Strömungswächter in der Erdgas-Hausinstallation

Der Gasströmungswächter (GS) wurde im Dezember 2003 ins Regelwerk eingeführt und ist seit 2004 verpflichtend für alle relevanten Objekte einzubauen. Denn nachdem die Energie- und Bauaufsichtsbehörden erkannten, dass im Bereich der Erdgasversorgung und Erdgasverwendung Unfälle mit Personenschäden durch Manipulationen vorkommen, hat man daraus die Notwendigkeit einer Sicherungseinrichtung abgeleitet. Der DVGW bekam die Anforderung, ein Regelwerk zu erstellen, das bestenfalls die Manipulation an Erdgasleitungen, mindestens aber die daraus resultierenden Folgen verhindern sollte. Heraus kam dabei das Regelwerk G 459-1-B „Beiblatt zum DVGW-Arbeitsblatt G 459-1 Gas-Hausanschlüsse“ (GS als Schutz bei Baggerangriff) sowie das DVGW-Arbeitsblatt G 600-B „Beiblatt zur TRGI 86/96“. Dies war zugleich die Einführung der Gasströmungswächter als aktive Sicherungsmaßnahme (Bild 1).

Änderung der Verwendung durch ungeahnte Probleme

Mit Einführung der Gasströmungswächter wurden mit dem DVGW-Arbeitsblatt G 600-B entsprechende Verwendungsvorgaben gemacht. Diese bezogen sich auf die Dimensionierung und den Einbauort. Die überaus wichtige Einbaulage (waagerecht, senkrecht, nach oben oder unten) gab der jeweilige Hersteller für sein Produkt auf dem Typenschild vor. Allerdings musste relativ schnell festgestellt werden, dass reihenweise GS trotz richtiger Verwendung und korrekter Gasinstallationen auslösten. Nach anfänglichen Diskussionen in Fachkreisen, wer dafür verantwortlich zu machen sei – SHK-Handwerk, Hersteller der GS, Netzbetreiber oder der DVGW als Regelwerksersteller – kristallisierte sich etwas heraus, womit kaum jemand gerechnet hatte. Es war sehr auffällig, dass einige Heizkesseltypen häufig in problembehafteten Gasinstallationen Verwendung fanden und andere Typen nicht in Erscheinung traten. Nach entsprechenden Untersuchungen stellte sich schließlich heraus, dass der „Anlaufvolumenstrom“, also der Gasvolumenstrom in der Startphase der betroffenen Heizgeräte, um ein Vielfaches höher lag, als das Regelwerk vorsah. Im Betrieb der entsprechenden Heizkessel wäre dann wieder alles gut gewesen, doch dazu kam es in solchen Fällen nicht.

Der GS ist ein einfaches, mechanisches Bauteil, welches nicht zwischen Start- und Betriebsphase unterscheiden kann, was speziell in der Anfangszeit des GS (2004) zu erheblichen Problemen führte. Denn der GS hat erfolgreich das getan, wozu er da ist – er hat bei Überschreitung des maximalen Volumenstroms geschlossen.

Auslegungstabellen der Heizkesselhersteller als Nothilfe

Nach diesen Erkenntnissen hat man sich zunächst damit beholfen, dass die Heizkesselhersteller Tabellen erstellten, die für betroffene Kesseltypen die Verwendung des nächstgrößeren (bezogen auf den Volumenstrom) Gasströmungswächters zugelassen haben. Die Tabellen des Regelwerkes wurden entsprechend angepasst. Der DVGW hat diese und weitere Arbeitsanweisungen in seinem mit dem ZVSHK herausgegebenen Rundschreiben G 07/04 „Ergänzende Auslegungshilfen zum DVGW-Arbeitsblatt G 600-B zur Vermeidung von Betriebsstörungen durch den Einbau von GS“ im November 2004 veröffentlicht. Betriebsstörungen sollten damals gemeldet werden, um weitere Kenntnisse zu erlangen. Diese Vorgehensweise des Einbaus des nächstgrößeren GS ist seit 2008 nicht mehr erlaubt und die Tabellen der Hersteller sind ungültig.

