IKZ-HAUSTECHNIK, Ausgabe 12/2002, Seite 26 ff.

Hygienische Aspekte bei Konzeption und Betrieb von Trinkwasser-Installationen

Teil 1: Beeinträchtigung der Trinkwasserhygiene

Dr. Peter Arens*

Kein Lebensmittel wird so gründlich reglementiert und überwacht wie unser Trinkwasser. Dennoch kommt es immer wieder mal zu einer Beeinträchtigung der Trinkwasserhygiene in der Hausinstallation. Die Ursachen dafür sind vielfältig, wie der nachfolgende zweiteilige Fachaufsatz anhand von Praxisbeispielen aufzeigt.

Die Wurzeln der heutigen Trinkwasserverordnung reichen zurück bis in die Mitte des 19. Jahrhunderts. Damals gelang es Wissenschaftlern wie Robert Koch und Louis Pasteur erstmals, Bakterien als Ursache von Erkrankungen nachzuweisen. Diese revolutionäre Entdeckung ging einher mit großen, über das Trinkwasser verbreiteten Epidemien. Diese konnten auftreten, da es in den Städten Europas zu einer rasanten Veränderung bei der Versorgung mit Trinkwasser kam. Die bis dahin üblichen Dorf- oder Stadtteil-Brunnen wurden zunehmend durch zentrale Trinkwasserversorgungsanlagen ersetzt.

Diese Art der Wasserversorgung brachte zwar einen großen Komfortgewinn mit sich, hatte aber den gravierenden Nachteil, dass bei einem qualitativ minderwertigen Ausgangswasser (beispielsweise Flusswasser) Epidemien von bis dahin unbekannten Ausmaßen auftreten konnten. Ein Beispiel hierfür ist die Cholera-Epidemie in Hamburg von 1892 mit mehr als 8600 Toten. Das damals in Hamburg verwendete Wasser stammte aus der Elbe und wurde für weite Bereiche der Stadt ungefiltert und ohne Desinfektion in die Leitungen eingespeist.

Tabelle 1: Ergebnisse von KTW-Untersuchungen. Die Kunststoffrohre mit DVGW-Zeichen wurden über Händler bezogen. 5 der 6 geprüften Rohre erfüllten nicht die Anforderungen der Prüfung

Aufgrund dieser und anderer Epidemien fokussierte sich Anfang des 20. Jahrhunderts das Interesse der Hygieniker vor allem auf die Art der Wassergewinnung, -aufbereitung und -desinfektion. Mithilfe englischer Ingenieure kam es zu einem Entwicklungssprung in Deutschland, der nicht nur die Wassertechnik, sondern auch die Abwassertechnik betraf. Ein "Erbe" dieser Fachleute ist übrigens die noch heute in vielen Bereichen der Haustechnik angewandte Abmessung "Zoll".

Nachdem man bis in die 20er-Jahre des 20. Jahrhunderts die Grundlagen für die heutige Art der Wassergewinnung und Verteilung gelegt hatte, wurden neben den bakteriologischen Parametern verstärkt auch chemische mit in die hygienischen Betrachtungen einbezogen.

In den 70er-Jahren gerieten insbesondere die in der Landwirtschaft verwendeten Pflanzenschutzmittel in den Blickpunkt des Interesses. Ebenfalls in den 70er-Jahren kam es in den USA zu einer neuartigen Erkrankung durch Bakterien, die zu atypischen Lungenentzündungen führte. Als Ursache dieser Erkrankungen wurden bis dahin unbekannte Bakterien (so genannte Legionellen) identifiziert, die sich zunächst in der Klimaanlage eines Hotels, dann aber auch in Warmwassersystemen von Hausinstallationen nachweisen ließen. Diese Entdeckung markierte einen Wendepunkt in der Trinkwasserhygiene, denn zukünftig galt ein besonderes Augenmerk der Hygieniker den Veränderungen der Wasserbeschaffenheit in der Hausinstallation. Dies ist insofern verständlich, da sich bei allen gebräuchlichen Rohrwerkstoffen die Wasserbeschaffenheit während längerer Stillstandszeiten, beispielsweise durch die Vermehrung von Bakterien oder den Übergang von Werkstoffbestandteilen im Wasser, verändert.

