Die Vermeidung unnötiger Rohrleitungen beginnt mit der Beachtung der allgemeinen Planungsregeln. Hierfür ist Fachkunde notwendig. Nur mit dieser Fachkunde ist es möglich, bereits in der Planungsphase mit dem Bauherrn ein abgestimmtes Raumbuch einschließlich aller Bedarfs- und Nutzungsbeschreibungen zu entwickeln. „Auf Vorrat“ zu bauen, birgt in hygienischer Hinsicht mancherlei Risiken und sollte dahingehend mit dem Bauherrn abgestimmt und in engen Grenzen gehalten werden. In bestehenden Systemen sollten Rohrleitungen, die in dieser Form nicht mehr benötigt werden, konsequent rückgebaut werden.
Zu große Rohrdimensionen führen zu Stagnationsbedingungen
Der Minimierung von Rohrdimensionen liegt eine strikte Auslegung nach DIN 1988 Teil 3 unter Berücksichtigung der kleinstmöglichen Gleichzeitigkeiten zugrunde. Eine Überdimensionierung von Rohrleitungen ist unbedingt zu vermeiden. Bei überdimensionierten Rohrleitungen kommt es im Grundlastbereich zur sogenannten Kernströmung, die lediglich eine Wasserbewegung in der Mitte des Rohrleitungsquerschnittes aufweist und an den Randbereichen zum Rohrwerkstoff hin praktisch Stagnationsbedingungen bietet. Zu berücksichtigen ist auch, dass der tatsächliche Wasserbedarf von derzeit angenommenen 126 Liter pro Person und Tag (Stand 2004) realistisch betrachtet deutlich niedriger ausfällt. Zur Ermittlung des statistisch angenommenen Wasserverbrauchs pro Tag wird die Gesamtabgabemenge an Haushalte und Kleingewerbe mit 3,8 Milliarden Kubikmetern im Jahre 2004 durch die versorgte Einwohnerzahl von rund 81 Millionen Bürger dividiert. Damit werden insbesondere die Wasserverbrauchsmengen in großen Wohnbebauungen durch fehlende Gartenbewässerung und Autowäsche regelmäßig zu hoch dargestellt.
Was zur Oberflächenvergrößerung im Rohrnetz beiträgt
Bei richtiger Auslegung und normgerechter Dimensionierung ist die Oberfläche im gesamten Rohrnetz einer Gebäudeinstallation als gegeben definiert. Jede weitere Vergrößerung der Oberfläche stellt neben den möglichen Besiedelungsgebieten für Mikroorganismen auch weitere Angriffsmöglichkeiten zur Abscheidung von Wasserinhaltsstoffen dar. Dies können im Einzelnen sein: Jeder abgelagerte Partikel, jedes gebildete Korrosionsprodukt, jeder Rückstand durch Kalk oder sonstiger Feststoffausscheidung sowie der unvermeidbare Biofilm.
Die Vermeidung von Partikeleintragung beginnt bereits mit dem Transport und der Lagerung der Rohrleitung auf der Baustelle. Die Rohrleitungen sind so zu schützen, dass baustellenbedingte Verschmutzungen weitestgehend vermieden werden. Ebenso ist bei der Montage der Rohrleitung darauf zu achten, dass die Rohrleitungen weder durch die Montage selbst, noch durch eventuelle Anschlüsse von weiteren Apparaten und Rohrleitungen verschmutzt werden. Nach der Fertigstellung des Rohrnetzes darf dieses nur über einen ordnungsgemäß hergestellten Hausanschluss mit filtriertem Trinkwasser befüllt werden. Mit der anschließenden Spülung ist die unmittelbare Inbetriebnahme des Gesamtsystems verbunden. Ab jetzt ist der Betreiber verpflichtet, sein Trinkwasserrohrnetz bestimmungsgemäß zu betreiben.
