Druckerhöhung in der Trinkwasserinstallation

Trinkwasser-Druckerhöhungsanlagen haben Komfortanforderungen und die hygienischen Belange zur Aufrechterhaltung der Trinkwasserqualität zu berücksichtigen. Aufgabe des Fachplaners und Ausführenden ist es, nach den allgemein anerkannten Regeln der Technik umfassende Rahmenbedingungen zu erfüllen, die eine Beeinflussung der Trinkwasserqualität und der Trinkwasserversorgung ausschließen. Anknüpfend an die Vorgängernorm DIN 1988 Teil 5 aus dem Jahr 1988 kennen die anerkannten Regeln der Technik einen unmittelbaren und einen mittelbaren Anschluss an das Trinkwassernetz. Als unmittelbaren Anschluss bezeichnet man eine direkte Verbindung der Druckerhöhungsanlage mit dem Trinkwassernetz. Als mittelbarer Anschluss wird die hydraulische Abtrennung des häuslichen Trinkwassernetzes vom öffentlichen Trinkwassernetz über einen freien Auslauf verstanden. Was die Absicherung betrifft, so kennt die Anwendungsnorm für Sicherungsarmaturen DIN EN 1717 grundsätzlich sechs verschiedene Arten des freien Auslaufes. National hat man sich darauf verständigt, den freien Auslauf Typ AA und AB ausschließlich im Zusammenhang mit dem mittelbaren Anschluss von Druck­erhöhungsanlagen zu verwenden. Entsprechende Sicherungseinrichtungen ermöglichen neben Rücksaugen, Rückdrücken und Rückfließen auch die bakteriologische Trinkwassertrennung vom häuslichen Trinkwassernetz. Der freie Auslauf AA sowie der freie Auslauf AB stellen die höchste Absicherungsva­riante dar, die eine rückwirkende Beeinflussung ausschließt.

Hydraulische und hygienische Grundlagen

Wie bei allen Bauteilen in der Trinkwasserinstallation ist auch bei der Trinkwasserdruck­erhöhungsanlage eine Beeinträchtigung des Trinkwassers durch Bakterien auszuschließen. Diese Forderung bezieht sich im Besonderen auf die Verwendung von geeigneten Werkstoffen, Sicherheitseinrichtungen und Verfahren unter Berücksichtigung externer Einflüsse wie durch das Leitungsnetz oder die Raumtemperatur. Diese hygienischen Anforderungen sind aus den gesetzlichen Rahmenbedingungen der Trinkwasserverordnung abgeleitet. Aus diesem Grund sollten auch ausschließlich Bauteile Verwendung finden, die durch eine akkreditierte Prüfgesellschaft wie den DVGW zertifiziert sind.

Weiterhin ist beim Betrieb einer Druck­erhöhungsanlage eine Beeinflussung anderer Verbraucher auszuschließen. So darf der Betrieb einer Druckerhöhungsanlage im Gebäude A keinen negativen Einfluss auf die Wasserversorgung des Gebäudes B ausüben. Angesichts der hydraulischen Rückwirkungen wird die Strömungsgeschwindigkeit in der Hausanschlussleitung auf maximal 2m/s begrenzt. Ausgenommen sind Druckerhöhungsanlagen, die in Kombination mit einer Löschwasseranlage betrieben werden. Hier lassen im Brandfall das entsprechende Regelwerk DIN 1988 Teil 600 und die DVGW-Arbeitsblätter W402 und W404 Ausnahmen zu. Die Anforderungen knüpfen an die gesetzlichen Rahmenbedingungen der AVB WasserV an. Detailliert und ausführlich gehen die Norm und deren Kommentierung auf relevante Eckwerte ein.

Auswahl der Anschlussart

Der richtigen Auswahl ist zugrunde gelegt, dass aus hygienischer und energetischer Sicht der unmittelbare Anschluss bevorzugt werden soll. Neben den trinkwasserhygie­nischen Voraussetzungen stellt die Norm bei den Auswahlkriterien auf den Ausschluss einer möglichen störenden Beeinflussung anderer Verbrauchsanlagen ab. Insbesondere sind die hydraulischen Verhältnisse beim Zu- und Abschalten der Druckerhöhungs­anlage von wesentlicher Bedeutung und ­prägen letztendlich das Entscheidungskriterium für die Anschlussart der Druckerhöhungsanlage.

