Hygiene im Rundlauf

Eine wesentliche Neuregelung der novellierten Trinkwasserverordnung betrifft den Parameter Legionellen (Bakterien, die sich unter bestimmten Bedingungen im Warmwasserbereich schnell vermehren können und dann, wenn es zur Vernebelung des Trinkwassers, z.B. bei Duschanlagen kommt, eine Gesundheitsgefahr darstellen). Um frühzeitig ­eine Gefährdung durch die gefährlichen Wasserplanscher in einer Trinkwasserinstallation erkennen zu können, wurde ein so genannter „Technischer Maßnahmenwert“ von 100 KBE/100 ml eingeführt (Bild 1). Wird dieser Wert erreicht, ist der Betreiber der Trinkwasser-Installation durch das Gesundheitsamt anzuweisen, unverzüglich, spätestens innerhalb von 30 Tagen, eine Ortsbesichtigung durchzuführen. Zusätzlich ist eine Gefährdungsanalyse durchzuführen und die Einhaltung der allgemein anerkannten Regeln der Technik zu überprüfen. Wie wichtig und sinnvoll diese hygienisch-mikrobiologische Neuerung ist, belegen die folgenden Zahlen.

Im Jahr 2010 wurden im Bundesgebiet mehr als 700 Infektionen der meldepflichtigen Legionellose an das Gesundheitsamt berichtet. Das Umweltbundesamt und das Robert-Koch-Institut schätzen die Dunkelziffer der Legionelloseerkrankungen bundesweit jedoch mit ca. 30000 Infektionen weit höher, da die Legionärskrankheit nur schwer von einer typischen Lungenentzündung zu unterscheiden ist. Erstaunlich hierbei ist jedoch, dass annähernd 50 % der gemeldeten Fälle in privaten Haushalten auftraten. Mittlerweile zählt die Legionellose unter den trinkwasserverursachten Infektionskrankheiten zu den mit Abstand am häufigsten vorkommenden und schwer verlaufenden Krankheiten.

Über die neue Ausweitung auch auf Installationen, die Trinkwasser im Rahmen einer gewerblichen Tätigkeit abgeben, gelten diese Anforderungen nun auch für Eigentümer von vermieteten Mehrfamilienhäusern, in denen sich Großanlagen zur Trinkwassererwärmung befinden. Als Großanlagen gelten im Sinne der Trinkwasserverordnung und der allgemein anerkannten Regeln der Technik (DVGW-Arbeitsblatt W 551) WarmwasserInstallationen mit mehr als 400 Liter Speichervolumen und/oder Warmwasserleitungen mit mehr als drei Liter Inhalt zwischen dem Trinkwassererwärmer bzw. der Zirkula­tionsleitung und der jeweiligen Entnahmestelle. Auch Wohnungseigentümergemeinschaften mit entsprechenden Trinkwasser­erwärmungsanlagen sind von dieser Pflicht betroffen, wenn mindestens eine der vorhandenen Wohnungen vermietet wird.

Maßnahmen gegen gefährliche Wasserplanscher

Als Vorsorge gegen Legionellen in Trinkwasserinstallationen ist es notwendig, insbesondere in großen Systemen, eine konstante Temperatur von ca. 60 °C im Warmwasserbereiter und im gesamten Rohrnetz aufrecht zu halten sowie korrosionsresistente und gut durchspülte Rohre mit einer glatten Innen­oberfläche einzusetzen ohne „Tote Enden“. Die Warmwassertemperatur im Rohrsystem sollte hochgehalten werden, damit das Wasser während der Stillstandsphasen nicht abkühlen kann auf eine für Legionellen optimale „Bruttemperatur“ zwischen 30 und 50 °C.

Die in der Trinkwasserverordnung immerhin 21-mal geforderten „allgemein anerkannten Regeln der Technik“ werden hinsichtlich Legionellen durch die beiden DVGW Arbeitsblätter W 551 und W 553 dargestellt. In DVGW W 551 werden die Maßnahmen beschrieben, die notwendig sind, um eine massenhafte Vermehrung von Legionellen in Warmwassersystemen der Trinkwasserinstallation zu verhindern oder bei den Systemen, bei denen es bereits zu einer Vermehrung gekommen ist, diese wieder zu beseitigen.

Bei Einhaltung der Berechnungen nach DVGW W 553 und bei sachgemäßem und ausreichendem hydraulischem Abgleich ist sichergestellt, dass die Abkühlung des erwärmten Trinkwassers an keiner Stelle des zirkulierenden Warmwassersystems 5K übersteigt. Die Festlegungen dieser nach Trinkwasserverordnung geforderten Regeln der Technik sind damit für Planer, Installateure und auch für Betreiber/Nutzer verbindlich einzuhalten.

