IKZ-HAUSTECHNIK, Ausgabe 4/1998, Seite 24 ff.

SANITÄRTECHNIK

Dichtheitsprüfungen von Trinkwasserinstallationen mit Druckluft

Franz Josef Heinrichs

Zur Vermeidung von Korrosion vor der Inbetriebnahme und Verhinderung von Frostschäden bei Winterbaustellen können Druckproben mit inerten Gasen durchgeführt werden.
Wegen der Kompressibilität von Gasen sind bei der Durchführung von Druckprüfungen mit Luft aus physikalischen und sicherheitstechnischen Gründen andere Anforderungen zu beachten als bei Wasserdruckprüfungen.
Der verfaßte Artikel stützt sich auf die Durchführungshinweise des ZVSHK-Merkblattes, das von Fachleuten des Handwerks und von namhaften Herstellern von Trinkwasserrohrsystemen erstellt wurde und mit Sachverständigen der zuständigen DVGW-Fachausschüsse sowie der Berufsgenossenschaft einvernehmlich abgestimmt wurde.

Grund für die Erstellung des ZVSHK-Merkblattes "Durchführung einer Druckprüfung mit Druckluft oder inerten Gasen für Trinkwasser-Installationen nach DIN 1988 (TRWI)" waren vermehrte Anfragen von Mitgliedsbetrieben und Herstellern, wie eine Dichtheitsprüfung mit Luft durchzuführen ist.

Aufgrund der Fragestellungen wurde erkannt, daß seitens der Mitgliedsbetriebe Luftdrücke von 15 bar wie bei Wasserdruckprüfungen nach DIN 1988-2 Abschnitt 11.1 zur Erreichung des geforderten 1,5-fachen Betriebsdruckes als Festigkeitsprüfung aufgebracht wurden, was ein sehr hohes Sicherheitsrisiko darstellt. Herstelleranfragen zielten auf die Übertragbarkeit der Prüfdrücke von Bauteilprüfungen aus Fittingsnormen von 5 bar Luftdruck ab, die als äquivalent zur 15 bar Wasserprüfung angenommen wird. Allerdings werden diese Bauteilprüfungen von Fittings in Prüflaboratorien in der Regel im Wasserbad durchgeführt. In Montageanleitungen von Herstellern wurden die unterschiedlichsten Angaben zur Druckluftprüfung angegeben, die von 3 bar über 4 bar bis 5 bar gehen. Der Informationsdruck des DKI I 158 "Die fachgerechte Kupferrohr-Installation" gibt 5 bar Prüfdruck an (DKI I 158 ist z.Z. in Überarbeitung). Das Ziel des ZVSHK-Merkblattes ist nicht, die anerkannten Regeln der Technik der DIN 1988 in Frage zu stellen, sondern Durchführungshinweise für die Installateure bereitzustellen, die in erster Linie die Sicherheit der Personen gewährleistet, aber auch eine verläßliche Bewertung zur Dichtheit und Festigkeit der Rohrverbindungen zuläßt, wenn sie als Zusatzprüfung aus den genannten Gründen angewendet werden muß. Aus werkvertraglichen Gründen ist vor der Inbetriebnahme eine Wasserdruckprüfung nach DIN 1988-2 Abschnitt 11.1 mit dem 1,5-fachen Betriebsdruck erforderlich.

Gründe für die Druckluftprüfung

Die DIN 50 930-1 "Korrosion der Metalle; Allgemeines" gibt in Abschnitt 5.3 "Korrosion vor Inbetriebnahme" folgenden Hinweis:

"Korrosion vor der Inbetriebnahme wasserführender Rohrleitungen ist stets zu erwarten, wenn die Rohrleitungen nach der Installation einer Wasserdruckprüfung unterzogen werden. Das Ausmaß der in Verbindung mit diesem Wasser möglichen Korrosionserscheinungen ist zu vernachlässigen, wenn die Rohrleitungen bis zur Inbetriebnahme vollständig mit dem Wasser gefüllt bleiben. Wenn die Rohrleitungen jedoch nach der Wasserdruckprüfung wieder entleert werden und vorzugsweise in horizontalen Leitungen Wasserreste verbleiben, entstehen Bereiche mit Dreiphasengrenzen Werkstoff/Wasser/Luft, in denen die Anfälligkeit für örtliche Korrosion erhöht ist. Durch örtliche Korrosion vor Inbetriebnahme wird die Ausbildung von Korrosionselementen nach der Inbetriebnahme begünstigt und dadurch die Korrosionsbeständigkeit vermindert."