Bei den hygienischen Eckwerten zur richtigen Auswahl der Anschlussart von Trink­wasserdruckerhöhungsanlagen schließt die Norm an die bekannten Regelwerke DIN EN 1717 sowie DIN 1988 Teil 100 an. Werden Löschwasseranlagen mit oder ohne Druck­erhöhungsanlage an das Trinkwassernetz angebunden, sei der Vollständigkeit halber auf die Sicherungseinrichtungen (LWÜ) der DIN 1988-600 verwiesen, die den mittelbaren Anschluss beispielhaft als höchste Absicherungsart benennt. Druckerhöhungsanlagen für Wandhydranten des Typs F oder Außenhydranten sind nach DIN 14462 und Sprinkleranlagen nach DIN EN 12845 zu errichten. Für Wandhydranten des Typs S kann gegebenenfalls eine Druckerhöhung nach DIN 1988 Teil 500 durchgeführt werden.

Der unmittelbare Anschluss

Neben den hygienischen Eckwerten zur Anschlussauswahl ist durch den Anwender der rechnerische und spätestens bei der Abnahme der praktische Nachweis zur Einhaltung der Grenzwerte zu erbringen. Hauptsächlich die Strömungsgeschwindigkeit in der Hausanschlussleitung ist hier von Bedeutung, wobei der Gesamtwasserbedarf des Gebäudes berücksichtigt werden muss. Die Berechnung des Spitzenvolumenstroms erfolgt auf Grundlage der DIN 1988-3.

Der mittelbare Anschluss

Der mittelbare Anschluss stellt die hygienisch sicherste Form der Versorgung der häuslichen Trinkwasserleitungsanlage dar. Hygie­nische Rückwirkungen in das Trinkwasser­-netz werden vollständig und hydraulische Beeinflussungen nahezu vollständig ausgeschlossen. Auch für den mittelbaren Anschluss ist unter Berücksichtigung des Gesamtwasserbedarfs des Gebäudes die Fließgeschwindigkeit in der Hausanschlussleitung zu ermitteln. Im Gegensatz zur unmittelbaren Anbindung ist es beim mittelbaren Anschluss nicht von Bedeutung, ob einzelne Pumpen ein- oder ausgeschaltet werden oder die gesamte Anlage ausfällt. Die Fließgeschwindigkeit in der Hausanschlussleitung wird nicht von der Druckerhöhungsanlage beeinflusst, sondern lediglich von der hydraulischen Leistung des Trinkwassernachspeiseventils.

Bei GEP Industrie-Systeme wird individuell und bezogen auf die örtlichen Gegebenheiten das Ventil vorberechnet eingestellt und ausgeliefert.

Sicherungseinrichtung freier Auslauf

Als Sicherungseinrichtung für den mittelbaren Anschluss kommt ausschließlich der freie Auslauf AA oder der freie Auslauf AB zur Anwendung. Ist die Gestaltung dieser Sicherungsarmatur bei kleinen Volumenströmen von 1 bis 2m³/h für jeden Installateur eine Selbstverständlichkeit, stellt sie bei größeren Volumenströmen eine Herausforderung für den Fachmann dar. Die Grundlagen für die Gestaltung einer derartigen Sicherungsarmatur sind für den freien Auslauf AA in der DIN EN 13076 und für den freien Auslauf AB in der DIN EN 13077 aufgeführt. Ausführlich gehen DIN/Beuth und die ZVSHK-Kommentierung zur DIN EN 1717 auf die komplexen Zusammenhänge bei der mangelfreien ­Erstellung der Sicherungseinrichtung ein.

Trinkwasserhygiene in Vorlagebehältern

Aus hygienischen Gründen ist der Vorratsbehälter grundsätzlich so klein wie möglich zu wählen. Hingegen wird unter hydraulischen Aspekten die Größe des Vorratsbehälters standardmäßig nach der Formel Q x 0,03 = V in m³ bestimmt. Bei der Anwendung vorstehender Formel aus der DIN 1988, Teil 500 geht man davon aus, dass ein bestimmtes Größenverhältnis zwischen Behälter und Volumenstrom besteht, um eine entsprechende Beruhigung bzw. Entgasung des Wassers zu realisieren und einen sicheren Ansaugprozess der nachgeschalteten Pumpen sicherzustellen. Um Vorlagebehälter kleiner zu gestalten, als es die Berechnung angesichts des Volumenstroms vorsieht, können Separatoren integriert werden. Diese garantieren während der Trinkwassereinspeisung die Verminderung des Lufteintrags und reduzieren die Einströmgeschwindigkeit des Wassers. Beispielhaft wurde durch strömungstechnische Verfahren unter Leitung der akkreditierten Prüfgesellschaft DEKRA praktisch nachgewiesen, dass unter Einsatz von Separatoren ein Vorlagebehälter mit 20 Litern Inhalt für einen Volumenstrom von 90m³/h ausreichend ist.

