Kalkausfällung wird die Kohlensäure, welche die Salze in Lösung hält, ausgetrieben. Der Kalk-Kohlensäure-Gleichgewichtszustand ist nicht mehr vorhanden.


Wirkungsgrad und Wärmedurchgangskoeffizient des Wärmetauschers in Abhängigkeit von der Verkalkung
Quelle: VDI 2035

Die Folge von Kalkablagerungen ist die Reduzierung der Wärmeübertragung an den Wandungen des Wärmetauscherflächen. Bei höheren Wandungstemperaturen (z. B. direktbeheizte Wassererwärmer) kann es bei stärkeren Kalkablagerungen zu einer lokalen Überhitzung des Metalls kommen, die zu einer Rissbildung führen können. Aber auch innerhalb des Rohrnetzes kann es durch die Rohrquerschnittsverengungen zu erhöhten Strömungswiderständen und zum Ausfall von Armaturen (z. B. thermostatische Auslaufarmaturen) und Zirkulationspumpen kommen.
Die erste Regel, um einen Wärmetauscher sauber zu halten, ist eine glatte Oberfläche, die auch möglichst glatt bleiben sollte. Es sollte also im Wärmetauscher nicht zur einer Steinbildung kommen. Dies erreicht man durch eine möglichst niedrige Wandtemperatur und mit einer hohen Strömungsgeschwindigkeit   (Mindest-Strömungsgeschwindigkeit von 1,2 bis 1,4 m/s beim Wärmetausch), um sich bildende Kalkpartikel gleich im Ansatz mitzureißen. Einige Hersteller erreichen mit Hilfe spezieller Einbauten eine turbulente Strömung anstelle von laminaren Strömung. Bei dem Wasserzapfen sollte das Auslaufventil voll geöffnet werden, damit im Wärmetauscher eine hohe Fließgeschwindiglkeit vorhanden ist. Tropfende Armaturen führen erheblich zur Kalkablagerung in den Wärmetauschern und Speichern.

Da in Trinkwasserspeichern sehr niedrige Strömungsgeschwindigkeiten vorhanden sind, lagern sich hier die Kalkpartikel besonders stark ab.
Kalk- und Salzbeläge sind außerdem ein hervorragender Nährboden für Keime und Biofilme.

Verkalkung von Speichern

Wärmetauscher - Entkalkung
Auch bei dem Einhalten aller Regeln und einer regelmäßigen Wartung wird es früher oder später zu Kalkablagerungen in den Wärmetauschern kommen. Nun stellt sich die Frage, wie reinigt man den Wärmetauscher möglichst kostengünstig?
Wenn eine Leistungsminderung bei der Warmwasserversorgung festgestellt wird, dann liegt der Grund in der Regel an Kalkablagerungen in dem Wärmetauscher. In Anlagen mit Warmwasserspeicher sind oftmals die Anschlüsse und die Rohrleitungen bzw. Armaturen betroffen, was aber eher selten vorkommt.
Um den Wärmetauscher problemlos entkalken zu können, sollte dieser absperrbar und mit Spülanschlüssen versehen sein. Hier wird eine Spülstation angeschlossen. Die Art bzw. der Ort der Verkalkung hängt von der Bauart der Wärmetauscher ab. Eine Entkalkung sollte in regelmäßigen Abständen (je nach Wasserhärte 1 - 5 Jahren) im Rahmen einer Wartung durchgeführt werden. Oft wird gewartet, bis es zu spät ist.
Auf Grund der unterschiedlichen Temperaturen im Platten-Wärmetauscher gibt es eine ungleichmäßige Kalkverteilung. So können im Wärmetauscher Engstellen vorhanden sein. Da sich die Säure den Weg des geringsten Widerstands sucht, kann es vorkommen, dass die stärker verkalkten Bereiche nicht zuverlässig entkalkt werden können. Dann muss der Wärmetauscher ausgetauscht werden.
Bei Rippenrohr-Wärmetauschern wird die Spirale vom kompletten Spülvolumen durchströmt. Dadurch kann die Entkalkung sicher und schnell erfolgen. Dieser Vorgang kann mit Zitronensäure oder Ameisensäure immer wieder wiederholt werden.
Hier muss man sich sich genau an die Gebrauchsanweisung der Hersteller halten.
Die Entkalkungssäuren (Zitronensäure, Ameisensäure, Essigsäure, Amidosulfonsäure) mit zusätzlichen Metallschutz werden über eine Spülstation durch die zu entkalkenden Bauteile (z. B. Wärmetauscher, Kühlsysteme, Rohrleitungen) geleitet.