Bild 1: Prüfgerät für Dichtigkeitsprüfungen von Gasleitungen bis 110 mbar.

Aus den verschiedensten Gründen ist eine Vollfüllung der Rohrleitungen vor der Wasserdruckprüfung bis zur Inbetriebnahme nicht möglich, weil z.B. weitere Anschlußarbeiten erforderlich sind, Baustopfen abgeschlagen werden oder die Baumaßnahme innerhalb der Frostperiode fällt und die Anlage entleert werden muß. Bei den heutigen Verlegetechniken lassen sich jedoch meist keine vollständigen Entleerungen durchführen. Teilbefüllungen sind die Folge, auch bei aufwendigem Ausblasen mit Druckluft lassen sich Wasserreste in Rohrteilstücken nicht vermeiden. Die DIN 50930-5 "Korrosion der Metalle - Beurteilung der Korrosionswahrscheinlichkeit von Kupfer und Kupferwerkstoffen" gibt in Abschnitt 6.6 "Inbetriebnahme" den Hinweis auf die Druckluftprüfung:

"Bei Vorliegen einer erhöhten Korrosionswahrscheinlichkeit für Lochkorrosion wird das spätere Korrosionsverhalten entscheidend durch die Beschaffenheit der Kupfer(I)oxid-Schicht bestimmt, die sich in der ersten Zeit nach der Inbetriebnahme bildet. Jede Störung oder Verhinderung einer Schutzschichtbildung erhöht die Korrosionswahrscheinlichkeit.
Deshalb ist folgendes zu beachten:
Inbetriebnahme entsprechend den Normen der Reihe DIN 1988. Zusätzlich ist besonderes Augenmerk zu richten auf:
Die Rohrleitung soll frei sein von Fremdpartikeln, z.B. Verschmutzung, Sand usw. (Spülung nach DIN 1988-2)
Es sind Teilbefüllungen zu vermeiden, wie sie z.B. im Rahmen von Entleerungen entstehen können.
Bei längerer Stillstandsdauer und Frostgefährdung der mit Trinkwasser befüllten Anlagen sollte die Druckprobe der Anlage zunächst mit inertem Gas, z.B. Stickstoff, durchgeführt werden. Die Befüllung der Anlage hat erst kurz vor dem Dauerbetrieb nach den Normen der Reihe DIN 1988 zu erfolgen."

Aus den Hinweisen der DIN 50930 Teile 1 und 5 können die Vorteile einer Druckluftprüfung aus korrosionstechnischer Sicht gegenüber einer Wasserprüfung abgeleitet werden. Fällt die Stillstandzeit zwischen Druckprobe und Inbetriebnahme in die Frostperiode, so ist bei befülltem Leitungssystem durch Baubeheizung Frostschäden vorzubeugen, oder die Leitungen müssen entleert werden. Für die restlose Entleerung der Leitungen ist bereits vom Planer eine entsprechende Leitungsführung vorzusehen. Diese Empfehlung, an den Leitungstiefpunkten Entleerungsvorrichtungen vorzusehen, läßt sich, bedingt durch die heutigen Baupraktiken und Leitungsverlegesysteme (z.B. Wohnungsverteiler mit Leitungen über dem Fußboden bis zu den Entnahmestellen) nicht immer verwirklichen. Das Ausblasen mit Druckluft oder Absaugen von gefüllten Rohrsystemen garantiert keine vollständige Entleerung; in Leitungssäcken können sich trotzdem vollgefüllte Rohrteilstücke bilden. Wenn keine Baubeheizung durchgeführt wird und keine vollständige Entleerung des gesamten Rohrsystems möglich ist, kann es deshalb erforderlich sein, bei einer zu erwartenden Frostperiode, um den Baufortschritt nicht zu behindern, eine Dichtheitsprüfung mit ölfreier Druckluft oder einem inerten Gas durchzuführen.