Änderungen durch neue TRGI

Mit Erscheinen der TRGI 2008 hat man dann nicht nur den Gasströmungswächter und die neu gewonnenen Erkenntnisse als Grundlage in die TRGI integriert, sondern auf Grundlage der seitdem zur Verfügung stehenden neuen Bauformen in einer erheblich größeren Vielfalt weitere Änderungen aufgenommen. Einbauorte wurden verändert, wie etwa die Verlegung bei Stockwerksleitungen/Wohnungsleitungen weg vom Zähler, hin zum Abgang von der Verteilungsleitung. Der Zugriff auf ungeschützte Leitungsteile sollte weitestgehend verhindert werden. Auch dem seit 2008 neuen Berechnungsverfahren für Erdgasinstallationen wurde man so gerecht, produziert der GS doch einen erheblichen Druckverlust. Das passte, sollte der GS doch im neuen Regelwerk die Absicherung von „freien Gassteckdosen“ für „Geräte zur Verwendung im Freien“ und die neu hinzukommenden Gasleitungen aus Kunststoff übernehmen.
Freie Gassteckdosen sind jene, denen kein Gasgerät direkt zugeordnet werden kann, da wechselnde Nutzung vorliegt oder vorliegen könnte. Bei der Innenanwendung sind dies vornehmlich Gasherde oder Gaskaminöfen. In der Außenanwendung werden an freien Gassteckdosen Gasgrills, Heizpilze oder ähnliche Geräte angeschlossen. Aufgrund der fehlenden Zuordnung zu einem Gerät ist die angeschlossene Belastung nicht genau definiert. Hier übernimmt der GS die Absicherung bis zum Maximalwert von 13 kW. Das ist an dieser Stelle besonders wichtig, da mit der TRGI 2008 die „Nippel-/Rändelmutterverbindung“ (an beiden Enden von Hand lösbare Gasschlauchleitung) eingeführt wurde, deren Aufgabe es ist, Laien zu ermöglichen, Gasgeräte über dafür vorgesehene Gas-Sicherheitsschläuche selbst an die Gassteckdose (Bild 2) anzuschließen und dennoch die maximale Sicherheit zu erreichen.

Einführung der Kunststoffrohre in die Gasinstallation

Bei den Gasleitungen aus Kunststoffrohren übernimmt der Gasströmungswächter die Absicherung bei Temperaturbelastung – ohne den GS gäbe es keine Kunststoffrohre in der Erdgasinstallation. Da für alle Erdgasinstallationen in Deutschland das Kriterium „höhere thermische Belastbarkeit“ (Abkürzung: HTB) gilt, ist der GS für dieses Rohrmaterial existenziell.

Anmerkung: HTB wird von vielen Anwendern auch als „hochtemperaturbeständig“ bezeichnet, was zwar nicht dem korrekten Wortlaut entspricht, jedoch dasselbe aussagt.

Der GS ist bei Kunststoffleitungen immer zusätzlich mit einer „thermisch auslösenden Absperreinrichtung“ (TAE) zu versehen. Im Falle eines Brandes oder einer höheren Temperaturbelastung im Bereich des GS kann dessen Dichtung zerstört werden und Gas durch ihn hindurchströmen. Das ist bei metallenen Gasleitungen kein Problem, da diese durch ihre grundlegende HTB-Eignung dicht gegen die Umgebung sind und ausreichend lange bleiben. Dadurch kann kein Erdgas in die Umgebung entweichen und keine explosiven Gemische können entstehen oder ein Brand zusätzlich angefacht werden. Ziel dabei ist, der Feuerwehr oder anderen Einsatzkräften Zeit zu verschaffen, damit die Gaszufuhr rechtzeitig unterbrochen werden kann.