Zusätzlich können aber auch Substanzen, die sich in der Umgebung der Trinkwasser-Installation befinden, unter ungünstigen Bedingungen ins Trinkwasser gelangen. Dies ist der Fall bei nicht ausreichend diffusionsdichten Kunststoffrohren.

Die nachfolgenden Beispiele aus der Praxis sollen beispielhaft zeigen, welche Veränderungen der Trinkwasserbeschaffenheit auftreten können, und wie man sie durch planerische und betriebliche Maßnahmen weitgehend vermeiden kann.

Aus allen heute gebräuchlichen Rohrwerkstoffen gehen Werkstoffbestandteile in das Trinkwasser über.

Veränderungen der Trinkwasserbeschaffenheit

Schon seit dem 19. Jahrhundert ist bekannt, dass Wasser verderben kann, wenn es längere Zeit still steht. Deshalb versuchte man schon frühzeitig, die Verweilzeiten des Wassers in den Versorgungsleitungen und Hausinstallationen zu minimieren. Im alten Rom gab es beispielsweise statt der Ziehbrunnen die so genannten Laufbrunnen; im Wien des 19. Jahrhunderts wurde mit einer "Kundmachung" von 1873 angeordnet, dass ein "dünner Wasserstrahl kontinuierlich aus dem höchsten Auslaufpunkt jenes Rohres, welches ... in das Haus geführt wird, auszufließen habe, damit die gute Qualität des Wassers in den Hausleitungen stets erhalten werde."

Was uns heute im Zeitalter von steigenden Wasser- und Abwassergebühren als Albtraum anmutet, war damals völlig problemlos in die Praxis umzusetzen, da der Wasserverbrauch ohnehin pauschal abgerechnet wurde (z.B. 1888 in Wien mit 25 Litern pro Person).

Heute bedienen wir uns planerisch-technischer Maßnahmen, um die Verweilzeiten des Wassers in den Rohrnetzen des Versorgungsunternehmens und der Hausinstallation so gering wie möglich zu halten (Bild 1). Dazu gehören vor allem die Berechnung der Rohrabmessungen nach DIN 1988-3 sowie technische Maßnahmen zur Verminderung des Legionellenwachstums (DVGW-Arbeitsblätter W 551 bis W 553).

Mit solchen Handlungsweisen und der richtigen Werkstoffauswahl können Veränderungen der Trinkwasserbeschaffenheit in der Hausinstallation weitgehend minimiert werden. In der DIN 1988 werden zudem Maßnahmen genannt, die zu ergreifen sind, wenn lange Stagnationszeiten in einer Trinkwasser-Installation unvermeidbar sind (Tabelle 2).

Tabelle 2: Maßnahmen, die nach DIN 1988 (Teile 4 und 8) bei längerer Stagnation des Trinkwassers in der Hausinstallation zu ergreifen sind

Beeinträchtigungen der Wasserbeschaffenheit durch Erwärmung/Abkühlung

Zu einer der auffälligsten Veränderung der Trinkwasserbeschaffenheit in der Hausinstallation gehört eine erhöhte Wassertemperatur im Kaltwasserbereich. Ihre Bedeutung wird oftmals unterschätzt und lediglich als Komforteinbuße angesehen. Gemäß TrinkwV ist die zulässige Temperatur des Kaltwassers auf maximal 25 °C begrenzt. Um diese Grenze einhalten zu können, fordert die DIN 1988, dass Trinkwasseranlagen vor Erwärmung geschützt werden müssen. Kaltgehende Leitungen in der Nähe von Wärmequellen sind grundsätzlich zu dämmen bzw. in ausreichendem Abstand zu Wärmequellen (z.B. warmen Rohrleitungen, Schornsteinen, Heizungsanlagen) anzuordnen. Die notwendigen Dämmstärken zeigt Tabelle 3. Es ist allerdings bei Laien ein weit verbreiteter Irrtum anzunehmen, dass eine an sich ausreichende Dämmung der Installation auch bei überlangen Stagnationszeiten das Kaltwasser ausreichend vor einer Erwärmung schützen kann.