Des Weiteren ist zur Aufrechterhaltung der Trinkwasserqualität ein regelmäßiger Wasseraustausch im Vorlagebehälter, in der Geräteleitung und gegebenenfalls bei Bestandsanlagen in der Hausanschlussleitung zu gewährleisten. Moderne Trinkwassersta­tionen ermöglichen mit ihren automatischen Programmen alle 72 Stunden einen sicheren Wasseraustausch im beschriebenen Leitungssystem und Vorlagebehälter. Beim Spülvorgang werden hohe Strömungsgeschwindigkeiten erreicht. Zur Spülwasserminimierung wird die tatsächlich benötigte Wassermenge erfasst, abgeleitet und bei Bedarf weiter genutzt.

Notüberlauf

Der Einsatz von Sicherungsarmaturen, gleich welcher Art, ist seit Jahrzehnten ausschließlich in überflutungssicheren Aufstellungsräumen sicherzustellen. Hierbei ist vorstehende Forderung nicht mit Rückstausicherheit zu verwechseln. Fällt die Nachspeisearmatur aus, muss eine sichere Ableitung des Überlaufwassers erfolgen, um den Schutz der ­Sicherungseinrichtung und des Gebäudes zu gewährleisten. Ist bauseitig keine Standard-Notentwässerung in das Kanalnetz möglich oder wünscht der Bauherr keine zusätzliche, redundant ausgeführte Hebeanlage, kann auf das Verfahren der Pumpen-Notentwässerung zurückgegriffen werden. Bei dieser Technologie werden in der Druckleitung Ventile geöffnet, die bei einem kritischen Wasserpegel im Vorlagebehälter die maximal anfallenden Wassermengen unabhängig vom Leitungsgefälle ableiten. Die Abblasöffnung ­dieser Ventile kann in ein ausreichendes Kanalnetz oder als Freileitung mit freiem Ablauf nach außen geführt werden. Eine Hebean­lage in redundanter Ausführung kann ent­fallen.

Hygienische Beeinflussung

Grundsätzlich sei erwähnt, dass auf der gesetzlichen Grundlage der Trinkwasserverordnung in einem Trinkwassernetz als solchem bestimmungsgemäß Trinkwasser zu führen ist. Ist in einem bestehenden Netz dieser bestimmungsgemäße Betrieb nicht dauerhaft ­sicherzustellen, ist gegebenenfalls ein mittelbarer Anschluss zu realisieren. Dessen Installation kann auch das Gesundheitsamt im Rahmen der Aufsicht und Weisungsbefugnis als Reaktion auf die Nichteinhaltung von hygienischen Grenzwerten nach TrinkwV anweisen.

Mischen von Wässern durch freien Auslauf

Das Mischen von Wässern setzt deren fachgerechte Trennung voraus. Nahtlos setzt hier die Forderung nach einem mittelbaren Anschluss zur hygienischen Absicherung an, um Rückwirkungen auf das häusliche wie öffentliche Wasserversorgungsnetz dauerhaft auszuschließen. Das Mischen von Wässern stellt ein eigenes und weitreichendes Fachgebiet dar. Bei der Hausinstallation im Sinne der DIN 1988 Teil 500 kommt das Mischen von Wässern hauptsächlich für nachfolgende Anwendungsfälle zum Einsatz:

• Sicherung der Wasserversorgung
• Redundanz der Wasserversorgung
• Unzureichende Wassermengenbereit­stellung durch den öffentlichen Wasserversorger, Ausgleich durch zweite Trinkwasserquelle
• Bereitstellung von Löschwasser
• Bereitstellung von Betriebswasser
• Änderung der vorhandenen Wasser­qualität

Zusätzlich hat der Anwender zu berücksichtigen, dass durch das Mischen von Wässern, das auch als „Verschneiden“ bezeichnet wird, letztlich eine andere Wasserqualität entsteht. Gegebenenfalls ist dieses Wasser durch geeignete Maßnahmen, wie im DVGW-Arbeitsblatt W 216 beschrieben, zu behandeln.

