Trinkwasser
Bestimmungsgemäßer Betrieb einer Trinkwasseranlage

Freitag, 29. März 2019 Zur Beurteilung der hygienischen Qualität einer Trinkwasseranlage ist eine ganzheitliche Betrachtung zwingend notwendig. Ziel ist ein ganzheitliches, gebäudespezifisches Hygienekonzept.

Für Trinkwasseranlagen in Krankenhäusern gelten verschärfte Anforderungen. Entsprechend umfassend muss das Hygienemanagement von der Planung und Installation bis zur Beprobung aufgestellt sein.
© Foto: Viega
Für Trinkwasseranlagen in Krankenhäusern gelten verschärfte Anforderungen. Entsprechend umfassend muss das Hygienemanagement von der Planung und Installation bis zur Beprobung aufgestellt sein.

Das Vorkommen von Legionellen und Pseudomonas aeruginosa ist insbesondere in hydraulisch komplexen Trinkwasser-Installationen nicht eindeutig mit zentralen Probenahmen zu erfassen. Je verzweigter diese Anlagen konzipiert sind, desto umfangreicher muss die Beprobungsstrategie ausfallen, damit belastbare Ergebnisse gewonnen werden. Komplexität schafft damit Probleme. Als Konsequenz sind eine intelligente Auswahl der Steigestränge und deren zielführende Beprobung erforderlich, um die hygienische Situation für komplexe und weitverzweigte Trinkwassersysteme umfänglich und nachhaltig zu erfassen /1, 2/.

Notwendige hygienebewusste thermische Trennung schon bei der Installation: Warmwasser führende Rohrleitungen werden grundsätzlich über dem Kaltwasser-Anschluss verlegt, um ungewollten Wärmeübergang zu verhindern. © Foto: Viega
Notwendige hygienebewusste thermische Trennung schon bei der Installation: Warmwasser führende Rohrleitungen werden grundsätzlich über dem Kaltwasser-Anschluss verlegt, um ungewollten Wärmeübergang zu verhindern.
Schematischer Aufbau einer aus thermischer Sicht für den Erhalt der Trinkwassergüte optimalen Trinkwasser-Installation in einem Mehrfamilienhaus. © Foto: Viega
Schematischer Aufbau einer aus thermischer Sicht für den Erhalt der Trinkwassergüte optimalen Trinkwasser-Installation in einem Mehrfamilienhaus.

Problemorientierte Hygienekonzepte

Falls nicht alle Steigestränge einer Trinkwasseranlage zum Beispiel aufgrund der Größe beprobt werden, liegt die Verantwortung für dadurch übersehene Belastungen und deren gegebenenfalls schwerwiegenden Folgen beim Unternehmer oder sonstigen Inhaber (UsI). Daher soll in diesem Fall die Auswahl der aus hygienischer Sicht ungünstigsten Probenahmestellen (also auch Steigestränge) nur durch hygienisch-technisch kompetentes Personal mit nachgewiesener Qualifikation erfolgen. Generell gilt dabei, unabhängig von der Frage der beprobten Stränge: Die volle Funktion der (gesamten) Zirkulation ist durch die Anlageninspektion und -wartung sicherzustellen. Daher erscheint es angemessen, umfangreiche Stockwerksleitungen ab 3 Liter Wasserinhalt wie Steigestränge zu behandeln. Die Bewertung kurzer, zirkulationsbegleiteter Steigleitungen, die bis zu zwei Wohnungen versorgen und weniger als 3 Liter Wasser enthalten, erfolgt analog zu Stockwerksleitungen /3/.