Bild 2: Kolbenkompressor zum Aufbringen von ölfreier Druckluft.

Maximaler Prüfdruck 3 bar

In dem ZVSHK-Arbeitskreis zur Erstellung des Merkblattes wurden die namhaften Hersteller aller Werkstoffe und Rohrverbindungssysteme, die in der Trinkwasserinstallation angewendet werden, beteiligt. Innerhalb des Arbeitskreises bestand Konsens darüber, daß der maximale Prüfdruck aus sicherheitstechnischen Gründen an das bestehende Regelwerk und Unfallverhütungsvorschriften auf der Gasseite anlehnen muß. Die DVGW-TRGI Technische Regeln für Gas-Installationen sieht im Abschnitt 7.2 "Leitungen mit Betriebsdrücken über 100 mbar bis 1 bar" für die Belastungsprüfung einen Prüfdruck von 3 bar vor. Dieses Regelwerk ist in der Unfallverhütungsvorschrift VBG 50 "Arbeiten an Gasleitungen" aufgenommen und wird von den Berufsgenossenschaften aus sicherheitstechnischen Gründen anerkannt. Bei Anwendung von höheren Prüfdrücken als 3 bar unterliegen die Anlagen der Druckbehälterverordnung und sind dann nach den FAD-Hinweisen Gasdruckprüfung von Druckbehältern und Rohrleitungen zu prüfen. Die Einhaltung dieser prüftechnischen Anforderungen mit zerstörungsfreien Prüfungen einer bestimmten Anzahl von Verbindungstechniken sind für umfangreiche Leitungssysteme mit einer Vielzahl von Verbindungsstellen zu aufwendig, außerdem sind nach dem FAD-Hinweis folgende zusätzliche Schutzmaßnahmen einzuhalten:

Der Zeitpunkt ist so zu wählen, daß sich in der näheren Umgebung möglichst wenig Mitarbeiter aufhalten.
Der Bereich um die mit Gasdruck beaufschlagten Anlagen oder Anlagenteile, der z.B. durch andere Anlagenteile nicht abgeschirmt ist, wird je nach Gegebenheiten abgesperrt (bei Druckbehältern in der Regel 2 x Behälterhöhe).
Außerdem sind insbesondere an den Zugängen zusätzlich Schilder (DIN-Verbotsschild "Betreten für Unbefugte verboten!" und darunter das Hinweisschild "Achtung! Gasdruckprüfungen!)" oder erforderlichenfalls Sicherungsposten aufzustellen und ggf. Personen in Nachbarbauten zu informieren.
Der Sachkundige bzw. Sachverständige begutachtet die Schutzmaßnahmen, insbesondere die Grenzen des abgesperrten Bereichs, ggf. zusammen mit dem Arbeitsschutz und legt evtl. aufgrund von speziellen Gegebenheiten in Abstimmung mit den betroffenen und zuständigen Stellen Zusatzanforderungen fest.

Bei der Gasdruckprüfung von Rohrleitungen sind diese Schutzmaßnahmen nicht erforderlich, wenn der Prüfdruck kleiner ist als der Nenndruck, für den die gesamte Rohrleitung ausgelegt ist, die vorab durchzuführenden Prüfungen keine Beanstandungen ergaben und der Sachverständige bzw. Sachkundige sich überzeugt hat, daß keine Schädigungen zu erwarten sind. Solche Schutzmaßnahmen lassen sich auf der Baustelle in aller Regel nicht durchführen, deshalb sollte ein Prüfdruck gewählt werden, der kleiner ist als der Nenndruck, für den die gesamte Rohrleitung ausgelegt ist. Deshalb wurde der maximale Prüfdruck von 3 bar, der bei Gasinstallationen sicherheitstechnisch anerkannt ist, auch für Trinkwasserinstallationen übernommen.