Spülstation

Quelle: MS Schwarz GmbH

Das zu entkalkende Bauteil muss als erstes vom Netz getrennt (evtl. reicht eine Absperrung aus) werden. Danach sollte es abkühlen. Dann muss ein geeigneter Wasserbehälter bereitgestellt werden, der der Wassermenge z. B. im Wärmetauscher entspricht. Hier verwendet der Fachmann eine Spülstation.
Eine (säurefeste) Pumpe (Tauchpumpe oder Saugpumpe) saugt die Entkalkersäure an und und drückt sie über einen Schlauch in den Zulauf bzw. Spülstutzen des Wärmetauschers.
Über einen weiteren Schlauch, der am Ablauf bzw. Spülstutzen des Wärmetauschers angebracht ist, wird die verbrauchte Säure wieder in die Spülstation geleitet. Ein ständiger Durchfluss ist wichtig, damit der von der Säure gelöste Kalk aus dem Wärmetauscher abtransportiert wird.
Während des Vorgangs sollte mit einem pH-Wert-Teststreifen immer kontrolliert werden, ob die Säure ihren pH-Wert verändert hat. Wenn sie nicht mehr sauer ist (pH-Wert deutlich kleiner als 7), löst sie auch keinen Kalk mehr. Sie muss dann durch eine neue Lösung ersetzt werden. Danach wird der Vorgang so lange fortgesetzt, bis sich keine Bläschen mehr bilden.
Bei der Verwendung von Säuren ist entsprechende Vorsicht angebracht. Handschuhe schützen vor Säureschäden auf der Haut, die Kleidung sollte möglichst langärmelig und unempfindlich gegen Säurespritzer sein.
Die Augen sollte man während des Vorgangs mit einer Schutzbrille schützen – Säurespritzer ins Auge sind nicht nur schmerzhaft, sondern auch gefährlich.

Die Entkalkung sollte von einem Fachbetrieb durchgeführt werden, weil auch die Zitronensäure, die für Entkalkungszwecke eingesetzt wird, in der Regel nicht immer biologisch ist, sondern ein chemisches Produkt ist und entsprechend der Sicherheitsdatenblätter (z. B. Amidosulfonsäure) gehändelt werden muss.

Da in Trinkwasserspeichern sehr niedrige Strömungsgeschwindigkeiten vorhanden sind, lagern sich hier die Kalkpartikel besonders stark ab.
Kalk- und Salzbeläge sind außerdem ein hervorragender Nährboden für Keime und Biofilme.

Auch bei dem Einhalten aller Regeln und einer regelmäßigen Wartung wird es früher oder später zu Kalkablagerungen in den Wärmetauschern kommen. Nun stellt sich die Frage, wie reinigt man den Wärmetauscher möglichst kostengünstig?
Wenn eine Leistungsminderung bei der Warmwasserversorgung festgestellt wird, dann liegt der Grund in der Regel an Kalkablagerungen in dem Wärmetauscher. In Anlagen mit Warmwasserspeicher sind oftmals die Anschlüsse und die Rohrleitungen bzw. Armaturen betroffen, was aber eher selten vorkommt.
Um den Wärmetauscher problemlos entkalken zu können, sollte dieser absperrbar und mit Spülanschlüssen versehen sein. Hier wird eine Spülstation angeschlossen. Die Art bzw. der Ort der Verkalkung hängt von der Bauart der Wärmetauscher ab. Eine Entkalkung sollte in regelmäßigen Abständen (je nach Wasserhärte 1 - 5 Jahren) im Rahmen einer Wartung durchgeführt werden. Oft wird gewartet, bis es zu spät ist.
Auf Grund der unterschiedlichen Temperaturen im Platten-Wärmetauscher gibt es eine ungleichmäßige Kalkverteilung. So können im Wärmetauscher Engstellen vorhanden sein. Da sich die Säure den Weg des geringsten Widerstands sucht, kann es vorkommen, dass die stärker verkalkten Bereiche nicht zuverlässig entkalkt werden können. Dann muss der Wärmetauscher ausgetauscht werden.
Bei Rippenrohr-Wärmetauschern wird die Spirale vom kompletten Spülvolumen durchströmt. Dadurch kann die Entkalkung sicher und schnell erfolgen. Dieser Vorgang kann mit Zitronensäure oder Ameisensäure immer wieder wiederholt werden.
Die Entkalkung sollte von einem Fachbetrieb durchgeführt werden, weil auch die Zitronensäure nicht immer biologisch ist, sondern ein chemisches Produkt ist.

Von April bis September sollte die Heizungsanlage nicht zur Trinkwassererwärmung benutzt werden
WW-Wärmepumpen sind die bessere Lösung > Fa. Ochsner - Fa. Aermec - ?
Die Errichtung einer Trinkwasserinstallation und wesentliche Veränderungen an diesen dürfen nur von Installationsbetrieben durchgeführt werden, die in das Installateurverzeichnis eines WVU eingetragen sind.

Betreiberpflichten - Kurzfassung

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