Die unsichtbare Gefahr

Vor allem in wirtschaftlich turbulenten Zeiten kommt den Installations- und Betriebskosten einer Trinkwasser-Installation ­eine besondere Bedeutung zu. Gleichzeitig gilt es ein erhöhtes Bewusstsein für die Bedeutung von mikrobiologisch und chemisch einwandfreiem Trinkwasser in Krankenhäusern, Alten- und Pflegeeinrichtungen sowie öffentlichen Gebäuden zu schaffen.

Dabei sind viele Herausforderungen im Bereich der Trinkwasser-Installationen erst in den letzten Jahrzehnten entstanden: Weitläufige Installationen, der Trend zu immer mehr Einzelentnahmestellen sowie Einzel- statt Gemeinschaftsbädern, z. B. in Krankenhäusern und Altenheimen haben das Wasservolumen der Installationen immer weiter ansteigen lassen. Zusätzlich wurden viele Installationen vorrangig unter dem Gesichtspunkt der Versorgungssicherheit und damit mit „Reserven“ geplant und installiert. Aus heutiger Sicht „üppige“ Installationen waren die Folge, zudem mit oftmals kaum genutzten Entnahmestellen und langen Entleerungsleitungen. Dass sich diese Art der Planung auch in den Kosten niederschlug, ist nachvollziehbar.

Drei-Liter-Regel ist ein ­technischer Kompromiss

Seit einiger Zeit hat ein Umdenken stattgefunden, ausgelöst nicht zuletzt durch Legionella pneumophila. Eine der Kernfragen neben dem notwendigen Temperaturniveau lautet: Wie groß darf das Volumen einer nicht beheizten Stichleitung eigentlich sein? Ursprünglich wurden drei Liter für möglich gehalten, mittlerweile geht man von höchstens drei Litern aus, die aber planerisch nicht ausgenutzt werden sollten (Bild 1). Dies war jedoch ein technischer Kompromiss; Hygieniker hatten ein geringeres Volumen als diese drei Liter vorgeschlagen. Eine ähnliche Diskussion steht uns nun im Kaltwasserbereich bevor, seit dem Pseudomonas aeruginosa als Leit(d)bakterium immer mehr in den Fokus der Hygieniker und Haustechniker rückt. Nun liegt der Referentenentwurf zur Überarbeitung der Trinkwasserverordnung vor. Mit der Aufnahme von Legionella pneumophila und Pseudomonas aeruginosa wird verstärkt auf die Bedeutung der Trinkwasser-Installation auf die Wasserbeschaffenheit hingewiesen. Diese und andere der vorgeschlagenen Änderungen beziehen sich deutlicher als je zuvor auf Trinkwasser-Installationen als mögliche Kontaminationsquelle – eine Tendenz, die auf Basis der Erkenntnisse und Publika­tionen der letzten Jahre zu erwarten war.

Potenzial im Kaltwasserbereich

Wesentliche Ziele einer zeitgemäßen Planung sind aus technisch-hygienischer Sicht: Versorgungssicherheit an allen Entnahmestellen, Sicherstellung der Wassergüte, minimierter Wasserinhalt und minimierte Investitions- und Betriebskosten. Um diese Ziele zu erreichen, sind ein ausreichender Mindest-Versorgungsdruck des Wasserversorgers, die Berücksichtigung realer Gleichzeitigkeiten und die konsequente Planung mit druckver­lust­armen Systemen notwendig. Da der Versorgungsdruck und die maximale Fließgeschwindigkeit in einem gewissen Rahmen vorgegeben sind, bestehen vor allem über die Gleichzeitigkeiten und die Druckverluste noch Optimierungsmöglichkeiten für hygienisch-wirtschaftliche Installationen. Die DIN 1988-3 führt zu diesem Thema aus: „Die Ermittlung der Rohrdurchmesser beruht auf der Berechnung des in den Leitungen entstehenden Druckverlustes. Dieser ist außer vom Durchmesser, der Leitungslänge und dem Rohrwerkstoff auch vom Durchfluss abhängig.“