Einheitliches Verfahren für alle Werkstoffsysteme

Als Voraussetzung für die Werkstoff- und Verbindungssysteme bei Trinkwasserinstallationen wurde seitens der Sachverständigen aus dem DVGW-Fachausschuß Rohre und Rohrverbindungen festgelegt, daß dies nur unter definierten Bedingungen, wie z.B.

Rohre und Rohrverbindungen mit DVGW-Prüfzeichen
Unterteilung der Anlage in kleine Prüfabschnitte
Behälter, wie z.B. Trinkwassererwärmer, müssen vor der Druckluftprüfung von den Rohrleitungen getrennt sein
der Fachmann, der die Prüfung leitet, muß eine gründliche Kenntnis der Anlage haben
vor Beginn der Prüfung müssen die Verbindungen auf korrekte Ausführung hin geprüft werden
maximaler Prüfdruck 3 bar, ohne Bedenken hinsichtlich der Sicherheit der Personen geschehen kann.

Rohrsysteme und Verbindungstechniken (Tabelle 1) mit DVGW-Prüfzeichen können einer Druckprüfung mit Luft oder inerten Gasen entsprechend den Durchführungshinweisen des ZVSHK-Merkblattes unterzogen werden.

Tabelle 1

Kupferrohrsysteme	einschl. der zugelassenen Verbindungen nach DVGW-Arbeitsblatt GW 2 "Schweiß-, Löt-, Klemm- und Preßverbindungen"
Stahlrohre mit Feuerverzinkung	einschl. Gewindeverbindungen nach DIN 2999 sowie der zugelassenen und DVGW-geprüften Verbindungen
Nichtrostende Stähle	einschl. der zugelassenen und geprüften Verbindungen nach DVGW-Arbeitsblatt W 534, z.B. Klemm- und Preßverbindungen
Kuststoffrohrsysteme aus PE-X vernetztem Polyethylen PVC-C Polyvenylchlorid PP-R Polypropylen Random PB Polybuten	einschl. der zugelassenen und geprüften Verbindungen nach DVGW-Arbeitsblatt W 534 systembezogen; Klemm- und Preßverbindungen Kleb- und Schweißverbindungen Steck-, Klemm- und Preßverbindungen
Verbundrohre	einschl. der zugelassenen und geprüften Verbindungen nach DVGW-Arbeitsblatt W 534, z.B. Steck-, Klemm- und Preßverbindungen

Wichtig für die Bewertung durch den Fachmann ist eine ordnungsgemäß durchgeführte Verbindung. Eine nicht gelötete oder geschweißte Verbindung birgt hinsichtlich des Auseinandergleitens die gleichen Sicherheitsrisiken, wie nicht geklemmte oder gepreßte Verbindungen.

Dichtheitsprüfung vor Festigkeitsprüfung

Aus zwei Gründen soll die Dichtheitsprüfung vor der Festigkeitsprüfung durchgeführt werden.

Zunächst steht die Sicherheit wieder im Vordergrund, deshalb soll die Dichtheitsprüfung mit einem Prüfdruck von 110 mbar bereits nicht ordnungsgemäß hergestellte Verbindungen, die nach Inaugenscheinnahme durch den Fachmann nicht erkannt wurden, durch erkennbare Undichtheiten am Manometer festgestellt werden. Eine nicht ordnungsgemäß hergestellte Verbindung wird in der Regel diese Dichtheitsprüfung nicht bestehen, so daß ein Sicherheitsrisiko durch Auseinandergleiten der Verbindung bei der Durchführung der Festigkeitsprüfung mit dem höheren Druck von 3 bar gemindert wird. Der weitere Grund, weshalb eine Dichtheitsprüfung der Festigkeitsprüfung vorausgehen soll ist, daß Kunststoffwerkstoffe sich bei Drücken von 3 bar dehnen werden und somit bei Ablassen auf einen niedrigeren Druck von 110 mbar wieder zusammenziehen würden, so daß kleinere Undichtheiten am Manometer nicht mehr festgestellt werden könnten.

