Alles eine Frage der Zeit

Oftmals ist es eine mangelhafte Grundrissplanung, die die Frage nach den zulässigen Ausstoßzeiten aufwirft. Abgelegene Küchenzapfstellen beispielsweise sind ein häufiger Streitpunkt zwischen Auftraggeber und Ins­tallateur. Im Einfamilienhaus kann man die Zirkulationsleitung bis zur entferntesten Zapfstelle führen. Im Etagenwohnungsbau ist dies nicht möglich, da die Zirkulationsleitung vor den Stockwerkswasserzählern enden muss. Es bleibt oft nur die Möglichkeit, einen zusätzlichen Steigstrang zu installieren – mit den entsprechenden Mehrkosten.
Bis zum Jahre 2004 gab es, solange das Wasservolumen der Zuleitungen weniger als drei Liter betrug, aus technischer Sicht keine Notwendigkeit für den Einbau einer Zirkulationsleitung oder einer Rohrbegleitheizung. Bei Ein- und Zweifamilienhäusern wurde selbst diese Forderung nicht erhoben. Es oblag in diesen Fällen der Entscheidung des Bauherr aus Komfortgründen eine Zirkulationsleitung oder eine Rohrbegleitheizung einzubauen bzw. darauf zu verzichten. Diese aus hygienischen Gründen erstellte „3-Liter-Regel“ ist heute allgemein anerkannt und kann in jedem Fall auch als Obergrenze dessen gesehen werden, was aus Komfortgründen akzeptabel ist. Es liegt aber auf der Hand, dass es einem Nutzer nicht immer zugemutet werden kann, an einer Zapfstelle erst drei Liter oder mehr ablaufen zu lassen, bevor warmes Wasser zur Verfügung steht. Aus diesem Grunde gibt es zu diesem Thema vielfältige Gerichtsentscheidungen, meist aus dem Mietrecht. Bekanntheit erlangt hat ein Urteil, das das Amtsgericht Schöneberg am 29. 4. 96 gefällt hat. Danach hat der Vermieter dafür zu sorgen, dass dem Mieter fließend Warmwasser in der Küche und im Bad spätestens nach 10 Sekunden mit einer Temperatur von 45 °C zur Verfügung steht. Inzwischen gibt es weitere Urteile zu diesem Streitthema (sie­he Kasten).

Gerichtsurteile
Auf der Suche nach Gerichtsurteilen findet man im Internet eine Vielzahl von Quellen und Entscheidungen. Nachfolgend eine Auswahl:
• Wenn die Warmwassertemperatur beim Duschen /Baden um 13 °C schwankt, ist eine Mietminderung von 13 % gerechtfertigt (AG Charlottenburg Az 204 C 349/02).
• Die Solltemperatur des Warmwassers - hier nach dem Mietvertrag 40 °C - muss nach spätestens 10 - 15 Sekunden erreicht sein. Die Warmwassermenge darf an der Küchenarmatur 0,1 l und an der Badewannenarmatur 0,15 l Wasser pro Sekunde nicht unterschreiten (LG Berlin, Urteil vom 12. November 1991, Az: 64 S 99/91).
• Wenn Warmwasser erst nach dem Ablaufenlassen bzw dem Vorlauf von 70 l Wasser 37 °C warm wird, ist eine Minderung von 5 % berechtigt (LG Berlin 64. Zivilkammer, Urteil vom 28. August 2001, Az: 64 S 108/01 NZM 2002, 143).
•  Eine Temperatur von 55 °C für das Warmwasser muss kurzfristig erreicht werden können, spätestens nach Ablaufen von 3 l Wasser. Werden 15 l Wasser dazu benötigt, ist eine Mietminderung von 3,5 % gerechtfertigt (LG Berlin 67 S 26/07).
• Grundsätzlich muss ohne zeitlichen Vorlauf Warmwasser 40 °C warm werden (LG Berlin 64 S 266/97; LG Hamburg 7 S 66/78). Wird die Mindesttemperatur erst nach Ablaufen von 20 l Wasser erreicht, rechtfertigt das eine Mietminderung von 5 % (AG Charlottenburg 211 C 70/06).