Die hier in der DIN 1988-3 aufgeführten Druckverluste beruhen auf Werten aus den achtziger Jahren und sind daher teilweise nicht mehr zeitgemäß. So weisen beispielsweise die heutigen Filter, Absperr- und Sanitärarmaturen teilweise deutlich geringere Druckverluste auf als damals. Im Gegensatz dazu liegen die Druckverluste der meisten Verbinder für Verbundrohrsysteme ca. um den Faktor zehn höher! Denn die aktuell für die Planung verwendeten Druckverluste stammen ursprünglich von Verbindern für metallene Rohrleitungssystemen. Diese metallenen Verbinder haben jedoch „weiche“ Umlenkungen und eine Außenabdichtung, dass heißt, sie kommen ohne Einschnürungen im Bereich der Verbindungsstellen aus (Bild 2) – im Gegensatz zu konventionellen Verbundrohrverbindern mit scharfen Umlenkungen und Einschnürungen im Bereich der Verbindungsstellen. Diese sind fertigungsbedingt rechtwinklig, wenn sie aus Kunststoff oder Pressmessing bestehen. Denn mit Kernen und Bohrern können nur rechtwinklige Hohlräume geschaffen werden. Zudem bestimmt der Innenradius des vorgelagerten Stützkörpers auch den verengten Radius an der Umlenkstelle (Bild 3) und damit zu hohe Druckverluste. Trotz dieser deutlichen Unterschiede werden bei der Planung von Trinkwasser-Installationen die geringen Druckverluste der metallenen Verbinder meist auch für Mehrschichtverbundrohre angewandt.

In der Praxis machen sich diese hohen Druckverluste zum Beispiel bemerkbar, wenn Durchlauferhitzer „aussteigen“. In der Regel wird dann versucht, mit einer elektronischen Steuerung oder Druckerhöhungsanlage den Mangel an Druck auszugleichen. Ein weiteres Beispiel für zu hohe Druckverluste ist der teilweise rasante Temperaturwechsel beim Duschen, wenn gleichzeitig andere Verbraucher in der Nutzung sind. Diese Komforteinbußen würden noch häufiger auftreten, wenn die heutigen Planungen nach DIN 1988-3 nicht noch ausreichend „Reserven“ bieten würden. Doch genau auf diese Reserven gilt es nun zu verzichten, wenn man nicht wie früher die Versorgungssicherheit durch teilweise überdimensionierte Installationen in den Fokus seiner Planung nimmt, sondern den Erhalt der Wassergüte.

Welches Potenzial eine konsequente Planung mit druckverlustarmen Systemen bietet, zeigt Bild 4. Hier hatte ein Team um Prof. Rudat, TFH Berlin, ein Gebäude mal „klassisch“, mal mit realen Druckverlusten und Gleichzeitigkeiten gerechnet. Mit realen Druckverlusten lagen die größten Rohrlängen im Bereich von DN 20 statt DN 25. Auf die Abmessungen von DN 50 bis DN 80 konnte bei gleicher Versorgungssicherheit sogar ganz verzichtet werden. Da geringere Rohrabmessungen, Verbinder, Dämmungen und Befestigungsmaterialien immer auch preiswerter sind, sinken die Investitionskosten je nach Gebäude um einen zweistelligen Prozentbetrag, während sich der Wasserinhalt um 10 bis 20 % verringert (Bild 5).