Schlank dimensionieren

Eine wichtige Voraussetzung für den Hygieneerhalt in Trinkwasseranlagen sind kurze Installationsstrecken mit geringem Leitungsvolumen und regelmäßig genutzten Verbrauchern, die der Stagnation und somit einer Kontamination entgegenwirken. Um eine Dimensionierung ohne hygienekritische „Vorratshaltung“ zu erreichen, sollte die Auslegung der Trinkwasseranlage in Abstimmung mit dem Bauherrn dezidiert bedarfsgerecht erfolgen. Aufgrund der sich daraus ergebenden, schlank bemessenen Trinkwasserleitungen erhöht sich zwangsläufig die Durchströmungsgeschwindigkeit, was – als willkommener Nebeneffekt – auf jeden Fall eine bessere Beherrschung des vorhandenen Biofilms zur Folge hat. Wahrscheinlich kann sogar von einer geringeren Stärke des anhaftenden Biofilms im Rohrleitungssystem ausgegangen werden – in jedem Fall wird ein positiver Effekt auf den Erhalt der Trinkwassergüte erreicht.

Rohrleitungssysteme mit geringeren Druckverlusten ermöglichen zusätzlich eine kleinere Auslegung der Nennweiten. Das entspricht einer Vorgabe aus der DIN 1988-200: Die Planung und Ausführung einer Trinkwasser-Installation muss auch eine sparsame Wasserverwendung zum Ziel haben /4/. Außerdem begünstigt ein reduziertes Rohrleitungsvolumen wiederum den regelmäßigen Wasseraustausch – ein trinkwasserhygienisch optimaler Zirkelschluss…

Inliner-Installationen, bei denen PWH-C innerhalb der „Zuleitung“ rückgeführt wird, sorgen für signifikant niedrigere Energieverluste, also auch für eine deutlich geringere Erwärmung der Umgebung. Stichwort: Wärmeübergang auf Kaltwasserführende Trinkwasser-Installationen in Schächten mit Gemischtbelegung. © Foto: Viega
Inliner-Installationen, bei denen PWH-C innerhalb der „Zuleitung“ rückgeführt wird, sorgen für signifikant niedrigere Energieverluste, also auch für eine deutlich geringere Erwärmung der Umgebung. Stichwort: Wärmeübergang auf Kaltwasserführende Trinkwasser-Installationen in Schächten mit Gemischtbelegung.

 

Schlank dimensionierte, durchgeschliffene innenliegende Ringleitungen oder Reihenleitungen sind ein entscheidender planerischer Beitrag zum Erhalt der Trinkwassergüte. © Foto: Viega
Schlank dimensionierte, durchgeschliffene innenliegende Ringleitungen oder Reihenleitungen sind ein entscheidender planerischer Beitrag zum Erhalt der Trinkwassergüte.

Raumbuch als Basis

Grundlage einer solchen Planung ist das mit allen Beteiligten (Bauherr, Architekt, Planer der Trinkwasser-Installation usw.) abgestimmte, detaillierte Raumbuch (siehe auch VDI 6028, Blatt 1) mit schriftlich festgehaltenen Nutzungsbeschreibungen der einzelnen Räume sowie dem erforderlichen Umfang der Trinkwasser-Installation unter besonderer Berücksichtigung der Bedarfsermittlung. Betriebsanweisungen, Instandhaltungs- und Hygienepläne dazu sind bereits ab der Phase der Ausführungsplanung zu erstellen /5/.

Die Rohrdurchmesser sind nach DIN 1988-300 zu berechnen. Die zu erwartenden Gleichzeitigkeiten der Trinkwasserentnahme werden in Abhängigkeit von den Angaben im Raumbuch, also von der definierten Art der zu erwartenden Nutzung, ermittelt. Dabei sollten Planer nach Möglichkeit aktuelle Erfahrungswerte aus vergleichbaren Objekten als belastbare Rechenbasis heranziehen.