Bei Kunststoffrohren hingegen ist ja gerade diese Eigenschaft HTB nicht gegeben und wird erst durch den GS geschaffen. Folglich muss für den Fall der Temperatureinwirkung an gerade diesem Sicherungsbauteil dafür gesorgt werden, dass dennoch kein Gas ausströmen kann. Diese Aufgabe übernimmt dann die TAE. Der Gasströmungswächter und die TAE müssen metallisch wärmeleitend miteinander verbunden werden oder in einem Gehäuse kombiniert sein (Bild 3).
Anmerkung: Solche Zusammenhänge zu kennen ist für den Installateur aus zweierlei Sicht wichtig: Zum einen versteht man so die Logik des Regelwerkes, was seine Anwendung erleichtert und die Fehlerquellen minimiert. Zum anderen ist die Außendarstellung, das Vermitteln von Fachkompetenz, für einen SHK-Fachbetrieb gegenüber dem Kunden immens wichtig, um Erfordernisse und Kosten zu rechtfertigen.

Wo wird der GS eingesetzt – und wo besser nicht

Der Gasströmungswächter findet Anwendung in der Niederdruck-Gasinstallation (bis 100 mbar) in Gebäuden und auf Grundstücken mit „häuslicher und vergleichbarer Nutzung“ (Bild 4). In Ein- und Zweifamilienhäusern (EFH, ZFH) ist in den meisten Fällen nur ein GS gleich nach dem Druckregelgerät zu setzen. Ausnahmen davon bilden die vom Netzbetreiber in den Druckreglern integrierten GS und bestimmte Konstellationen mehrerer Gasgeräte in einer Installation. Wenn der Netzbetreiber den GS per Druckregler setzt, muss kein weiterer GS zu Beginn der Gasinstallation vorgesehen werden. Bei solchem Vorgehen wird der Installateur darauf hingewiesen bzw. muss sich beim Netzbetreiber (NB) informieren.

In Mehrfamilienhäusern (MFH) ist bei zentraler Gasverwendung in der Regel auch nur ein GS erforderlich. Bei dezentraler Gasverwendung hingegen sind immer mehrere GS, in der Regel ein zentraler und zu jeder Nutzungseinheit mindestens einer, erforderlich. Die Netzbetreiber verwenden bei neuen Hausanschlussleitungen einen GS, der dem Schutz vor ungewollten Baggerangriffen dient. Im Gewerbe und der industriellen Gasverwendung ist der Einbau eines GS nach wie vor nicht vorgesehen. Hier ist nämlich kein Eingriff unbefugter zu erwarten.
Anmerkung: Es kann nur davon abgeraten werden, in solchen Anlagen einen GS zu verbauen. Die Auslösung des GS würde hier erhebliche und unnötige Kosten nach sich ziehen, da mit Produktionsausfall o. ä. zu rechnen ist. In der Vielzahl der Fälle wird ein ausreichend großer GS erst gar nicht erhältlich sein.

Bestandsschutz von Gasinstallationen ohne GS

Gasleitungen im Bestand (vor 2004 erbaut) sind nicht mit einem GS nachzurüsten! Diese Aussage trifft auf alle diese Anlagen zu, solange nicht der Bestandsschutz durch die sogenannte „wesentliche Änderung“ aufgehoben wird. Hier scheiden sich nicht nur die Geister, sondern auch häufig der SHK-Handwerker und der Netzbetreiber. Leider gibt es keine aussagekräftige Stellungnahme des DVGW als Regelwerksersteller zur wesentlichen Änderung. Allerdings hat der DVGW in seinem Rundschreiben G 06/03 vom Dezember 2003 an alle Netzbetreiber eine „Empfehlung zur Behandlung des Bestandes“ herausgegeben. In dieser heißt es, dass eine allgemein gültige Definition der wesentlichen Änderung nicht möglich ist und daher „die Beurteilung darüber schlussendlich in der unmittelbaren fachlichen Verantwortung des Ausführenden vor Ort liegt“, also beim SHK-Handwerker.

Dies sollten die Verantwortlichen der Netzbetreiber vor Ort respektieren und lediglich bei drohender „Gefahr auf Leib und Leben“ vom Installateur Änderungen verlangen. Und dieser sollte in solchen Fällen einsichtig und dankbar für den Hinweis sein. Denn die Verantwortung für die erstellte Gasinstallation hat immer der Ersteller – er unterschreibt beim Netzbetreiber im Rahmen der Fertigmeldung und seines Installateurvertrages dafür.