Weniger bringt oft mehr

Zu den allgemeinen Anforderungen an Trinkwassererwärmungsanlagen zählt unter anderem, dass Trinkwassererwärmer so klein wie möglich und nur so groß wie unbedingt nötig zu bemessen sind. Insbesondere im Bezug auf die Nutzung regenerativer Energiesysteme bedeutet dies, dass zum Beispiel Pufferspeicher zur Energiespeicherung nicht in die Trinkwasserinstallation eingebunden werden sollen, sondern in die Heizungsinstallation. Dass Rohrleitungen für erwärmtes Trinkwasser zur Begrenzung der Wärmeverluste durch geeignete Dämmung zu schützen sind, ist gemeinhin bekannt. Aber auch Rohrleitungen für kaltes Trinkwasser sind entsprechend zu dämmen. Hier soll die Dämmung Schutz gegen Erwärmung bieten, da vermehrt positive Legionellenbefunde aus Kaltwasserleitungen gemeldet werden, die beispielsweise durch Stagnation in erwärmter Umgebung oder durch falsche Installation zusammen mit warm gehenden Rohrleitungen, ein für Le­gio­nellen ansprechendes „Wohlfühlklima“ angenommen haben.

Damit richtig temperiertes Wasser aus der Leitung kommt

In Kleinanlagen (Speichervolumen

Zur Energieeinsparung können Zirkula­tions­systeme für max. 8 Stunden in 24 Std. unterbrochen oder mit abgesenkten Temperaturen betrieben werden, allerdings nur bei hygienisch einwandfreien Verhältnissen. Sind diese Verhältnisse – Vermeidung von Stagnation und insbesondere korrekte Temperaturen – nicht gewährleistet, sollen Zirkulationspumpen ununterbrochen betrieben werden. Ein rein zeitabhängiger Betrieb von Zirkula­tionspumpen ist in keinem Fall sinnvoll, da die Zirkulationsvolumenströme zur Aufrechterhaltung hygienischer Temperaturen direkt von den Auskühlverlusten der Warmwasserleitung abhängen. Eine Zirkulationspumpe, die zur Energieeinsparung nur zu bestimmten Nutzungszeiten in Betrieb geht, erfüllt keinesfalls die hygienischen Anforderungen nach den in der Trinkwasserverordnung geforderten allgemein anerkannten Regeln der Technik (Bild 2).

Nach Wohnungswasserzählern können keine Zirkulationsleitungen angeschlossen werden. Daher ist das Wasservolumen der Leitungen hinter solchen Wasserzählern oder auch hinter zentralen Mischarmaturen auf höchstens 3 l zu begrenzen. Ist dies nicht möglich, sind die Wasserzähler entsprechend anzuordnen (z.B. an den Entnahmestellen) oder die Bereitstellung von erwärmtem Trinkwasser an den Entnahmestellen sollte dezentral erfolgen z.B. über Elektro-Durchlauferhitzer. Zirkulationssysteme schützen das Warmwassersystem gegen Legionellen, gewährleisten Warmwasser bis nahe zur Zapfstelle, sodass Ausstoßverluste gering sind und erhöhen den Komfort der Nutzer. Wobei der Hauptgrund für die Forderung nach Zirkulationsleitungen immer der hygienische Aspekt des Gesundheitsschutzes ist. Betreiber oder Inhaber einer Trinkwasserinstallation tragen die Zapfstellenverantwortung sowie die Verantwortung für den bestimmungsgemäßen Betrieb mit Inspektion und Wartung und entsprechender Dokumentations-, Melde- und Anzeigepflicht.

Niedrige Betriebstemperaturen sind zu vermeiden

Zum bestimmungsgemäßen Betrieb einer Trinkwasserinstallation gehört bei Großanlagen, dass das Wasser am Warmwasseraustritt des Trinkwassererwärmers stets eine Temperatur von mehr als 60 °C einhalten muss. Systematische Unterschreitungen von 60 °C sind bei Großanlagen nicht akzeptabel! Für Kleinanlagen wird dagegen die Einstellung der Regeltemperatur am Trinkwassererwärmer auf 60 °C lediglich empfohlen, wobei Betriebstemperaturen auch bei Kleinanlagen unter 50 °C in jedem Fall vermieden werden sollen (Bild 3). Betreiber sollten im Rahmen der Inbetriebnahme und Einweisung durch den Planer oder Installateur auf das eventuelle Gesundheitsrisiko hingewiesen und ausreichend informiert werden, was aus Gründen der Rechtssicherheit im Übergabeprotokoll festgehalten werden sollte.