Welche positive Resonanz dieser Planungsansatz auf den Hygieneerhalt hat, zeigt exemplarisch der Neubau eines Gebäudetrakts des Allgemeinen Krankenhaus Celle /6/: Statt von den üblichen Pauschalwerten für die zeitgleiche Nutzung von Zapfstellen auszugehen, setzte der TGA-Planer die anzunehmenden Gleichzeitigkeiten herab. Denn gerade in Zimmern mit schwer erkrankten Patienten ist die Annahme unrealistisch, dass Waschtisch, Dusche und WC annähernd gleichzeitig genutzt werden – und das auch noch regelmäßig. In Abstimmung mit der Krankenhausleitung wurde stattdessen ein empirisch belegter Durchschnittswert zu Grunde gelegt. So musste eine Rohrnennweite von DN 40 nur noch für die Steigestränge vorgesehen werden. Die abgehenden Verteilungen hingegen sind für jeweils 45 Bäder ausreichend in DN 32 ausgeführt, absteigend auf DN 15 für die Anbindeleitungen. In der Summe ist dadurch das Trinkwasservolumen signifikant geringer als bei konventioneller Auslegung. Damit sinkt gleichzeitig das Stagnationsrisiko, weil im Normalbetrieb überall die notwendige Wasserdynamik gegeben ist.

Über das Raumbuch und in enger Abstimmung mit dem Bauherrn kann bedarfsgerecht der Ansatz der Gleichzeitigkeit reduziert werden, um das Volumen einer Trinkwasseranlage generell zu optimieren. © Foto: Viega
Über das Raumbuch und in enger Abstimmung mit dem Bauherrn kann bedarfsgerecht der Ansatz der Gleichzeitigkeit reduziert werden, um das Volumen einer Trinkwasseranlage generell zu optimieren.

Bestimmungsgemäßer Betrieb zwingend

In der Betriebsphase ist von Anfang an ein fehlender Wasseraustausch in nicht oder nicht hinreichend genutzten Trinkwasserleitungen unbedingt zu vermeiden. Ansonsten besteht durch den fehlenden Wasseraustausch die erhöhte Gefahr einer mikrobiellen Verunreinigung. Planungsziel der Auslegung muss sein, dass an jeder Stelle der Trinkwasser-Installation ein vollständiger Wasseraustausch durch Entnahme innerhalb von 72 Stunden, also spätestens alle drei Tage, stattfindet. Ein fehlender Wasseraustausch an einer Entnahmestelle von mehr als 72 Stunden Dauer gilt ansonsten als Betriebsunterbrechung /5/. An den weitest entfernten Zapfstellen sind daher Spülstationen vorgesehen, die bei Nutzungsunterbrechungen den geforderten Wasseraustausch sicherstellen. Die maximal zulässige Zeit ohne Wasserentnahme beträgt 72 Stunden. Die Spülmenge entspricht dabei dem Rohrleitungsvolumen, das von Stagnation betroffen ist. Ein unnötig hoher Wasseraustausch, der im Laufe des Lebenszyklus einer Anlage viel Geld kosten würde, ist damit vermieden. Genauso wie undefinierte manuelle Spülungen, die außerordentlich hohe Betriebskosten verursachen würden.

 

Zentraler Bestandteil des Trinkwasser-Hygienekonzeptes des Allgemeinen Krankenhaus Celle: die hoch komplexe Trinkwasser-Installation in sanitärtechnischen „Funktionseinheiten“ zerlegen und durch realistische Gleichzeitigkeiten „schlanker“ auslegen /6/. © Foto: Viega
Zentraler Bestandteil des Trinkwasser-Hygienekonzeptes des Allgemeinen Krankenhaus Celle: die hoch komplexe Trinkwasser-Installation in sanitärtechnischen „Funktionseinheiten“ zerlegen und durch realistische Gleichzeitigkeiten „schlanker“ auslegen /6/.

In komplexen Sanitäranlagen mit zu erwartender Nutzungsunterbrechung sorgen Viega Spülstationen mit Hygiene + Funktion für den Aufrechterhalt des bestimmungsgemäßen Betriebs: Werden Nutzungsunterbrechungen entweder über eine definierte Temperaturveränderung des Wassers oder Überschreiten entsprechender Zeitintervalle erkannt, erfolgt automatisch eine Spülung mit genau der Wassermenge, die dem Volumen des von Stagnation bedrohten Rohrleitungsabschnitts entspricht. © Foto: Viega
In komplexen Sanitäranlagen mit zu erwartender Nutzungsunterbrechung sorgen Viega Spülstationen mit Hygiene + Funktion für den Aufrechterhalt des bestimmungsgemäßen Betriebs: Werden Nutzungsunterbrechungen entweder über eine definierte Temperaturveränderung des Wassers oder Überschreiten entsprechender Zeitintervalle erkannt, erfolgt automatisch eine Spülung mit genau der Wassermenge, die dem Volumen des von Stagnation bedrohten Rohrleitungsabschnitts entspricht.