Tabelle 3: Mindestdicken zur Dämmung von Trinkwasserleitungen (kalt) nach DIN 1988-2

Alle Installationswerkstoffe beeinflussen die Trinkwasserbeschaffenheit. Dies allein ist noch kein Mangel!

Im Warmwasserbereich ist dagegen zu verhindern, dass die Temperatur im Rohrsystem auf unter 55 °C absinken kann. Daher sind Zirkulationssysteme oder Begleitheizungen unverzichtbarer Bestandteil vieler Warmwasser-Installationen.

Den Maßnahmen zum Schutz des Kaltwassers vor Erwärmung (DIN 1988) und des Warmwassers vor unzulässiger Abkühlung (DVGW Arbeitsblätter W 551 und W 553) kommt eine große Bedeutung zu, denn sowohl in warmen Kaltwasser- als auch in kalten Warmwasserleitungen können sich Legionellen stark vermehren. Nach Schätzungen von Hygienikern kommt es allein in Deutschland zu mehr als 1000 Todesfällen pro Jahr durch Legionelleninfektionen.

...durch Bestandteile aus Kunststoffrohren

Kunststoffrohre, die in der Trinkwasser-Installation eingesetzt werden, haben als Voraussetzung für die Erteilung des DVGW-Zeichens strenge Prüfungen (KTW, W 270) zu durchlaufen. Bei der Prüfung nach dem DVGW-Arbeitsblatt W 270 wird das Bakterienwachstum auf den Werkstoffoberflächen untersucht. Verkürzt gesagt geht es bei dieser Prüfung darum, die bakterielle Besiedlung von Kunststoffen nach Auslagerung in ungechlortem Trinkwasser zu überprüfen (Prüfdauer: 6 Monate). Kunststoffe, die keine höhere bakterielle Besiedlung aufweisen als Edelstahl, bestehen die Prüfung.

Zu den Prüfungen nach den KTW-Empfehlungen (Kunststoff-Trinkwasser-Empfehlungen, der Kunststoffkommission des ehemaligen Bundesgesundheitsamtes) gehört unter anderem ein Migrationstest, das heißt, es wird überprüft, ob und wie stark sich das Prüfwasser durch Werkstoffbestandteile verändert. Zu den Beurteilungsparametern gehören die geruchlichen und geschmacklichen Veränderungen des Prüfwassers. Diese Prüfung erfolgt übrigens nicht mithilfe der Technik, sondern durch speziell geschultes Laborpersonal, das an den Proben riecht bzw. deren Geschmack testet. Ein geringer Geruch bis zu einem Geruchsschwellenwert von 2 wird dabei noch toleriert. Alle Kunststoffrohre, die zu keiner stärkeren geruchlichen Beeinträchtigung des Wassers führen und die die weiteren Anforderungen der KTW-Prüfung erfüllen, erhalten das DVGW-Zeichen.

Vor dem Hintergrund dieser Prüfungen ist also davon auszugehen, dass Produkte aus Kunststoffen, die ein DVGW-Zeichen tragen, ohne Probleme in allen Wässern eingesetzt werden können. Ob es dabei bleiben kann, ist wissenschaftlich noch nicht abschließend geklärt: Denn aus den Niederlanden und Österreich liegen Erkenntnisse vor, dass Kunststoffrohre bei biologisch nicht stabilen Trinkwässern übermäßig stark mit Bakterien besiedeln können (Bild 2).

Gelegentlich kommt es aber auch in Deutschland zu Beschwerden über Kunststoffrohre. Sie betreffen dann vor allem geschmackliche/geruchliche Veränderungen, die ja eigentlich bei geprüften Rohren nicht auftreten sollten. Um der Ursache für diese Beanstandungen nachzugehen, haben einige Wissenschaftler die oben genannten Prüfungen mit solchen Kunststoffrohren wiederholt, die bereits das DVGW-Zeichen trugen. Abweichend von der Prüfpraxis wurden jedoch die Kunststoffrohre nicht über die Hersteller bezogen, sondern direkt über den Großhandel. Die Ergebnisse dieser "Nachprüfung" wurden im Bundesgesundheitsblatt (Ausgabe: Juli 1998) veröffentlicht. Zitat: "Nicht befriedigend scheint auch die Sicherung der Qualität der auf dem Markt befindlichen Produkte. So zeigte die Untersuchung mehrerer vom Großhandel bezogener heute gebräuchlicher Hausinstallationswerkstoffe mit DVGW-Prüfzeichen nur in einem Fall einwandfreie Ergebnisse, während fünf der sechs überprüften Rohrsysteme unzulässige Geruchsbelastungen der Prüfwässer sowohl in der Kalt- wie auch Warmwasserprüfung ergaben und in einem Fall auch die TOC-Migration im Kaltwassertest erhöht war."