Prüfzeit

Laborversuche bei einem Hersteller haben ergeben, daß unterschiedliche Volumina der Rohrleitungen und auch unterschiedliche Leckgrößen die Druckabsenkung in der Rohrleitung stark beeinflussen. So werden relativ kleine Leckagen in der Rohrverbindung bei größeren Leitungsvolumina erst nach sehr langen Prüfzeiten durch Absinken des aufgebrachten Druckes am Manometer erkannt. Deshalb werden sowohl bei der Dichtheitsprüfung mit 110 mbar als auch bei der Festigkeitsprüfung mit max. 3 bar, Prüfzeiten von mindestens 30 Minuten bei 100 Liter Leitungsvolumen betragen. Pro weitere 100 Liter Leitungsvolumen muß die Prüfzeit um 10 Minuten erhöht werden. Außerdem sollten kleine Prüfabschnitte gewählt werden. Die Einteilung in kleinere Prüfabschnitte (kleines Druck-/Liter-Produkt) bietet eine höhere Sicherheit und ist prüfgenauer. Auf dem Manometer werden Undichtheiten schneller festgestellt als bei umfangreichen Abschnitten, und eventuelle Leckstellen werden schneller lokalisiert.

Festigkeitsprüfungen mit erhöhtem Druck sollen

bei Nennweiten bis DN 50 maximal 3 bar und
bei Nennweiten über DN 50 - DN 100 maximal 1 bar

betragen, damit Sicherheitsrisiken durch plötzliches Entspannen großer Leitungsvolumina ein Auseinandergleiten vermieden wird.

Bild 3: Lecksuchspray

Hinweise zur Durchführung der Druckprüfung

Jede neu verlegte Leitungsanlage muß einer Druckprüfung unterzogen werden. Die Druckprüfung erfolgt unabhängig von den Systemwerkstoffen und Verbindungsarten mit einer Dichtheitsprüfung und einer Festigkeitsprüfung mit erhöhtem Druck. Der verantwortliche Fachmann erwirbt sich eine gründliche Kenntnis der zu prüfenden Leitungsanlage.

Die Leitungsanlage ist für die Druckprüfung vorbereitet.
Apparate, Armaturen, Trinkwassererwärmer oder Druckbehälter sind von der Leitungsanlage getrennt
Alle Leitungsenden sind mit metallenen Stopfen verschlossen
Alle Rohrverbindungen werden auf fachgerechte Ausführung kontrolliert
Der Kompressor bzw. die Inertgasflasche ist über geeignete Druckregulier- und Sicherheitsventile an die Leitungsanlage angeschlossen
Entlüftungsventile zum Ablassen des Prüfdruckes sind in ausreichender Anzahl und an geeigneten Stellen, an denen die Luft gefahrlos abgelassen werden kann, eingebaut

Als erstes wird die Dichtheitsprüfung mit einem Prüfdruck von 110 mbar durchgeführt.

(Hierzu können die von der TRGI-Prüfung bekannten U-Rohr-Manometer bzw. die Standrohre mit 110 mm angewendet werden).

Nach abgeschlossener Dichtheitsprüfung erfolgt die Festigkeitsprüfung mit einem erhöhten Prüfdruck von 3 bzw. 1 bar. Für die Druckprüfung können folgende Medien verwendet werden:

ölfreie Druckluft
inerte Gase, wie z.B. Stickstoff und Kohlendioxid.

Durch sicherheitstechnische Einrichtungen, z.B. Druckminderer und Sicherheitsventil an Kompressoren für die Lieferung der ölfreien Druckluft oder von inerten Gasen aus Gasflaschen, ist sicherzustellen, daß der Innendruck den vorgesehenen Prüfdruck der Leitungsanlage nicht überschreitet. Das verwendete Manometer muß eine Genauigkeit von 0,1 bar im Anzeigebereich haben. Während der Druck bis zum erforderlichen Prüfdruck aufgebracht wird, ist es zweckmäßig, druckbeaufschlagte Teile (Verbindungsstellen) einer Sicht- und Geräuschkontrolle zu unterziehen. Werden bei der Sicht- und Geräuschkontrolle Undichtheiten festgestellt oder ist ein Druckabfall über den erlaubten Werten erkennbar, so sind alle Verbindungen mit blasenbildenden Prüfmitteln auf Dichtheit zu prüfen.