Risiko: Fremderwärmung von PWC

Das Zeitintervall ist also ein wesentlicher Indikator für die hygienischen Verhältnisse in einer Trinkwasseranlage. Ein zweiter, ebenso aussagekräftiger ist die in den Rohrleitungsnetzen warm/kalt (PWH/PWC) herrschende Temperatur.

  • Im gesamten Warmwassersystem hat das Temperaturniveau über 55 °C zu liegen /5/.

  • Im gesamten Kaltwassersystem darf das Temperaturniveau 25 °C nicht überschreiten, von Hygienikern empfohlen ist ein oberer Richtwert von 20 °C /5/.


Entsprechen die gemessenen Temperaturen nicht diesen Grenzwerten, ist von einer hygienekritischen thermischen Belastung des Trinkwassers auszugehen. Aufgrund des damit verbundenen möglichen Gesundheitsrisikos ist hierbei die Wiederherstellung der erforderlichen Temperaturen im Betrieb notwendig. Dies kann unter anderem durch erhöhte Wasserwechsel, den hydraulischen Abgleich usw. erreicht werden /7/.

Darauf vermehrt den Fokus zu richten ist insofern wichtig, weil heute typische Bau- und Installationsweisen häufig Risiken für die Trinkwasserhygiene in puncto Temperatureinhaltung bergen. Ein Beispiel dafür ist die Leitungsführung in abgehängten Decken. Denn hier werden auch andere wärmeführende Medienleitungen verlegt. Hinzu kommen häufig Einbaustrahler in den Deckenpaneelen. So entstehen hohe Wärmelasten in den Hohlräumen. Diese Wärme geht dann – durch die vorgeschriebenen Dämmschichtdicken der Rohrleitungen zeitlich nur etwas verzögert ‒ auf das Trinkwasser kalt über.

Auch die Bauräume von Trockenbauwänden sind prädestiniert für den ungewollten Wärmeübergang von Warmwasser führenden Rohrleitungen auf die Kaltwasser-Installationen. Daher sind Kaltwasser führende Leitungen beispielsweise auch grundsätzlich unter warm gehenden zu verlegen.

Noch günstiger ist allerdings eine generelle Trennung der Installationen warm/kalt. Dies beginnt bei einer Führung der Steigestränge in getrennten Schächten. Kaltwasser-Installationen eignen sich dabei zum Beispiel für die Kombination mit Abwasser führenden Installationen, Warmwasser-Installationen hingegen sollten davon strikt getrennt werden; sie können aber problemlos zusammen mit den Vor- und Rücklaufleitungen von Heizungssträngen in einem Schacht geführt werden.

Bei Verteilleitungen auf der Etage ist eine thermische Trennung von kalt- und warmgehenden Rohrleitungen ähnlich einfach möglich: Die Kaltwasser-Verteilleitungen werden dabei wie gewohnt in der Vorwand installiert, die Warmwasser führenden Installationen hingegen aus der (abgehängten) Decke von oben an die Entnahmearmatur. Dann unterstützten mögliche thermische Lasten in der Decke sogar die Temperaturhaltung von PWH/PWH-C.

Selbst in den Entnahmearmaturen können aber bei falscher Installation hygienische Risiken für die Trinkwassergüte entstehen: Die kontinuierlich mit ca. 60 °C durchströmte Doppelwandscheibe erzeugt über die Armatur einen massiven Wärmeübertrag auf die „stehende“ Kaltwasser-Seite. So ergeben sich dort nach kurzen Stagnationszeiten schnell Temperaturen von mehr als 30 °C, die Verkeimungen begünstigen /8/.