Dies sind Größen, die das Potenzial einer konsequent hygienisch-wirtschaftlichen Planung aufzeigen. Als Grundvoraussetzung hierfür müssen in einem Planungsprogramm entweder die realen Druckverluste vereinfacht einpflegbar oder bereits hinterlegt sein. Daher gelingt bei großen Gebäuden eine fachgerechte Planung nur (noch) mit einem CAD-Programm wie Viptool Piping mit Hy­giene+-Funktion. Hier sind die benötigten ­realen Werte für einzelne Systeme aus Kupfer, Edelstahl oder Kunststoff bereits hinterlegt. Weitere Werte realer Druckverluste sind bei den Herstellern vor allem von Kunststoff­systemen zu erfragen. Denn die Planung mit den alten pauschalen Werten birgt entweder das Risiko eines unzureichenden Versorgungsdruckes (Druckerhöhungsanlage?) oder einer hygienisch nicht optimalen Installation mit zu großen Volumia. Weiterhin ist absehbar, dass künftig nur noch Systeme zertifiziert werden, für die reale Druckverlustwerte vorliegen. Dies ist bereits jetzt in der Schweiz der Fall.

Potenzial im Warmwasserbereich

Ein weiteres Beispiel für Einsparpotenziale bei gleichzeitig verbesserter Wasserbeschaffenheit ist ein Rohr-in Rohr-System für die Warmwasserzirkulation. Dies wird statt der üblichen Zweirohr-Systeme eingesetzt (Bild 6). Durch diese „Einrohrtechnik“ sinken die In­ves­titionskosten um ca. 20 %, da z.B. nur noch eine Kernbohrung statt zwei notwendig sind und sich der Aufwand für Installation, Befestigung und Dämmung ebenfalls nahezu halbiert. Weiterhin sinken die Betriebskosten, da die Wärmeverluste um 20 bis 30 % verringert sind. Letztere leistet zusätzlich noch einen indirekten Einfluss auf den Erhalt der Wassergüte in der Kaltwasser-Installation, da sich dieses weniger aufheizt – soweit sie im selben Schacht verlegt wurden, was generell vermieden werden sollte.

Dieses Inliner-System wird besonders erfolgreich in der Sanierung eingesetzt, wie das nachfolgende Beispiel aus den Niederlanden zeigt. Hier hat man sich in Europas größtem Sanierungsprojekt „Het Breed, Buikslotermeer, Amsterdam Noord“ aus ökologischen Gründen für die Inliner-Technik Smartloop (Viega) entschieden. In diesem Wohnviertel kommen rund 250 Smartloop-Inliner zum Einsatz, gefördert im Rahmen des EU-Projektes „staccato“ (Sustainable Technologies And Combined Community Approaches Take Off).

Wassergüte sichern durch Spülsysteme „kalt“

Nicht immer lassen sich Nutzungsunterbrechungen in Gebäuden vermeiden. So sind beispielsweise Hotels und Krankenhäuser nicht immer voll ausgelastet, Schulen unterliegen während der Ferien keiner Nutzung und in Gebäuden mit gemischter Nutzung steht auch mal eine Etage über Wochen leer, während in der Etage darunter die Arztpraxis weiterhin geöffnet ist. Diese ungenutzten Bereiche sind entweder abzusperren oder regelmäßig zu spülen, um negative Einflüsse auf die genutzten Bereiche der Installation auszuschließen: Vor diesem Hintergrund sind die im Bundesgesundheitsblatt 2006, 49: S. 681–686 aufgeführten Forderungen zu verstehen: „Entnahmestellen am Endpunkt einer Stockwerksleitung müssen einer regelmäßigen Nutzung unterliegen.“ und „Es muss eine periodische Spülung in Krankenhäusern, Arztpraxen oder Hotels sichergestellt sein, unabhängig davon, ob Zimmer belegt sind oder nicht“. Unter „periodischer Spülung“ versteht z.B. der Vorsitzende der Trinkwasserkommission, Prof. Exner, einen dreimaligen vollständigen Wasserwechsel in Gebäuden mit medizinischer Nutzung. Dies ist nur mit erhöhtem Personalaufwand zu realisieren, wobei die Zuverlässigkeit solcher Maßnahmen ebenso angezweifelt werden kann wie die Wirtschaftlichkeit. Denn wenn überhaupt an allen Entnahmestellen gespült wird, dann sicherlich zu viel und nicht nur das Volumen der vorgelagerten Installation.

