Warmes Wasser just in time - Verbesserung der Trinkwasserhygiene durch Umrüstung von Speicher-Trinkwassererwärmung auf Frischwassertechnik

Trinkwarmwasserverteilung und Zirkulation in Bestandsanlagen

Die Trinkwassererwärmung erfolgt in Bestandsanlagen auf vielfältige Weise. Häufig sind jedoch, zumeist im Kellergeschoss, manchmal auch im Erd- oder Dachgeschoss, Trinkwassererwärmer bzw. -speicher eingesetzt, in denen das Trinkwasser zentral erwärmt wird. Die Verteilung des Trinkwarmwassers erfolgt über ein mehr oder minder verzweigtes Leitungsnetz. An dieses Leitungsnetz ist parallel eine Trinkwasser-Zirkulationsanlage angeschlossen, die einen stetigen Wasserstrom zumindest innerhalb der Trinkwarmwasser-Hauptleitungen sicherstellen soll.
Die Auslegung der Zirkulationsanlage erfolgte bei Altanlagen früher hauptsächlich nach der DIN 1988. Dabei wurde für jeden Zweig der Zirkulation, wenn überhaupt, ein gleicher Volumenstrom eingestellt. Im Jahr 1993 wurde die erste Fassung des DVGW-Arbeitsblattes W551 gültig, die Maßnahmen zur Verminderung des Legionellenwachstums definierte. Mit dem Arbeitsblatt wurde auch die noch heute gültige Definition zwischen Klein- und Großanlagen für die Trinkwassererwärmung eingeführt.
Dabei sind Kleinanlagen alle Trinkwarmwasseranlagen in Ein- und Zweifamilienhäusern, ungeachtet ihrer Größe. Auch Anlagen mit einem Inhalt des Trinkwassererwärmers bis zu 400l und gleichzeitig einem maximalen Wasserinhalt von 3l innerhalb der Trinkwarmwasserleitungen zwischen dem Ausgang aus dem Trinkwassererwärmer bis zur Entnahmestelle gelten als Kleinanlagen. Dabei wird der Wasserinhalt jeder Rohrleitungsstrecke jeweils ab dem Ausgang aus dem Trinkwassererwärmer bis zu jeder einzelnen Entnahmestelle geprüft. Etwaig vorhandene Zirkulationsleitungen tragen nicht mit zum Wasservolumen bei.
Wird eine der Bedingungen nicht eingehalten, z.B. bei einem Mehrfamilienhaus mit einem Trinkwassererwärmer > 400l, gilt die Anlage als Großanlage. Großanlagen benötigen in jedem Fall eine Zirkulationsanlage oder Begleitheizung. Gleichzeitig muss im Trinkwassererwärmer eine Mindesttemperatur von 60°C eingehalten werden. Die Abkühlung im Zirkulationsnetz darf nicht mehr als 5K betragen. Die Wiedereintrittstemperatur aus der Zirkulationsleitung in den Trinkwassererwärmer muss daher mind. 55°C betragen. Stockwerks- und Einzelzuleitungen mit einem Wasserinhalt von mehr als 3l ab dem Abzweig von der mit Zirkulationswasser durchströmten Haupt-Trinkwarmwasserleitung müssen entweder ebenfalls in die Zirkulationsanlage eingebunden, oder mit einer Begleitheizung ausgestattet werden.
Unterstützend erschien 1998 das auch heute noch gültige DVGW-Arbeitsblatt W553, das die Auslegung der Zirkulationsanlagen neu regelte. Dabei steht die Temperaturhaltung in den Trinkwarmwasserleitungen im Fokus, um die im DVGW-Arbeitsblatt W 551 definierten Temperaturen (60°C/55°C) einhalten zu können. Seitdem steigt der Volumenstrom in den Zweigen der Zirkulationsanlage mit steigender Entfernung vom Trinkwassererwärmer an.