Bei der Kesselsanierung mit kurzen Gaszuleitungen zum Beispiel kann es schon Sinn machen, die Gasinstallation auf aktuellen Stand zu bringen, sofern keine großen Umbauarbeiten im Haus des Kunden dadurch erforderlich werden. Dies zu fordern, weil ein halber Meter Rohr beim Anschluss des Kessels verändert werden muss, deckt eine wesentliche Änderung sicherlich nicht ab. Hier sollten sich SHK-Handwerker und Netzbetreiber auf der sachlichen Ebene austauschen, um auch gegenüber dem Kunden ein gutes Bild abzugeben.

Bestandsschutz von Gasinstallationen mit altem GS

Hingegen haben Gasinstallationen mit alten (vor 2008 installierten), korrekt ausgelegten und installierten Gasströmungswächtern sicherlich Bestandsschutz. Wichtig: Steht der Kesseltausch bei Gasinstallationen mit GS an, muss dabei aber immer auch der GS mindestens in Bezug auf die Nennbelastung des neuen Kessels überprüft werden und ggf. durch einen neuen, angepassten GS ersetzt werden.

Ermittlung des erforderlichen Gasströmungswächters

Während nach dem ursprünglichen Regelwerk von 2003 Gasströmungswächter noch per Rechengang ermittelt werden mussten (Ermittlung des Volumenstromes über Nennbelastung geteilt durch den Betriebsheizwert des gelieferten Erdgases), ist nach TRGI 2008 dieser Schritt bereits in Diagramme und Tabellen eingearbeitet. Dort werden die entsprechenden GS nur noch in Bezug auf die Nennbelastung des anzuschließenden Gasgerätes abgelesen. Mithilfe des Diagrammverfahrens (Seite 121 bis 124 der TRGI 2008) und des Tabellenverfahrens (Seite 113 bis 117 der TRGI 2008) werden die passenden Typen ermittelt.

Achtung: Beide Verfahren unterscheiden in Einzelzuleitung bzw. Abzweigleitung (nur ein Gasgerät angeschlossen) und Verbrauchs- bzw. Verteilungsleitung (mehrere Gasgeräte) sowie zwischen Leitungen aus Metall und Kunststoff. Das bedeutet dringend die Überschriften bei der Auswahl zu beachten, damit nichts schiefgeht.
Der GS-K mit einem Nennvolumenstrom von 1,6 m³/h (Kennzeichnung Typschild weiß) ist vornehmlich für die Kunststoffrohre vorgesehen und findet weiterhin Verwendung in den Gassteckdosen als integrierte Sicherung. Daher gibt es ihn erst seit der Erneuerung der TRGI in 2008. Die weiteren GS gibt es in den Ausführungen 2,5 m³/h (gelb), 4 m³/h (braun) 6 m³/h (grün), 10 m³/h (rot) und 16 m³/h (orange).

Gasströmungswächter sind bis maximal 110 kW in Einzelzuleitungen (Leitung zu einem Gasgerät) oder 138 kW als Streckenbelastung (bei mehreren Gasgeräten) einzusetzen. Darüber hinaus existieren keine GS. Diese maximale Belastung ist leicht zu belegen: Der Nennvolumenstrom errechnet sich nach der Formel:

Teilt man also die maximale Streckenbelastung von 138 kW durch den Betriebsheizwert von L-Gas 8,6 kWh/m³, erhält man 16,0 m³/h. Warum nimmt man den Betriebsheizwert (H_I,B) von L-Gas und nicht den von H-Gas? Das liegt daran, dass mit dieser Vorgehensweise in jedem Versorgungsgebiet die Funktion des GS bewahrt bleibt, da der Betriebsheizwert als Teiler in der o.g. Formel mit einer größeren Zahl dafür sorgt, dass der GS niemals zu groß ausgelegt werden kann. 138 kW geteilt durch H-Gas mit 9,6 kWh/m³ ergibt 14,4 m³/h, bleibt also unter den oben errechneten 16,0 m³/h. Durch den Schließfaktor hat man die nötige Toleranz gegen das ungewollte, vorzeitige Schließen.