Eine Alternative bieten automatisierte Spülsysteme, soweit sie nicht zu unnötig erhöhten Betriebskosten führen. Daher sollten sie drei Voraussetzungen erfüllen:

• Die Spülintervalle (wie oft in der Woche?) sind je nach Gebäudetyp und Nutzung einstellbar.
• Gespült wird nur in dem Raum oder Bereich, wo eine Nutzungsunterbrechung vorliegt.
• Die Spülmenge ist einstellbar auf das Volumen der vorgelagerten Installation.

Weiterhin sollte ein Spülsystem mit allen Arten der Rohrführung „verträglich“ sein, also mit Ring- und Reihenleitungen sowie Wohnungswasserzählern, um Akzeptanz beim Handwerk zu finden. Darüber hinaus sollte es aus Gründen der Eigensicherheit ohne aufwendige Messsensorik und Verkabelung auskommen, mal abgesehen von einem 230-V- Anschluss. Ein Spülsystem, dass diese Anforderungen erfüllt, ist wirtschaftlich. Es spült nur bei fehlender Nutzung und zwar volumen-, gebäude-, raum- bzw. nutzungsspezifisch. Es erhält die hohe Wassergüte des Versorgers ohne unnötig erhöhte Wasser- und Abwasserkosten wie sie bei rein Zeitschaltuhr-gesteuerten Systemen anfallen, die zusätzlich zu normalen Nutzung spülen. Wie intelligente Spülsysteme die Betriebskosten senken, zeigt die nachfolgende Beispielrechnung: Würde ein Patient jeweils morgens und abends die Toilette nutzen, kämen in der Woche 14 Spülungen zusammen. Das Visign for Care Spülsystem Hygiene+, das lediglich bei ausbleibender Nutzung und dann auch nur das Volumen der vorgelagerten Installa­tion spült, kommt mit maximal drei Spülungen je Woche aus. Wo Spülsysteme einen erhöhten Personalaufwand vermeiden können, zeigt die nachfolgende Grobstruktur auf der Basis der gängigsten Nutzungsgewohnheiten von Gebäuden (Bild 7).

Maßnahmen zum Erhalt der Wassergüte während der Installation

Die Installation erfolgt nun mit derselben Konsequenz in Bezug auf den Erhalt der Wassergüte und die Wirtschaftlichkeit, wie die Planung: Alle Materialien müssen saubere Innenoberflächen aufweisen. Bei Rohren erreicht man dies durch Stopfen, bei Verbindern durch die Verpackung in Beuteln. Dieses hohe Niveau gilt es, auch auf der Baustelle durch fachgerechte Lagerung und Handhabung zu sichern. Offene Rohrenden sollten mindestens in Gebäuden mit medizinischer Nutzung sofort wieder mit Kappen verschlossen werden. Weiterhin sollten bei diesen Gebäuden die Dichtheits- und Belastungsprüfung ausschließlich trocken und das Spülen mit Trinkwasser von einwandfreier Beschaffenheit so spät wie möglich erfolgen (Bild 8). Denn nur so wird eine überlange Stagnation von Wasser in der Installation vom Zeitpunkt der Dichtheits- und Belastungsprüfung bis zum Betrieb auf ein Minimum beschränkt.

Verfügen die verwendeten Komponenten über Pressenden mit der Funktion „unverpresst undicht“ kann eine zentrale Prüfung entweder für das gesamte Gebäude (klein) oder abschnittsweise (groß) erfolgen. Diese zentrale trockene Dichtheitsprüfung spart Zeit und Kosten. Gleichzeitig bietet sie mehr Sicherheit, denn die aufwendige manuelle Kontrolle jeder Verbindungsstelle ist oftmals aufgrund des Baufortschrittes gar nicht mehr möglich. Lediglich die wenigen Gewindebauteile sind weiterhin von Hand zu kontrollieren. Als bisher einziger Anbieter im Markt bieten die Systeme von Viega die Gewähr­leis­tung, dass die Dichtheit einer kompletten Installation oder eines Bauabschnitts zentral am Manometer geprüft werden kann und die nasse Belastungsprüfung bei 15 bar entfällt.