Stagnation in Bestandsanlagen

Häufig besitzen Bestandsanlagen Rohrleitungsabschnitte, die nicht regelmäßig mit frischem Wasser durchströmt werden. Dieses „nicht durchströmen“ nennt man (im technischen Sinn) Stagnation von Wasser, oder auch stagnierendes Wasser in Rohrleitungen. Heute weiß man, dass in Rohrleitungen, Armaturen und Apparaten, die stagnierendes Wasser enthalten, Mikroorganismen hervorragende Lebensbedingungen vorfinden. Diese Abschnitte des Trinkwassernetzes (egal ob kalt oder warm) werden deshalb von Mikroorganismen aller Art besiedelt. Darunter können sich auch Legionellen oder Pseudomonaden befinden. Aus diesen stagnierenden Leitungsabschnitten heraus werden immer wieder Teile der Mikroorganismen in das übrige Leitungsnetz abgegeben und dort weitertransportiert. Auch ein Rückwachsen in Leitungsabschnitte, die sich strömungstechnisch vor den stagnierenden Anlagenabschnitten befinden, ist möglich, beispielsweise in Stillstandszeiten der Anlage oder durch ringförmige Anlagenteile (Zirkulationsanlagen). Von solchen Anlagenabschnitten geht eine erhebliche Gefährdung der Menschen aus, insbesondere dann, wenn es sich um dauerhaft stagnierende Abschnitte handelt.
Dauerhaft stagnierende Anlagenabschnitte können in der Regel auch durch keine bekannte Desinfektionsmaßnahme erreicht werden. Denn um hohe Temperaturen (thermische Desinfektion) oder chemische Desinfektionsmittel (chemische Desinfektion) an allen Anlagenabschnitten wirksam werden zu lassen, müssen diese auch dorthin gelangen können. Und wo nichts fließt, kann auch nichts desinfiziert werden. Aus diesem Grund fordern die anerkannten Regeln der Technik, u.a. das DVGW-Arbeitsblatt W 551, dass solche Anlagenabschnitte soweit wie möglich vermieden werden. Dazu ist es bei Bestandsanlagen z.B. nötig, dass unbenutzte Leitungsabschnitte und Anlagenteile bis zum Abzweig rückgebaut und Stagnationsstrecken so kurz wie möglich gehalten werden. Auch ein fehlender oder mangelhafter hydraulischer Abgleich der Zirkulationsanlage kann zu Stagnationsstrecken innerhalb der Zirkulationsanlage führen.
Typische Stagnationsstrecken in Bestandsanlagen (und bedauerlicherweise auch immer wieder in Neuanlagen) sind u.a.:
Anschluss des Sicherheitsventils der Trinkwarmwasseranlage mit einer langen Einzelzuleitung,
Vorbereitungen für Anlagenerweiterungen (die in der Regel ja doch nie ausgeführt werden),
Umgehungsleitungen bei Wasserfiltern o.Ä.,

• Anschlüsse von Außenwasserent­nahmestellen,
• unbenutzte Entnahmestellen in Hobbyräumen, Garagen, Gästebädern etc.,
• unbenutzte Ausgussbecken,
• Rohrbelüfter Typ E als Sammelsicherung an den Scheitelpunkten der Steigleitungen,
• Rückbau von Entnahmestellen unter Beibehaltung der Rohrleitungen im Baukörper,
• direkter Anschluss von Löschwasserleitungen an der Trinkwasserleitung,
• mangelhafter hydraulischer Abgleich der Zirkulationsanlage.

Die Aufzählung ließe sich um zahlreiche Ursachen erweitern.

Verbesserung der Trinkwasserhygiene in Bestandsanlagen

Ist es nun vorgesehen, eine Bestandsanlage in Hinsicht der Trinkwasserhygiene zu verbessern, sollte die komplette Trinkwasseranlage einer Analyse unterzogen werden. Diese dient dem Ziel, vorhandene Schwachstellen, beispielsweise vorhandene Temperaturen (Kalt- und Warmwasser), Funktion einer eventuell vorhandenen Zirkulationsanlage und Vorhandensein von Stagnationsstrecken, zu finden und zu dokumentieren. Aufbauend auf dieser Analyse können dann Maßnahmen zur Optimierung der Bestandsanlage überlegt und so weit wie möglich umgesetzt werden.
So weit wie möglich deshalb, weil davon auszugehen ist, dass Teilbereiche der Anlage in vielen Fällen zunächst unzugänglich bleiben werden, wenn nicht gerade eine Kernsanierung geplant ist. So werden beispielsweise bei einem Mehrfamilienhaus die Anlagenabschnitte in den einzelnen Wohnungen nur unzulänglich erfasst werden können. Auch eine Sanierung der dortig befindlichen Bäder erfolgt selten gleichzeitig mit Maßnahmen im übrigen Gebäude. Nichts desto trotz sollten auch die Eigentümer der Wohnungen wenigstens so weit für das Thema Trinkwasserhygiene sensibilisiert werden, dass bei späteren Badsanierungen auch dort die Schwachstellen ausgemerzt werden.
Der Austausch der in Bestandsanlagen häufig vorzufindenden Rohrbelüfter Typ E kann nur dann erfolgen, wenn alle Entnahmestellen am Strang eine Einzelsicherung besitzen. Bei Mehrfamilienhäusern mit mehreren Eigentümern ist daher eine koordinierte Aktion erforderlich.
Generell sind alle Anlagenbereiche, die stagnierendes Trinkwasser enthalten, so weit wie möglich zu entfernen bzw. rückzubauen. Dazu ist auch eine kritische Prüfung notwendig, ob die installierten Entnahmestellen tatsächlich auch gebraucht werden. Falls Entnahmestellen zwar benötigt werden, aber bestimmungsgemäß nur selten Wasser aus ihnen entnommen wird, kann eine Zwangsentnahme helfen. Diese kann entweder durch regelmäßiges, manuelles Öffnen erfolgen, z.B. durch einen Hausmeister. Besser ist aber eine zeitgesteuerte, elektrische Armatur. Diese automatisierten Hygienespüleinrichtungen sind auf dem Markt bereits als fertige Betriebseinheit erhältlich. Der Wasserinhalt der selten benutzten Rohrleitung muss spätes­tens alle 72 Stunden ausgetauscht werden. Ein häufigerer Austausch ist sehr zu empfehlen.