Kaskaden- und Drehzahlregelung

Im älteren europäisch harmonisierten Regelwerk der DIN EN 806 ist heute noch die Direkteinschaltung bzw. kaskadierte Zuschaltung von Druckerhöhungspumpen zu finden. Ein Δp von> 1,5 bar bildet bei diesem Verfahren den allgemeinen Stand der Technik. Meist größere Druckkessel sind zur sicheren Funktion der vorstehenden Anlagen notwendig. Dies ist eine Installationstechnik, die national dem heutigen Zeitgeist hinsichtlich Hygiene und Komfort nicht mehr genügt. Unter anderem aus diesem Grund setzt die nationale Restnorm DIN 1988 Teil 500 ausschließlich auf drehzahlgesteuerte Anlagen, die ohne Druckkessel und mit einem Δp von 0,15bar auskommen. Lediglich kleinere Steuergefäße mit wenigen Litern Inhalt sind heute üblich.

Fazit

Der Anwender hat neben den trinkwasserhygienischen Bedingungen rechnerisch die Grundlagen zur richtigen Anschlussauswahl zu ermitteln. Die tatsächlich vorherrschenden hydraulischen Bedingungen können auch noch Jahre nach der Abnahme durch Bauherren und Sachverständige am Manometer in der Anschlussleitung geprüft werden.

DIN 1988 Teil 500, Ausgabe Februar 2011: Druck­erhöhungsanlagen mit drehzahlgeregelten Pumpen

DIN EN 806 Teil 2, Ausgabe Juni 2005: Technische Regeln für Trinkwasser-Installationen – Teil 2: Planung

DIN 1988 Teil 5, Ausgabe Dezember 1988: Druck­erhöhung und Druckminderung

DIN EN 1717, Ausgabe August 2011: Schutz des Trinkwassers vor Verunreinigungen in Trinkwasser-­Installationen und allgemeine Anforderungen an ­Sicherungseinrichtungen zur Verhütung von Trinkwasserverunreinigungen durch Rückfließen

TrinkwV, Ausgabe Mai 2001: Verordnung über die Qualität von Wasser für den menschlichen Gebrauch

DIN 1988 Teil 600, Ausgabe Dezember 2010: Trinkwasser-Installationen in Verbindung mit Feuerlösch- und Brandschutzanlagen

DVGW-Arbeitsblatt W 402, Ausgabe September 2010: Netz- und Schadenstatistik Erfassung und Auswertung von Daten zur Instandhaltung von Wasserrohrnetzen

DVGW-Arbeitsblatt W 404, Ausgabe März 1998: Wasseranschlussleitungen

AVBWasserV, Ausgabe Juni 1980: Verordnung über allgemeine Bedingungen für die Versorgung mit Wasser

Kommentierung zur DIN 1988 Teil 500, Ausgabe: DIN/Beuth/ZVSHK, 2011

DIN 1988 Teil 100, Ausgabe August 2011: Schutz des Trinkwassers, Erhaltung der Trinkwassergüte

DIN 14462, Ausgabe April 2009: Löschwassereinrichtungen Planung und Einbau von Wandhydrantenanlagen und Löschwasserleitungen

DIN EN 12845, Ausgabe Juli 2009: Ortsfeste Brandbekämpfungsanlagen Automatische Sprinkleran­lagen Planung, Installation und Instandhaltung

DIN 1988 Teil 3, Ausgabe Dezember 1988:Technische Regeln für Trinkwasser-Installationen (TRWI); ­Ermittlung der Rohrdurchmesser

DIN EN 13076, Ausgabe Mai 2004: Sicherungseinrichtungen zum Schutz des Trinkwassers gegen Verschmutzung durch Rückfließen Ungehinderter ­freier Auslauf Familie A – Typ A

DIN EN 13077, Ausgabe September 2008: Sicherungseinrichtungen zum Schutz des Trinkwassers ­gegen Verschmutzung durch Rückfließen Freier Auslauf mit nicht kreisförmigem Überlauf (uneingeschränkt) – Familie A, Typ B

Kommentierung zur DIN EN 1717, Ausgabe: DIN/Beuth/ZVSHK, 2011

DVGW-Arbeitsblatt W 216, Ausgabe August 2004: Versorgung mit unterschiedlichen Trinkwässern

Spülung Hausanschlussleitung siehe Kommentierung „Hausanschlussleitungen für Löschwasserübergabestellen nach DIN 1988-600“ unter http://www.GEP-H2O.de/bibliothek.html

Enrico Götsch ist öffentlich bestellter und vereidigter Sachverständiger für das Fachgebiet Sanitärtechnik mit den Schwerpunkten Betriebs- und Löschwasserversorgung. Zudem ist er Mitglied in den Normenausschüssen DIN 1988, DIN 1989 und DIN 14462 sowie Geschäftsführer von GEP Industrie-Systeme, 08297 Zwönitz, E-Mail: info@gep-h2o.de, http://www.gep-h2o.de