Bild 4: Druckprobenprotokoll für die Trinkwasseranlage mit dem Prüfmedium Druckluft oder
Inertgase.

Nach Behebung eventueller Undichtheiten ist die Druckprobe zu wiederholen. Während der Prüfzeit dürfen Undichtheiten an keiner Stelle der geprüften Anlage feststellbar sein.

Nach Beendigung der Druckprobe ist der Prüfüberdruck an geeigneter Stelle über dafür vorgesehene Entlüftungsvorrichtungen abzulassen. Nach Abschluß der Druckprobe ist vom verantwortlichen Fachmann ein Druckprobenprotokoll zu erstellen, in dem eine Bewertung entsprechend dem verwendeten Werkstoff und dem zulässigen Druckabfall enthalten ist. Die Dichtheit der Anlage muß gegeben sein und dieses ist zu bestätigen.

Werkvertragliche Festlegungen

Weil bei einer Druckprobe mit 3 bar die in der DIN 1988-2 TRWI Abschnitt 11.1 geforderte Festigkeitsprüfung mit dem 1,5-fachen Betriebsdruck nicht erfüllt ist, ist es aus werkvertraglichen Gründen erforderlich, vor der Inbetriebnahme eine Wasserdruckprüfung mit mindestens 15 bar durchzuführen. Nach Werkvertragsrecht unter Berücksichtigung der VOB-DIN 18381 sind Wasserdruckprüfungen entsprechend DIN 1988 TRWI Nebenleistungen, die nicht gesondert nach Art und Stück ausgeschrieben werden. Mit dem Auftraggeber ist schriftlich zu vereinbaren, ob zusätzlich zur Druckprüfung mit Wasser entsprechend DIN 1988-2 eine Druckprobe mit Druckluft oder inerten Gasen durchgeführt werden soll. Dichtheitsprüfungen mit ölfreier Druckluft oder inerten Gasen als Zusatzprüfung sind besondere Leistungen, die detailliert ausgeschrieben werden müssen.

Zusammenfassung

Dichtheitsprüfungen von Trinkwasserleitungen mit Druckluft lassen sich ohne Einschränkung der Sicherheit von Personen und Gütern entsprechend den im ZVSHK-Merkblatt "Durchführung einer Druckprüfung mit Druckluft oder inerten Gasen für Trinkwasser-Installationen nach DIN 1988 (TRWI)" angegebenen Hinweisen durchführen. Aus Praxiserfahrungen im Umgang mit Druckprüfungen bei Gasinstallationen ist bekannt, daß nicht ordnungsgemäß ausgeführte Verbindungen durch Druckabfall am Manometer oder Standrohr erkannt werden. Aus Labor- und Feldversuchen bei Herstellern und Erfahrungen aus der Praxis kann bestätigt werden, daß diese Erfahrungen auf die Wasserinstallation übertragen werden können, auch wenn mit geringeren Drücken als nach DIN 1988-2 Abschnitt 11.1 die Festigkeit der Verbindung geprüft wird. Risiken, daß durch eine Druckprüfung mit Luft mit geringeren Drücken, bei einer späteren Wasserdruckprüfung mit höheren Drücken Undichtheiten oder Festigkeitsprobleme durch Wasseraustritt erkannt wird, können aufgrund der bisherigen Erfahrungen nicht festgestellt werden. Eine Druckprüfung mit Luft stellt eine Alternative zur Wasserdruckprüfung ohne Einschränkung der Sicherheit oder der Erkennung der Dicht- und Festigkeit der Anlage dar, auch wenn dieses Prüfverfahren als Zusatzprüfung gilt und vor der Inbetriebnahme eine Wasserdruckprüfung nach DIN 1988 durchgeführt werden muß.

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