Umrüstung der Speicher-Trinkwassererwärmer

Eine Möglichkeit, die Trinkwasserhygiene zu verbessern, ist die Umrüstung des vorhandenen Speicher-Trinkwassererwärmers auf die Frischwassertechnik. Speicher-Trinkwassererwärmer werden nicht eingesetzt, um Wasser zu bevorraten, sondern die Speicherung von Wärmeenergie ist das Ziel. Dementsprechend kann diese Energiebevorratung auch ein Pufferspeicher erfüllen, der nicht mit Trinkwasser, sondern mit Heizungswasser gefüllt ist.
Das Trinkwasser wird bei der Frischwassertechnik im Durchflussprinzip mit einem externen Wärmeübertrager erwärmt, und zwar erst dann, wenn es benötigt wird. Dazu sind spezielle zentrale Frischwasserstationen verschiedener Hersteller auf dem Markt erhältlich.
Der Speicher-Trinkwassererwärmer wird also praktisch zu einem Pufferspeicher umgebaut bzw. gegen einen solchen ersetzt. Damit ist er nicht mehr mit Trinkwasser gefüllt und zählt deshalb auch nicht mehr zu der Bedingung „Speicherinhalt mit mehr als 400l Wasserinhalt“ aus den technischen Regelwerken für eine Großanlage. Wenn nun noch der Wasserinhalt der Rohrleitungen von der zentralen Frischwasserstation bis zu den einzelnen Trinkwarmwasser-Entnahmestellen jeweils weniger als 3l beträgt, gilt die Anlage als Kleinanlage mit reduzierten Anforderungen an die Trinkwassertemperatur und die Laufzeit einer eventuell vorhandenen Zirkulationsanlage.
Doch auch wenn die 3-l-Regel überschritten wird und die Anlage deshalb immer noch als Großanlage gilt, wird durch die Frischwassertechnik eine potenzielle Gefahrenquelle aus der Trinkwasseranlage entfernt. Denn der Wasserinhalt eines Speicher-Trinkwassererwärmers wird in der Regel nur langsam ausgetauscht. Auch herrschen im unteren Speicherbereich häufig Mischtemperaturen mit weniger als 60°C vor. Der Betrieb einer Zirkulationsanlage ist durch den Einsatz entsprechender Frischwasserstationen weiterhin möglich.
Auch bei Einsatz einer Frischwasserstation sind bei Großanlagen die durch die anerkannten Regeln der Technik geforderten Temperaturen von 60°C am Anschluss der Trinkwarmwasser-Hauptleitung und von 55°C im Rücklauf der Zirkulationsanlage einzuhalten. Bei Kleinanlagen werden diese Temperaturen sehr empfohlen. Die Zirkulationsanlage muss dementsprechend mangelfrei funktionieren und hydraulisch abgeglichen sein. Um den Temperaturverlust bei der Wärmeübertragung in der Frischwasserstation zu kompensieren, ist der Pufferspeicher mit etwas höheren Temperaturen zu bevorraten.
Genügt die Schüttleistung einer einzelnen Frischwasserstation nicht, ist es möglich, mehrere Frischwasserstationen als Kaskade zu schalten. Dadurch ist auch die Versorgung von Mehrfamilienhäusern und größeren Nichtwohngebäuden möglich.

Fazit

Der Umbau einer Speicher-Trinkwassererwärmung auf die Frischwassertechnik ist ein wichtiger Schritt, die Trinkwasserhygiene in bestehenden Gebäuden zu verbessern. Auch bei Neuanlagen sollte ausschließlich auf diese Technik gesetzt werden. Allerdings muss auch die übrige Anlage den anerkannten Regeln der Technik entsprechen. Insbesondere auf die Einhaltung der Temperaturen, die Vermeidung bzw. umfangreiche Reduzierung von Stagnationsstrecken und die mangelfreie Funktion der Zirkulationsanlage ist zu achten. Zu glauben, durch den alleinigen Einbau einer Frischwasserstation alles Notwendige getan zu haben, reicht nicht.

Autor: Dipl.-Ing. (FH) Alexander von Ahnen, von der IHK München und Oberbayern öffentlich bestellter und vereidigter Sachverständiger für Sanitärtechnik

Bilder wenn nicht anderes angegeben: A. von Ahnen