Alle Partikel, die mit dem Trinkwasser eingespült bzw. durch den Spülprozess nicht ausgetragen werden, stellen zusätzliche, besiedelbare Rohroberfläche und Potenzial für weitergehende Korrosionen im Rohrnetz dar. Die Filtration des Trinkwassers hat nach DIN 1988 Teil 2 zu erfolgen. Die dabei verwendeten Filter müssen der DIN EN 13443 Teil 1 entsprechen. Als Filtrationsschärfe wird eine Maschenweite von 80 bis 120µm empfohlen. Kleinere Partikel spielen korrosionstechnisch keine Rolle. Die Trinkwasserfilter selbst sind entweder rückspülbar und sollten alle zwei Monate gereinigt werden oder sie sind austauschbar und dann mindestens zwei Mal im Jahr gegen neue Filtereinsätze zu ersetzen.
Alle mechanisch wirkenden Filter halten abtrennbare Partikel zurück und reichern diese an der Sieboberfläche des Filters an. Um bereits hier entsprechende Hygieneansprüche zu erfüllen, gibt es Systeme, bei denen die Sieboberfläche zum prophylaktischen Keimschutz mit einer dünnen Silberschicht überzogen wurde. Die keimtötende Wirkung von Silberionen ist hinreichend bekannt. Sie wirkt bei diesen Filtern ausschließlich in der nächsten Umgebung zum Silbersieb selbst und verhindert so eine eventuelle Aufkeimung im sich bildenden Filterkuchen an der Filtersieboberfläche. Genauso unerlässlich ist auch die anschließende Abreinigung der zurückgehaltenen Trinkwasserverunreinigungen. Je intensiver hier die Reinigung stattfindet, umso günstiger wirkt sich dies auf die nachfolgenden Betriebsverhältnisse aus. Punktgenaue Reinigung durch einen intensiven Spülstrahl sorgen für optimale Oberflächenverhältnisse.
Vermeidung von Korrosionen an Werkstoffoberflächen
Korrosion ist die Reaktion eines Werkstoffs mit seiner Umgebung, in diesem Fall hier Trinkwasser. Es ist daher unumgänglich, eine vollständige Wasseranalyse vom Objekt ggf. über das Wasserversorgungsunternehmen abzurufen. Die Eignung der verschiedenen Werkstoffe ist bei gegebener Wasserqualität durch die DIN 1988 Teil 7 bzw. die DIN EN 12502 in den Teilen 1 bis 4 dargelegt. Eine Abschätzung der Korrosionswahrscheinlichkeit bei gegebener Wasserqualität ist über die DIN 50930 Teil 6 anzustellen. Da Korrosion von wesentlich mehr Faktoren als Werkstoff und Wasserzusammensetzung beeinflusst wird, kann hier nur über die Wahrscheinlichkeit das Eintreten von Korrosionserscheinungen abgeschätzt werden.
Bei Verwendung von verzinktem Stahl passiviert sich die Rohroberfläche bei entsprechendem Wasserdurchsatz durch die Ausbildung einer sogenannten Kalkrostschutzschicht von selbst. Dies wiederum bedingt eine Anfangskorrosion als gleichmäßige Flächenkorrosion auf der gesamten Werkstoffoberfläche. Dabei werden mithilfe des im Trinkwasser gelösten Sauerstoffs sowie einer Mindestanforderung von Wasserhärte, nämlich 3°dH, eine dauerhafte Deckschicht an der Oberfläche ausgebildet. Die Besonderheit des verzinkten Stahlrohrs tritt im Warmwasserbereich auf, unter dessen Temperatureinfluss die sogenannte Potenzialumkehr einsetzt und der Werkstoff Zink edler wird als das Eisen. Bei hygienisch empfohlenen Warmwassertemperaturen von 55 bis 60° wird die Eisenkorrosion im Warmwasserrohrnetz geradezu provoziert.