Zirkulationsströme ermitteln

Nach DVGW W 553 werden die Zirkulationsströme aus den Wärmeverlusten der Rohrleitung ermittelt. Warmwasser- und Zirkulationsleitungen sind danach mindestens nach den Vorgaben der Energieeinsparverordnung zu dämmen. Das Arbeitsblatt nennt drei mögliche Verfahren:

Das sogenannte Kurzverfahren: Tatsächlich ist es keine Berechnung im eigentlichen Sinne. Es findet Anwendung wenn:

• die Länge aller vom Umlauf betroffenen Warmwasserleitungen (ohne Zirkulationsleitungen) max. 30 m beträgt
• der längste Fließweg der Zirkulationsleitung (TWZ) max. 20 m beträgt
• Anschlüsse der Trinkwasserinstallation mit Einzelsicherungen versehen sind und
• der Druckverlust eines Rückflussverhinderers nach der Pumpe ≤ 30 mbar ist.

In diesen Fällen wird der Mindestinnendurchmesser für Zirkulationseinzel- und Sammel­leitungen mit 10 mm angenommen und ebenso wird die Zirkulationspumpe mit DN 15 und einem Mindestförderstrom von 200 l/h bei 100 mbar ausgelegt.

Das vereinfachte Verfahren: Es sieht einen Berechnungsgang vor, bei dem Pauschalwerte für den Temperaturverlust der Warmwasserleitung angenommen werden, um den Volumenstrom der Zirkulation in Abhängigkeit der Leitungslänge zu bestimmen.

Es gilt: qw,K = 11 W/m (Wärmeverlust pro Meter für frei verlegte Leitungen im Keller)

qw,S = 7 W/m (Wärmeverlust pro Meter für Leitungen im Schacht)

Wärmeverluste von Einbauteilen werden nicht berücksichtigt, da diese nach EnEV ohnehin heute gedämmt sein müssen und daher durchgerechnet werden können. Die rechnerische Temperaturdifferenz des Warmwassers entlang aller Fließwege vom Trinkwassererwärmer bis zum Abgang der Zirkulation beträgt Δϑw = 2 K.

Aus wirtschaftlichen und betriebstechnischen Gründen wird bei der anschließenden Auswahl der Rohrdurchmesser eine Strömungsgeschwindigkeit von 0,2 bis 0,5 m/s angenommen; sie darf max. 1,0 m/s betragen wenn Pumpen mit großer Förderhöhe zur Verfügung stehen. Auch hier beträgt der Mindestinnendurchmesser der Zirkula­tionsleitung 10 mm. Um den hydraulischen Abgleich zu erleichtern kann es sinnvoll sein, die pumpennahen Leitungen mit höheren Geschwindigkeiten, die pumpenfernen mit kleineren Geschwindigkeiten zu wählen.

Zur Auswahl der erforderlichen Pumpe und zum hydraulischen Abgleich werden zunächst die Druckverluste im ungünstigsten Strang ermittelt, gewöhnlich der Strang mit den am weitesten entfernten Entnahmestellen. In der Summe der Druckverluste aus Rohrreibungsdruckgefälle, Druckverluste aus Form- und Verbindungsstücken sowie installierten Einbauteilen, Armaturen und Geräten finden im vereinfachten Verfahren auch hier wieder Pauschalwerte Verwendung.

Es gilt: ΔpPumpe = (Σl x R) x ∼1,2…1,4 + ΣΔpRV + ΣΔpTH + …

Pauschalwerte: Zuschlag für Form- und Verbindungsstücke 20 bis 40 %, Rückflussverhinderer nach der Pumpe 60 mbar, Rückflussverhinderer kombiniert mit Strangabsperrventil 100mbar

Differenziertes Verfahren: Der gleiche Berechnungsgang sollte hier wegen des erheblichen Datenerfassungs- und Berechnungsaufwands nur rechnergestützt durchgeführt werden. Volumenströme errechnen sich aus den Wärmeverlusten der WW-Leitungen und der individuell gewünschten Temperaturdifferenz. Beim differenzierten Verfahren werden die Wärmeverluste aber nicht pauschal angenommen, sondern eben differenziert in Abhängigkeit von Nennweite, Dämmung und Raumlufttemperatur berechnet.

• Berechnung des Wärmedurchgangskoeffizienten von Rohr und Isolierung
• Ermittlung des Druckverlusts durch Rohrreibung für den ungünstigsten Zirkula­tionsweg unter Berechnung der tatsäch­lichen Druckverluste mittels Zeta-Werten

Generell gilt jedoch, dass die Druckverluste jedes Zirkulationsstrangs berechnet werden müssen und dass jeder Zirkulationsstrang mit einem Zirkulationsregulierventil zum hydraulischen Abgleich zu versehen ist (Bild 4).