Bild 1: Charakteristischer Temperaturverlauf eines Warmwasserzapfvorgangs.

VDI Richtlinie, Schweizer Norm, Europäische Norm, Literatur
• In der im Oktober 2004 erschienenen Richtlinie VDI 6003 „Trinkwasser­erwärmungsanlagen – Komfortkriterien und Anforderungsstufen für Planung, Bewertung und Einsatz“ werden für unterschiedliche Entnahmearmaturen unterschiedliche Maximalzeiten bis zum Erreichen der Nutztemperatur angegeben, zusätzlich noch nach Komfortkriterien (Anforderungsstufen) aufgeteilt.
• In der bereits 1991 erschienenen Schweizer Norm SIA 385/3 „Warmwasserversorgungen für Trinkwasser in Gebäuden“ werden 10 Sekunden als Richtwert für Waschtisch, Bidet und Duschanlage und 7 Sekunden als Richtwert für den Spültisch angegeben. Nach der schweizer Norm ist damit die Zeit vom Öffnen der Ausflussarmatur bis zum Ausfluss des Warmwassers in der gewünschten Temperatur gemeint.
• In der im Juni 2005 erschienenen DIN EN 806-2 „Technische Regeln für Trinkwasser-Installationen - Teil 2: Planung“ heißt es, dass 30 Sekunden nach dem vollen Öffnen einer Entnahmestelle die Wassertemperatur bei Kaltwasserstellen 25 °C nicht übersteigen sollte. Bei Warmwasserentnahmestellen sollte sie nicht weniger als 60 °C betragen.
• Im 1989 erschienen Beuth-Kommentar zur DIN 1988 findet sich die Auffassung, dass dem Verbraucher bei erwärmtem Trinkwasser Ausstoßzeiten bis zu 20 Sekunden durchaus zuzumuten sind.
• In dem Standardwerk „Sanitärtechnik“ von Hugo Feurich werden in der 8. Ausgabe (Ausgabe 1999) differenzierte Richtwerte für verschiedene Zapfstellen angegeben.

Bild 2: Temperaturverlauf eines Warmwasserzapfvorganges mit langer Ausstoßzeit.

Kein einheitliches Bild
Zusammen mit den bereits erwähnten Gerichtsentscheidungen hat es der SHK-Fachmann mit einer Fülle von Aussagen zu tun, die sich aber leider nicht zu einem einheitlichen Bild zusammenfügen. Nachfolgend stellt der Verfasser seine eigenen Überlegungen vor.
Bild 1 zeigt einen typischen Temperaturverlauf eines Warmwasserzapfvorganges nach einer längeren Stagnationszeit. Zunächst fließt das in den Rohrleitungen auf Raumtemperatur abgekühlte Wasser aus. Anschließend strömt zwar schon „Warmwasser“ nach, dieses erwärmt jedoch auf seinem Fließweg zunächst die kalten Rohrleitungen und steht daher nicht schlagartig mit voller Temperatur zur Verfügung. Vielmehr steigt die Temperatur in Form einer für einen Erwärmungsvorgang typischen exponentiellen Kurve an. Die Endtemperatur an der Zapfstelle (Speichertemperatur) wird in der Theorie dann nach und nach erreicht. In der Praxis wird dieser Vorgang aber häufig durch Temperaturschwankungen aus unterschiedlichen baulichen Gegebenheiten (z. B. Fehlstellen in der Wärmedämmung) entlang des Fließweges überlagert.
Ausgehend von diesem charakteristischen Verlauf definiert der Verfasser nun die folgenden Begriffe.
• Ausstoßzeit: die Zeit, die das in den Rohrleitungen stagnierende und auf Raumtemperatur abgekühlte Wasservolumen zum Ausfließen benötigt.
• Wartezeit (50 °C): die Zeit, die benötigt wird, bis Warmwasser mit der entsprechenden Temperatur (hier 50 °C) ausfließt.
• Erwärmungsphase (50 °C): die Zeit zwischen Ausstoßzeit und Wartezeit, jeweils bezogen auf die angegebene Temperatur.