Die Ergebnisse dieser wissenschaftlichen Untersuchung werden durch die Erfahrungen eines Kunststoffrohrherstellers bestätigt. In dem Artikel "Eine feine Nase für das Rohr" konnte man nachlesen: "Das Laborteam kann am Geruch des Wassers feststellen, aus welchem Werkstoff das Proberohr gefertigt ist, bei Kunststoffrohren sogar Hersteller und teilweise Materialzusammensetzung identifizieren." Weiter heißt es: "Bei so manchen Wasserproben aus Sanitärrohren ... werden erschreckende Geruchs- und Geschmacksabweichungen festgestellt. Diese Produkte sind schlicht und einfach nicht für den Transport von Lebensmitteln geeignet. Leider wird dieses Manko erst nach dem Einbau sicht- bzw. riechbar. Viel gefährlicher ist die unkontrollierte Materialbeimischung, mit der so einige Garagenfirmen ihre Produkte ... anbieten. ...Die Problematik liegt darin, dass man solche Materialunterschiede einem Rohr von außen nicht unbedingt ansehen kann …"

Treten in der Praxis die oben beschriebenen Probleme auf, ist es immer anzuraten, sich direkt mit dem Rohrhersteller in Verbindung zu setzen. Denn in der Regel kann dieser Sanierungsmaßnahmen empfehlen. So hilft beispielsweise bei Silan vernetztem Verbundrohr in der Regel die Spülung der Kaltwasserinstallation mit Heißwasser. Diese Maßnahme ist in den meisten Fällen nur einmal gründlich durchzuführen, um anschließend ein einwandfreies Trinkwasser vorliegen zu haben. Vor einer solchen Sanierungsmaßnahme ist aber immer beim Hersteller zu erfragen, welche Grenzen bei der Sanierung (z.B. maximale Temperatur) nicht überschritten werden dürfen.

Migrieren Kunststoffbestandteile aus den Rohrwerkstoffen heraus, kann es nicht nur zu einer Beeinträchtigung der Wasserbeschaffenheit kommen, sondern unter Umständen auch zu einer verminderten Haltbarkeit des Werkstoffes.

… durch Bestandteile metallener Werkstoffe

Während die chemische Zusammensetzung der Kunststoffrohre entscheidend ist für deren Einsatzfähigkeit in Trinkwässern, ist bei vielen metallenen Werkstoffen die Wasserbeschaffenheit das entscheidende Einsatzkriterium. Aufgrund der jahrzehntelangen Erfahrungen kann man für metallene Werkstoffe Einsatzbereiche anhand der Wasserbeschaffenheit beschreiben (DIN 50930-6). Wasser ist ein hervorragendes Lösungsmittel. Es löst aus allen gängigen Rohrwerkstoffen (metallene und nichtmetallene) Bestandteile heraus. Geschieht dies punktuell, kann es zu Schäden am Werkstoff, aber nicht zu erhöhten Werkstoffbestandteilen im Wasser kommen. Geschieht dies mehr oder weniger über eine große Fläche, kommt es nicht zu Schäden am Werkstoff, sondern zu erhöhten Werkstoff-Konzentrationen im Wasser. Zu den "klassischen" Korrosionsproblemen gehören braun verfärbte Wässer bei Rohren aus feuerverzinktem Stahl, die seit kurzem als "schmelztauchverzinkte Eisenwerkstoffe" bezeichnet werden, und überhöhte Bleikonzentrationen bei Bleirohren.