Die Ermittlung der richtigen Größe erfolgt nach der Nennbelastung (Achtung, bei gleichzeitiger Warmwasserbereitung diese dazunehmen) des abzusichernden Gasgerätes oder der Gesamtbelastung bei mehreren Geräten. Dabei ist dringend darauf zu achten, dass diese nicht mit der Nennleistung verwechselt wird, da sonst bei Volllast des Gerätes der GS auslösen könnte. Die Nennbelastung gibt den maximalen Gasvolumenstrom vor, und weil kein Gasgerät ohne verbrennungstechnische Verluste arbeitet, gibt ein Gasgerät immer eine geringere Leistung ab. Diese ist jedoch nur für die Wärmeabgabe relevant (nicht für die Gasaufnahme).

Dabei ist darauf zu achten, dass bei Überschreitung des in den Tabellen angegebenen größten Wertes in der Nachkommastelle mathematisch zu runden ist. Bedeutet: Ab 0,5 kW über dem höchsten Wert ist der nächstgrößere GS zu wählen. Beispiel: Ein einzelnes Gasgerät hat eine Nennbelastung von 27,5 kW. Nach Tabelle 13.1 der Tafel 1 (Seite 113, TRGI 2008, gewählt wegen der Einzelzuleitung) kann bis 27 kW ein GS 4 eingesetzt werden, ab 28 kW ist ein GS 6 zu verwenden. Gewählt wird hier der GS 6. Bei Nennbelastung bis 27,4 kW wäre der GS 4 gewählt worden.

Einbaulage und Einbauort

Zwischenzeitlich gibt es für jede Einbausituation die Gasströmungswächter in der Ausführung K (K steht für Kunststoff – dieser GS ist für Kunststoff- und Metallrohre einsetzbar). Der GS in der Ausführung M (M ausschließlich für metallische Leitungen) ist immer einem Abgleich zu unterziehen, bei dem zu lange Gasleitungen kleinerer Dimensionen zur Sicherstellung der Funktion ggf. durch größere Dimensionen ersetzt werden müssen. Das hat damit zu tun, dass der GS in der Ausführung M mit einem Schließfaktor von 1,8 träger reagiert als die Version K mit einem Schließfaktor 1,45. Schließfaktor bedeutet, dass der GS-K spätestens bei einem Volumenstrom von 45 % über Nennvolumenstrom auslöst, während der GS-M bei spätestens 80 % darüber auslöst. Der GS-K ist also so etwas wie eine flinke Sicherung, der GS-M eine träge Sicherung. Damit wird auch direkt klar, warum Kunststoffleitungen nur mit einem GS-K abgesichert werden dürfen. Wie eingangs erläutert, stellt der Gasströmungswächter bei Kunststoffrohren den Ersatz der HTB-Eigenschaften dar und muss demnach sensibler reagieren.

Beim GS-K erfolgt ein Abgleich nur dann, wenn ein zu großer GS nachgeschaltet zu kleine Abzweigleitungen zu überwachen hat. Dann könnte dies dazu führen, dass er im Gefahrenfall nicht auslöst. Um das zu vermeiden, wird die Tabelle 13.2.1, Seite 114 der TRGI 2008 angewendet (Bild 5). Da dies relativ einfach und in den meisten Anwendungsfällen nicht erforderlich ist, hat sich der GS-K auch als Freund des Installateurs erwiesen. Er wird am häufigsten verwendet und deshalb der GS-M von manchem Hersteller nicht mehr angeboten.
Bei der Anwendung des GS-K in Kunststoffrohrsystemen ist immer ein Abgleich durchzuführen. In einem Fließweg, also dem Weg von der Hauptabsperreinrichtung (HAE) zu einem Gerät, dürfen keine zwei GS gleichen Typs und gleichen Nennwertes (Volumenstrom) in Reihe verbaut werden. Jeder GS ist so zu montieren, dass sein Typenschild ablesbar ist und bleibt.