 

Unterschätztes Risiko: Durch die dauerhaft über die PWH-Zirkulation durchströmte Wandscheibe erwärmt sich die Entnahmearmatur, es kommt im Kaltwasser-Bereich zu hygienekritischen Temperaturen /8/. © Foto: Viega
Unterschätztes Risiko: Durch die dauerhaft über die PWH-Zirkulation durchströmte Wandscheibe erwärmt sich die Entnahmearmatur, es kommt im Kaltwasser-Bereich zu hygienekritischen Temperaturen /8/.

Ganzheitliches Hygienekonzept – einfache Lösungen

Der Zielkonflikt einer komfortablen Trink(warm)wasserversorgung bei gleichzeitig denkbaren Risiken der Fremderwärmung von PWC lässt sich aber vergleichsweise einfach auflösen: Die Abbildung der Nutzungseinheit zeigt eine sinnvolle Verteilstruktur des Trinkwassers kalt (PWC) und Trinkwasser warm (PWH), bei der bereits bei der Schachtbelegung auf eine Reduzierung des Wärmeeintrags auf die Leitung für Trinkwasser kalt (PWC) geachtet wurde.

Grundsätzlich sind aber auch dann alle Rohrleitungen, mit Ausnahme der Stockwerks- und Einzelzuleitungen in der Vorwandinstallation einer Nutzungseinheit, zu dämmen. Rohrleitungen für Trinkwasser warm (PWH) und für die Zirkulation von Trinkwasser warm (PWH-C) erhalten eine 100-Prozent-Dämmung gemäß Energie-Einsparverordnung (EnEV), um Wärmeverluste und eine Erwärmung des Schachts zu verhindern. Die Trinkwasserleitung kalt erhält eine 100-Prozent-Dämmung, um eine Fremderwärmung durch umgebende Warmwasserleitungen zu minimieren.

Eine bessere Möglichkeit, die Schachttemperatur im warmen Bereich des gemeinsamen Schachtes zu reduzieren, ist die Verwendung einer innenliegenden Zirkulation für Trinkwasser warm (PWH-C). Eine Ausbildung der Leitungen der Zirkulation des Trinkwassers warm (PWH-C) als Inliner (DVGW-Zertifizierung) ist im Steigestrang in den Dimensionen DN 25 und DN 32 sinnvoll, um die Schachtdimension zu reduzieren und geringere Wärmeverluste über die Oberfläche nur einer Leitung zu haben. Dabei erhöht sich der Anteil der nutzbaren Energie.

Zum Schutz des Trinkwassers kalt vor Erwärmung wird die Verlegung von Steigleitungen der kalt- und warmgehenden Leitungen in separaten Schächten dargestellt. In einem Mehrfamilienhaus (Bild 3) wird das Trinkwasser kalt beispielsweise im Schacht entlang der Abwasserfallleitung verlegt. Für das Trinkwasser warm wird der Schacht mit den Heizungsleitungen genutzt.

Um ungewollten Wärmeübergang in der Etagenverteilung zu verhindern, werden PWH-Installationen grundsätzlich oberhalb von PWC-Rohrleitungen geführt. Ein Hauptverbraucher mit automatischer Spüleinrichtung am Ende der Verteilleitung unterstützt durch Aufrechterhaltung des bestimmungsgemäßen Betriebs zusätzlich die hygienegerechte Temperaturhaltung.

Stockwerks- und Einzelzuleitungen sind in der Vorwandinstallation ungedämmt zu verlegen. Hierdurch wird eine möglichst rasche Abkühlung stehenden Trinkwassers warm auf Raumtemperatur (ca. 20 °C) durch den hygienekritischen Temperaturbereich zwischen 50 °C und 25 °C ermöglicht.