Korrosionen bedeuten hier massive Oberflächenvergrößerung und in der Folge, Besiedelungsfläche für Mikroorganismen, die an der zerklüfteten Oberfläche günstige Bedingungen zur Ausbildung des Biofilms vorfinden. Bei Ausbildung dieser ungleichmäßigen Flächenkorrosion mit Pustelbildung ist Handlungsbedarf vonseiten der Wasseraufbereitung gegeben. Die Zudosierung von Mineralstoffkombinationen hat sich in der Vergangenheit bewährt und bildet schnell besonders harte und vor allem festhaftende Deckschichten aus. Die Wirkung kann sich bei entsprechender Wasserentnahme zeitnah entfalten. Hier sei wiederum die Problemstellung der Kernströmung in überdimensionierten Rohrleitungen erwähnt, die das so konditionierte Wasser lediglich in einem zentralen Wasserstrom durch den Rohrquerschnitt führt, während die Wandungsbereiche weiterhin stagnationsbedingt einer entsprechenden Korrosion unterworfen sind. Korrosionen in Kupfer- bzw. Edelstahlrohren führen zwar ebenso zu einem Schadensbild, sind jedoch nicht oberflächenvergrößernd und damit in hygienischer Sicht nachrangig zu bewerten. Anzumerken sei hier noch der verzögerte Biofilmaufbau im Kupferrohr durch die anfängliche Abgabe von Metallionen bis zur Passivierung an der Oberfläche.
Vermeidung von Kalkausscheidungen an Werkstoffoberflächen
Die Neigung eines natürlichen Wassers zur Kalkabscheidung ist die werkstoffunabhängige Folge der Konzentration an Härtebildnern, also die Summe an Erdalkaliionen, dem Gehalt an Kohlensäure, sowie der Wassertemperatur und den Betriebsbedingungen. Anschaulich darstellen lassen sich diese Zusammenhänge über das Kalk-Kohlensäure-Gleichgewicht, bei dem die Ausgewogenheit der Konzentrationen an Kalk bzw. Kohlensäure darüber entscheiden, ob die Härte in echt gelöster Form vorliegt oder als Härteausfällungen an der Werkstoffoberfläche abscheidet. Die Härtebereiche selbst werden heutzutage nur noch in drei Kategorien eingeteilt. Der Härtebereich „Weich“ bis ca. 8°dH (1,5 mmol/l Calciumcarbonat), der Bereich „Mittel“ von 8–14 °dH (1,5–2,5 mmol/l Calciumcarbonat) und der Bereich „Hart“ über 14°dH und mehr als 2,5 mmol/l Calciumcarbonat.
Die DIN 1988 berichtet in ihrem Teil 7.6 von der Behandlung des Trinkwassers zur Vermeidung bzw. Verminderung der Steinbildung und stellt anschließend geeignete Behandlungsmaßnahmen unter Berücksichtigung der Wasserbeschaffenheit der verwendeten Werkstoffe und der vorgesehenen Betriebsbedingungen vor: Die Dosierung von Polyphosphaten, die (Teil-)Enthärtung durch Ionenaustausch und die Stabilisierung durch Kalkschutzgeräte. Die Einteilung wird anschließend in der Tabelle2 in Abhängigkeit der Calciummassenkonzentration unter Berücksichtigung der Einsatztemperatur unter bzw. über 60°C vorgenommen. So werden im Härtebereich „Weich“ verständlicherweise keine Behandlungsmaßnahmen empfohlen. Im Härtebereich „Mittel“ ist die Stabilisierung oder Enthärtung für den Temperaturbereich über 60 °C empfohlen. Bei Wasser im Härtebereich „Hart“ empfiehlt die DIN 1988 Teil 7 bis 60° die Stabilisierung oder Enthärtung bzw. stellt sie bei Maßnahmen über 60°C als das entsprechende Verfahren vor.