Als Lohn für eine konsequent hygienebewusste Planung und Ausführung sinken die Investitions- und Betriebskosten zum Teil deutlich. Gleichzeitig ist sichergestellt, dass der Auftraggeber bei fachgerechter Nutzung der Installation bzw. bei Einsatz eines intelligenten Spülsystems jederzeit Trinkwasser von hoher Güte zur Verfügung hat.

Fazit

Konsequent umgesetzte Maßnahmen zum Erhalt der Wassergüte senken die Investitions- und Betriebskosten einer Trinkwasser-Installation. Denn je geringer die Abmessungen der Rohrleitungen sind, desto geringer ist auch der Wasserinhalt. Dies führt zu einem erhöhten Wasseraustausch und damit zum Erhalt der Wassergüte im bestimmungsgemäßen Betrieb. Grundlage für diese „schlanken“ und damit hygienisch sowie wirtschaftlich optimierten Installationen ist die exakte Auslegung anhand realer Druckverluste und Gleichzeitigkeiten. Weniger stagnierendes Wasser und der Einsatz eines intelligenten Spülsystems im Kaltwasserbereich senken die Betriebskosten ebenso, wie im Warmwasserbereich die um 20 bis 30 % verringerten Wärmeverluste der Rohr-in-Rohr Warmwasserzirkulation.

Was sind Legionellen?

Legionellen sind Bakterien, die natürlicherweise im Wasser in kleinen Konzentrationen vorkommen. Sie können fiebrige Atemwegserkrankungen oder seltener Lungenentzündungen (die sogenannte Legionärskrankheit) auslösen. Während die Einnahme von Legionellen im Trinkwasser unbedenklich ist, kann das Einatmen von feinsten Wassertröpfchen (Aerosole) gefährlich sein. Gefährdet sind dann vor allem Menschen mit geschwächtem Abwehrsystem. Legionellen vermehren sich bei längeren Verweilzeiten am stärksten bei Temperaturen zwischen 30 und 45 °C. Oberhalb 55 bis 60 °C sterben sie jedoch rasch ab. Teile von Warmwasseranlagen, in denen das Wasser längere Zeit bei wachstumsfördernden Temperaturen stagniert, bergen ein erhöhtes Gesundheitsrisiko.

Literatur zum Thema

Bundesgesundheitsblatt, Gesundheitsforsch-Gesundheitsschutz 49, S. 681–686, Springer-Verlag 2006.

DVGW-Arbeitsblatt W 551: Trinkwassererwärmungs- und Trinkwasserverteilungsanlagen; Technische Maßnahmen zur Vermeidung des Legionellenwachstums; Planung, Errichtung, Betrieb und Sanierung von Trinkwasser-Installationen, 04/2004.

St. Reuter, A. Sigge, U. Reuter, H. Wiedeck, M. Trautmann: Endemische Übertragungswege von Ps. aeruginosa. Hygiene und Mikrobiologie, S. 6–11, 01/2002.

G. Jurasek: Danger on Tap in Hospitals. Pulmonary Reviews.Com, Vol. 7, No. 9, 09/2002.

DIN 1988-3: Technische Regeln für Trinkwasser-Installationen (TRWI). Ermittlung der Rohrdurchmesser, Technische Regel des DVGW, 12/1988.

M. Lauster: Bakterielle Problem auch in neuen Trinkwasser-Installationen? S. 43–46 TAB 1/2005.

ZVSHK-Merkblatt: Dichtheitsprüfungen von Trinkwasser-Installationen mit Druckluft, Inertgas oder Wasser.

Dr. Peter Arens ist Leiter Produktmanagement Trink­wasser-Installationssysteme bei Viega, 57428 Attendorn, Telefon (0 27 22) 61-0, Telefax (0 27 22) 61-14 15, https://www.viega.de/de/homepage.html