Unter diesen Gesichtspunkten ist gemäß VDI/DVGW-Richtlinie 6023-1 die „regelmäßige Kontrolle auf Funktion sowie die Durchführung der erforderlichen Instandhaltungsmaßnahmen für den betriebssicheren Zustand“ der Trinkwasseranlage „unter Einhaltung der zur Planung und Errichtung zugrunde gelegten Betriebsbedingungen (Nutzungshäufigkeiten, Entnahmemengen)“ eine zentrale Voraussetzung für den Erhalt der Trinkwassergüte. Die Richtlinie zeigt unter Punkt 7.2 zugleich einen Lösungsweg auf, wenn mit Nutzungsunterbrechungen, aber auch mit kritischen Temperaturabweichungen zu rechnen ist: Danach kann der bestimmungsgemäße Betrieb „gegebenenfalls durch simulierte Entnahme (manuelles oder automatisiertes Spülen)“ hergestellt werden.

Fazit

Die Ursachen für die Beeinträchtigung der Trinkwasserhygiene sind gerade in komplexen Trinkwasseranlagen in aller Regel vielschichtig – und lassen sich durch eine konventionelle Beprobungsstrategie ohne Beachtung der Anlagenspezifika auch nicht so einfach bestimmen. Zur Beurteilung der hygienischen Qualität einer Trinkwasseranlage ist daher eine ganzheitliche Betrachtung zwingend notwendig, bei der insbesondere weitverzweigten Rohrleitungssystemen und ihren fließweg-technischen Eigenheiten große Aufmerksamkeit zu widmen ist /2/.

Die bedarfsgerechte, „schlanke“ Rohrleitungsdimensionierung auf der Grundlage eines Raumbuchs ist dabei ebenso zwingender Bestandteil wie die Aufrechterhaltung des bestimmungsgemäßen Betriebs oder die standardisierte Wartung aller hygienerelevanten Installationskomponenten.

Komplettiert wird ein ganzheitliches, gebäudespezifisches Hygienekonzept schließlich neben der anlagenspezifischen Beprobung und Absicherung von Einzelentnahmestellen durch eine intelligente Kombination von automatischen Spültechniken der Haupt- und Einzelzuleitungen in einer Trinkwasser-Installation.

Literatur:

  1. Schauer, C.: Probenahmestrategie zur Identifizierung von Kontaminationsquellen – Legionellenbelastung höher als vermutet. In: TGA-Fachplaner 8/2017, S. 16-20
  2. Köhler, H.: Regelkreise sind wie Steigstränge zu behandeln - „Standard-Beprobung führt bei komplexen Trinkwasser-Installationen nicht zu belastbaren Ergebnissen!“. In: SBZ 8/2017
  3. Bayerisches Landesamt für Gesundheit und Lebensmittelsicherheit; www.lgl.bayern.de
  4. Vgl. DIN EN 806-2 bzw. DIN 1988-200 „Planung“
  5. VDI/DVGW 6023: Hygiene in Trinkwasser-Installationen – Anforderung an Planung, Ausführung, Betrieb und Instandhaltung, 04/2013
  6. Planerische Untergliederung in Funktionseinheiten – Trinkwasseranlage im Krankenhaus-Neubau wurde bis ins Detail hygieneoptimiert. In: IKZ Fachplaner, Juli 2017, S. 2-6
  7. DVGW-Arbeitsblatt W 556: Hygienisch-mikrobielle Auffälligkeiten in Trinkwasser-Installationen; Methodik und Maßnahmen zu deren Behebung, 12/2015
  8. Schulte, W.: Moderne Bautechnik – Risiken für die Trinkwassergüte. In: IKZ Sonderheft Trinkwasserhygiene 2017, S. 14-21
  9. Schauer, C.: Moderne Sanierungsmaßnahmen zur Wiederherstellung der Trinkwasserqualität – Teil 1. In: KTM Krankenhaus Technik Management, S. 43-46, 7-8/2014; Teil 2, KTM, S. 45-48, 9/2014
  10. Köhler, H.: Schleifen sind nicht immer „chic“. In: SBZ 13/2014, S. 40-43



Ein Beitrag von Dr. Christian Schauer.

Viega Holding GmbH & Co. KG

www.viega.de


Fachartikel aus wwt wasserwirtschaft wassertechnik Nr. 3/2019


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