Die Abweichung der DIN 1988 Teil 7 in der Angabe der Calciummassenkonzentration bzw. in der Angabe des Härtebereiches hängt mit der mittlerweile aktualisierten Fassung des Wasch- und Reinigungsmittelgesetzes im Februar 2007 zusammen. Die DIN entstammt aus dem Jahre 2004.
Dosierung von Polyphosphaten
Die Dosierung von Polyphosphaten verhindert nachweislich die Steinbildung, sowie im Kaltwasser als auch bei der Warmwasserbereitung. Dies allerdings in gewissen Grenzen durch die Temperatur, die Verweildauer und die Gesamthärte als verfahrenslimitierende Faktoren. Die Dosieranlage muss der DIN EN 19635-100 entsprechen. Die Anforderung an das Dosiermittel selbst wird durch die „Liste der Aufbereitungsstoffe und Desinfektionsverfahren gemäß §11 Trinkwasserverordnung 2001“ in der jeweils aktuellen Fassung eindeutig vorgegeben. Die Zugabe erfolgt rein mengenproportional zum durchfließenden Trinkwasser. Die härtestabilisierende Wirkung wird durch einen Funktionsnachweis nach dem DVGW-Arbeitsblatt W 512 erbracht und bestätigt.
Teilenthärtung durch Ionenaustausch
Hierbei handelt es sich um eine Verminderung der Konzentration an Härtebildnern in den unkritischen Bereich kleiner 8°dH. Die Teilenthärtung stellt einen wirkungsvollen Schutz vor hartnäckigen Ablagerungen dar, der gerade bei den thermischen Belastungen über 60°C die Steinbildung verhindert und zur Bildung einer idealen Schutzschicht wirkungsvoll beitragen kann.
Die Enthärtungsanlagen müssen ihrerseits hygienischen Anforderungen entsprechen. Hierfür wurde die DIN EN 14743, die europaweit die Leistungsanforderungen definiert, um die nationale Norm DIN 19636-100 ergänzt. In ihr werden die Hygieneanforderungen, insbesondere zur Vermeidung von Stagnation innerhalb der Enthärtungsanlagen, noch einmal präzisiert. In dieses Anforderungsprofil passt die Judo-Contisoft-Enthärterbaureihe, die als individuell angepasstes Anlagenkonzept vormontierte und werksgeprüfte Anlagentechnik in Modulbauweise anbietet. Wesentliches Merkmal: Es werden keine offenen Ionenaustauscherharze auf der Baustelle hantiert. Die Anlage selbst verfügt über stagnationsfreie Betriebszustände und erfüllt damit die Richtlinie 6023, die ausschließlich den Einbau von zwangsdurchströmten Apparaten fordert. Der integrierte Desinfektionsprozess gewährleistet auch bei Salzmangel eine entsprechende Anlagendesinfektion zur Vermeidung eines unkontrollierten Keimwachstums. Die Anlagentechnik wird angeboten für einen Nenndurchfluss von 5–20 m³/h.
Es hat sich herausgestellt, dass Kleinbehälter wesentlich effektiver für den Betrieb und die Desinfektionsmaßnahmen geeignet sind. Durch den modularen Aufbau bietet sich ein unterbrechungsfreier Betrieb bei der Wartung, daneben eine verschleißfreie Keramikscheibentechnologie mit lebenslanger „Programmierung“. Ein weiteres Anlagenmerkmal ist die Schnellregeneration, welche die Gesamtanlage in 15 Minuten komplett regeneriert.