Für Bleirohre gibt es aus gesundheitlichen Gründen bereits seit 1962 keinen Anwendungsbereich mehr in der Trinkwasser-Installation. Erhöhte Bleigehalte im Trinkwasser können ohne technische Hilfsmittel nicht wahrgenommen werden, haben aber insbesondere für Säuglinge eine hohe gesundheitliche Relevanz. Mit In-Kraft-Treten der neuen Trinkwasserverordnung zum 1. Januar 2003 wird daher der Grenzwert für den Parameter Blei schrittweise im Laufe der nächsten 10 Jahre auf 10 µg/L verringert. Dieser neue Grenzwert ist bei einer Installation aus Bleirohren unabhängig von der Wasserbeschaffenheit nicht einzuhalten, sodass Installationen aus Blei im Laufe der nächsten Jahre ausgetauscht werden müssen.

Braune Wässer sind vor allem auf eine für den Werkstoff schmelztauchverzinkte Eisenwerkstoffe unzureichende Wasserbeschaffenheit zurückzuführen. Von Bedeutung ist vor allem das Kalk-Kohlensäure-Gleichgewicht und eine erhöhte Basekapazität. "Rostwässer" haben keine gesundheitliche Relevanz, wenn nicht gleichzeitig eine erhöhte Bakterienbesiedlung des Wassers auftritt und stellen eher ein optisches Problem dar (auch wegen möglicher Rostflecken auf der Wäsche). Rohre aus schmelztauchverzinkten Eisenwerkstoffen dürfen in der Trinkwasser-Installation nur eingesetzt werden, wenn deren Zinküberzug nicht mehr als 0,01% Antimon, 0,02% Arsen, 0,25% Blei, 0,01% Cadmium und 0,01% Wismut in Massenanteilen enthält. Sie können gemäß DIN 50930-6 im Trinkwasserbereich eingesetzt werden, wenn die Basekapazität K_B8,2 kleiner oder gleich 0,5 mol/m³ ist und gleichzeitig die Säurekapazität K_S4,3 größer oder gleich 1,0 mol/m³ ist. Somit gibt es auch für schmelztauchverzinkte Eisenwerkstoffe weiterhin Einsatzbereiche in der Trinkwasser-Installation (auch wenn sie im Warmwasserbereich aus Korrosionsgründen kaum mehr eingesetzt werden können). Die Einhaltung dieser Vorgaben dokumentiert das DVGW-Zeichen.

Kupfer ist der Werkstoff Nr.1 in Deutschland und vielen Ländern Europas. Allein schon daraus ist abzuleiten, dass es in der Regel beim fachgerechten Einsatz von Kupferrohren in der Haustechnik zu keinerlei Problemen kommt. Werden jedoch Kupferrohre und -fittings entgegen den Regelwerken in korrosiven Trinkwässern gemäß DIN 50930-6 (z.B. in sauren Hausbrunnenwässern) eingesetzt, können überhöhte Kupferkonzentrationen im Stagnationswasser auftreten. Sie würden zwar nicht zu Schäden am Werkstoff führen, aber zu erhöhten Kupferkonzentrationen im Trinkwasser. Kupferrohre und -fittings können in allen Trinkwässern eingesetzt werden, wenn der pH-Wert 7,4 oder höher ist oder wenn bei pH-Werten zwischen 7,0 und 7,4 der TOC-Wert - also die Gesamtmenge an organischem Kohlenstoff - 1,5 mg/L nicht überschreitet. Aber auch außerhalb dieser Einsatzbereiche ist Kupfer (wie auch die anderen metallenen Werkstoffe gemäß DIN 50930-6) einsetzbar, wenn positive Messergebnisse vorliegen¹⁾.

Bauteile aus Messing oder Rotguss, die den Anforderungen der DIN 50930-6 entsprechen, können unter hygienischen Gesichtspunkten weiterhin in allen Trinkwässern ohne Einschränkungen eingesetzt werden.

Grundsätzlich bleibt festzustellen, dass die in der DIN 50930-6 beschriebenen wasserseitigen Anwendungsbereiche für Werkstoffe in der Hausinstallation sicherstellen, dass die Anforderungen der novellierten Trinkwasserverordnung eingehalten werden (siehe Beitrag "Werkstoffe und Trinkwasser" in IKZ-HAUSTECHNIK; Heft 21/2001, Seite 28 ff.).

Fortsetzung folgt.

*) Dr. Peter Arens, Deutsches Kupferinstitut, Düsseldorf, www.kupferinstitut.de