Typenschild lesen – sollte jeder Installateur können

Beim Einbau ist genauestens darauf zu achten, dass die auf dem Typenschild vorgegebene Einbaulage exakt eingehalten wird. Nur so wird der vorgesehene Schließfaktor eingehalten und damit die Funktion des GS gewährleistet. Das Typenschild des GS liefert wichtige Informationen, die zur Wahl der richtigen Größe (immer bezogen auf den Volumenstrom bzw. die Belastung des abzusichernden Gerätes) und der richtigen Einbaulage erforderlich sind (Bild 6).

Gasströmungswächter nach der aktuellen VP 305-1 (VP: vorläufige Prüfgrundlage des DVGW, aktuell 12/2007) zur Anwendung nach TRGI 2008 sind leicht erkennbar. Sie müssen einen Betriebsdruckbereich von 15 bis 100 mbar ausweisen. Das unterscheidet die aktuellen Gasströmungswächter deutlich von den früheren, denn die alten GS waren aufgrund unterschiedlicher Druckbereiche in drei Kategorien eingeteilt. Aufmerksame SBZ-Leser werden sich noch an Gasströmungswächter mit der Bezeichnung K1, K2 oder K3 bzw. M1, M2 oder M3 erinnern. Diese sind heute für die Anwendung nach TRGI nicht mehr relevant. Es darf nur noch der GS mit p = 15 – 100 mbar für die Hausinstallation nach TRGI verwendet werden.

Inbetriebnahme und Prüfung

Die GS nach VP 305-1 des DVGW sind in der Gasinstallation eingebaut, wenn diese mit Belastungs- und Dichtheitsprüfung überprüft wird. Abdrücken mit 1 bar oder höher stellt kein Problem dar. Sind sie ausgelöst, öffnen sich GS mit Überströmöffnung (max. 1 mm Durchmesser, Volumenstrom max. 30 l/h) selbsttätig, wenn die Leitung wieder verschlossen wurde bzw. sich der Druck wieder aufbaut. Eine Überprüfung der Funktion ist nach erfolgtem Einbau nicht erforderlich. Der GS ist ein wartungsfreies Bauteil.

Fazit

Mit dem Ziel der Verhinderung von Gasunfällen bei Erdgasinstallationen verbaut man nun seit zwölf Jahren Gasströmungswächter. Die Unfallstatistik hat sich dadurch gefühlt nicht verbessert, war sie doch schon vorher von äußerst geringen Zahlen geprägt. Man hat durch den GS jedoch die Sicherheit erhöht. Ob schon je ein Unfall durch einen GS verhindert wurde, wird wohl niemand belegen können, es ist aber sehr wahrscheinlich. Bis alle Gasleitungen mit einem GS ausgerüstet sind, wird es noch einige Jahrzehnte dauern – wir haben ja heute noch mit Installationen aus Stadtgaszeiten zu tun. Den Gasströmungswächter richtig auszuwählen und richtig zu platzieren ist nicht schwer, man muss sich nur damit und mit den Rahmenbedingungen auseinandersetzen.

Zwölf Jahre Gasströmungswächter sind auch ein geeigneter Anlass, das Thema Gasleitungsüberprüfung Gas-Check beim Kunden in Erinnerung zu bringen und damit an dessen Verantwortung für die Sicherheit seiner Gasinstallation zu apellieren. Ab diesem Jahr sind die ersten Erdgasinstallationen mit GS auf Dichtheit bzw. Gebrauchsfähigkeit zu überprüfen. Auch wenn derzeit häufig größere, wichtigere Aufgaben/Aufträge für die SHK-Betriebe vorrangig sind – die Notwendigkeit der regelmäßigen Überprüfung von Gasinstallationen und auch anderer Anlagen sollte stets in Erinnerung bleiben. Nimmt man dies nicht regelmäßig wahr, in jedem Jahr, wird es irgendwann schwer zu erklären sein, warum nun gerade heute eine Überprüfung, Wartung etc. erforderlich ist, und der Fachbetrieb vergibt eine große Chance, seine Fachkompetenz darzustellen und nebenbei noch Aufträge zu generieren.

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