Stabilisierung durch Kalkschutz
Die Alternative zur Dosierung von Polyphosphaten zur Stabilisierung von Kalkausscheidung ist der sogenannte Kalkschutz. Auch diese Anlagen haben eine geprüfte Wirksamkeit nach dem DVGW-Arbeitsblatt W 512. Die Anlage erfordert keine weiteren Zusatzstoffe außer elektrischer Energie und wird für einen Durchfluss von 5–20 m³/h angeboten. Das Verfahren zur Härtestabilisierung stellt sich über ein Dreistufenverfahren dar. Stufe eins: Der Biostat bildet aus dem Wasser „Impfkristalle“. Diese mikroskopisch kleinen Kalkkristalle bleiben in der Schwebe und fließen mit dem Wasser in die Gebäudeinstallation. Dort setzt sich überschüssiger Kalk bevorzugt auf diesen Kristallen ab und nicht auf der Oberfläche von Heizspiralen oder in den Rohren. Vorteil: da dem Wasser keine Stoffe zudosiert oder entzogen werden, bleibt die Trinkwasserqualität, insbesondere wertvolle Mineralien, erhalten. Die Steuerung der Kalkbehandlung geschieht vollautomatisch. Ein Mikroprozessor mit Wasserzähler berücksichtigt Wasserqualität und Wasserdurchfluss. In Stufe zwei des Dreistufenverfahrens werden die Impfkristalle selektiert. Dieses Ausleseverfahren sorgt dafür, dass nur „die Besten“ die Behandlungskammer verlassen können, um so eine optimale Wirkung zu erreichen. In Stufe drei kommt eine patentierte Kathode zum Einsatz. Abstreifer befreien sie – von Zeit zu Zeit – vollautomatisch von den anhaftenden Kalkablagerungen. Diese Kalkpartikel werden in der Behandlungskammer gesammelt und anschließend ebenfalls automatisch über ein Spülventil in die Abflussleitung ausgespült. Auch die Kalkschutzanlagen der Biostat-Reihe haben einen modularen Aufbau aus geprüften Einzelkomponenten, die einen stagnationsfreien Betrieb und im Falle einer Wartung, ein unterbrechungsfreies Arbeiten ermöglichen. Die Abreinigung der Einzelanlagen erfolgt vollautomatisch.
Fazit
Die vollkommene Vermeidung von Biofilmen auf wasserbenetzten Oberflächen ist nicht möglich. Biofilme wird es immer geben. Die Mikroorganismen sind ein natürlicher Bestandteil der Trinkwasserrohrnetze. Üblicherweise stellen sie auch kein Problem dar, denn der Aufwuchs und der mechanische Abtrag der Biofilme halten sich in richtig ausgelegten Systemen die Waage. Wilde zerklüftete Oberflächen begünstigen jedoch den Biofilm. Ein unkontrolliertes Wachstum und die Anwesenheit pathogener Keime werden erst zur Gefahr in Trinkwasserrohrnetzen. In diesen Fällen helfen dann nur noch thermische, chemische und physikalische Desinfektionsmaßnahmen. Bei strikter Einhaltung der vorgenannten Maßnahmen zur Minimierung und zur Reinhaltung der Oberflächen in Trinkwasserrohrnetzen bleibt biologisches Wachstum beschränkt und Desinfektionsmaßnahmen absolute Ausnahmen.
zur Sache
Ohne Filter keine Hygiene
Die Filtration des Trinkwassers hat nach DIN 1988 Teil 2 zu erfolgen. Die dabei verwendeten Filter müssen der DIN EN 13443 Teil 1 entsprechen. Außerdem müssen Schutzfilter regelmäßig gereinigt werden, damit sie die Beschaffenheit des Trinkwassers nicht negativ beeinflussen. Die Trinkwasserfilter selbst sind entweder rückspülbar und sollten alle zwei Monate gereinigt werden oder sie sind austauschbar und dann mindestens zwei Mal im Jahr gegen neue Filtereinsätze zu ersetzen.
Autor
Dipl.-Ing. (FH) Stefan Gölz ist Teamleiter Industrie- und Gebäudetechnik bei der Judo Wasseraufbereitung GmbH in 71351 Winnenden, Telefon (0 71 95) 6 92-0, Telefax (0 71 95) 6 92-1 10, https://judo.eu/