Rechnerisch wird die Voreinstellung der Regelventile dann so ermittelt, dass in allen Strömungswegen vom Austritt der Warmwasserleitung aus dem Trinkwassererwärmer bis zum Wiedereintritt der Zirkulationsleitung der gleiche Druckverlust herrscht. Anders ausgedrückt heißt das, jeder Strang bekommt über die individuelle Voreinstellung der Regelventile einen zusätzlichen künstlichen Widerstand, damit im Vergleich zum ungünstigsten Strang überall der gleiche Druckverlust herrscht und somit ein gleichmäßiger Volumenstrom durch alle Teilstrecken gewährleistet ist. Nichts ist schlimmer als eine Trinkwasserinstallation, in der die pumpennahen Leitungen in der Zirkulation durch fehlenden hydraulischen Abgleich 60 °C Temperatur haben und in den pumpenfernen Leitungen kaum mehr 30 °C erreicht werden können (Bild 5).

Korrekter hydraulischer Abgleich muss gewährleistet sein

Nach DVGW W 551 müssen Altanlagen im Bestand nach Möglichkeit hinsichtlich der Betriebsbedingungen wie eine Neuanlage betrieben werden (Temperaturen, Pumpenlaufzeiten). Das kann in den meisten Fällen nur erreicht werden, wenn auch in Bestandsgebäuden ein korrekter hydraulischer Abgleich gewährleistet und ggf. nachträglich realisiert ist. Mit den wachsenden Erkenntnissen über die Zusammenhänge von Krankheiten und deren Ursächlichkeit, insbesondere bei Trinkwasser minderwertiger Qualität, fällt ein Augenmerk besonders auf die Trinkwasserinstallationen der Gebäude. Besonders im Bestand sind Beispiele für bedenkliche Installationsausführungen häufig zu finden. Hier gilt es zur Abwehr von Gefahren für den Nutzer Sanierungen und technische Verbesserungen durchzuführen. Maßnahmen, die nach neues­ten technischen Erkenntnissen dann einen unbedenklichen Betrieb erwarten lassen. Ein baurechtlicher Bestandsschutz greift hier nicht, da es tatsächlich um die Qualität des Wassers und nicht primär um die Beschaffenheit der Installation geht. Schließlich waren viele heute als falsch erkannte Ausführungs­varianten zum Zeitpunkt der Installation eine allgemein anerkannte Regel der Technik.

Für Neuinstalla­tio­nen muss eine planerische und installationstechnische Umsetzung des heutigen technischen Standes selbstverständlich sein; was auch bedeutet, sich von alten Standards verabschieden zu müssen. Das bedeutet aber andererseits nicht, unlösbaren Anforderungen gegenüberzustehen – sondern nur, das Gesamtwerk Trinkwasserinstallation von neuem Standort aus zu betrachten. Denn besonders im Bereich der Trinkwasserinstallation wird in Zukunft von Behörden und seitens der Betreiber ein besonderer Qualitätsanspruch entstehen, den Planer, Handwerker und Industrie sicher erfüllen müssen.

Fazit

Die Neufassung der Trinkwasserverordnung bringt weitreichende Neuregelungen u. a. in Bezug auf Legionellen in Trinkwassererwärmungsanlagen mit sich. Anforderungen, die in der Vergangenheit lediglich für öffentliche Einrichtungen galten, betreffen heute alle Unternehmer und sonstigen Inhaber einer Trinkwasserinstallation, in der sich eine Großanlage zur Trinkwasserwärmung nach der Definition der allgemein anerkannten Regeln der Technik befindet, sofern aus dieser Installation Trinkwasser im Rahmen einer öffentlichen oder gewerblichen Tätigkeit abgegeben wird. Bei der Wahl der geeigneten Zirkulationstemperatur sind neben der Legionellenprophy­laxe Aspekte, wie Verkalkungs- und Verbrühungsrisiko, zu berücksichtigen. Der thermische Abgleich der Zirkulationsleitungen erfolgt über thermostatische Zirkulationsventile.

Literatur zum Thema

Bundesministerium für Gesundheit (http://www.bmg.bund.de): Stammtext Trinkwasserverordnung und Legio­nellen

Erste Verordnung zur Änderung der Trinkwasserverordnung vom 3. Mai 2011 (BGBl. Teil I, Nr. 21 vom 11. Mai 2011, S. 748 – 774)

DVGW W551: Trinkwassererwärmungs- und Trinkwasserleitungsanlagen; technische Maßnahmen zur Verminderung des Legionellenwachstums

DVGW W553: Bemessung von Zirkulationssystemen in zentralen Trinkwassererwärmungsanlagen

EnEV – Verordnung über energiesparenden Wärmeschutz und energiesparende Anlagentechnik bei Gebäuden (Energieeinsparverordnung – EnEV)

Arnd Bürschgens ist Zentralheizungs- und Lüftungsbauermeister sowie Gas- und Wasserinstallateurmeister. Seit 2004 ist er Schulungsleiter der Honeywell GmbH und zuständig für den Bereich Trinkwasserarmaturen; Telefon (0 62 61) 81-0, Telefax (0 62 61) 8 18 24 69, http://www.honeywell.de/haustechnik