Die Ausstoßzeit hängt von folgenden Faktoren ab:
• Länge der Rohrleitung,
• Innendurchmesser der Rohrleitung,
• Wasserdurchsatz der Entnahmearmatur,
• Öffnungsgrad der Absperreinrichtungen (Unterputzventile, Eckregulierventile),
• Verschmutzungsgrad von Schmutzsieben, Strahlreglern usw.,
• Einbau von Durchflussbegrenzern (insbesondere in Duschköpfen),
• Druckverhältnisse in der Anlage zum Zeitpunkt des Zapfvorgangs.

In der Praxis finden sich Erwärmungsphasen mit weniger als 5 Sekunden und mit mehr als 20 Sekunden. Bei der in Bild 1 dargestellten Situation beträgt das Verhältnis zwischen Ausstoßzeit und Erwärmungsphase (50 °C) etwa 1 : 1. Selbst bei einer Anlage mit einer langen Ausstoßzeit (Bild 2) beträgt das Verhältnis zwischen Ausstoßzeit und Erwärmungsphase (50 °C) noch etwa 2 : 1.
Je kürzer die Ausstoßzeit ist, desto größer wird der Anteil der Erwärmungsphase an der Wartezeit (Bild 3). Wird also die Erwärmungsphase als Bewertungskriterium herangezogen, muss diese auch bei der Planung der Anlage entsprechend berücksichtigt werden.

Bild 3: Temperaturverlauf eines Warmwasserzapfvorganges mit kurzer Ausstoßzeit.

Fehlende wissenschaftliche Grundlagen
Dem Verfasser sind keine wissenschaftlichen Arbeiten bekannt, die sich mit den geschilderten Phänomenen befassen. In der Schweiz wurde das Warmwasserzapfungsverhalten zwar näher analysiert und ausgewertet [1]. Dabei ging es jedoch um die Frage wo, wann und warum Energieverluste auftreten und welche Einsparpotenziale vorhanden sind. Die physikalischen Vorgänge des Zapfvorgangs selbst blieben unbeleuchtet. Ohne Kenntnis dieser Vorgänge lassen sich jedoch in der Planungs- und Ausführungsphase keine gesicherten Aussagen über die später zu erwartenden Wartezeiten treffen. Eine strukturierte Aufarbeitung des Themas ist jedoch keine einfache Aufgabe, wenn man sich überlegt welche Randbedingungen zu berücksichtigen sind.
Die Wartezeit wird zusätzlich noch durch folgende Faktoren beeinflusst:
• Spezifische Wärmeleit- und Wärmespeicherfähigkeit der Rohrleitung (z. B. Art des Werkstoffs),
• Masse der Rohrleitung (z. B. Dicke der Rohrwandung),
• Güte der vorhandenen Dämmung (z. B. Qualität, Dämmstärke, Zustand),
• Temperatur der Gebäudebauteile, in denen die Rohrleitung verläuft,
• Temperatur und Güte der Dämmung von parallel verlaufenden Rohrleitungen,
• Temperatur des Trinkwasserspeichers („Endtemperatur“),
• Funktionsfähigkeit einer evtl. vorhandenen Zirkulationsleitung (Pumpenleis­tung, hydraulischer Abgleich usw.),
• Funktionsfähigkeit und Temperatureinstellung eines evtl. vorhandenen Temperaturhaltebandes.

Wartezeit im Fokus
Es ist einleuchtend, dass der Endverbraucher die Wartezeit im Blick hat. Die Regelwerke VDI 6003 sowie DIN EN 806 stellen ebenfalls auf diese ab. Doch solange die wissenschaftlichen Grundlagen zu diesem Themenkreis fehlen, können die geforderten Wartezeiten bei der Planung und Errichtung einer Trinkwasseranlage nicht verlässlich eingehalten werden. So wurde bei einer Küchenspüle eine Wartezeit (50 °C) von 24 Sekunden gemessen, obwohl das in den Rohrleitungen stagnierende Wasservolumen bereits nach 3 Sekunden ausgeflossen war (Bild 3).
Anders verhält es sich mit den Ausstoßzeiten. Diese können, zumindest bei Neuanlagen, mit einem gewissen Genauigkeitsgrad berechnet werden. Die Verfasser der VDI 6003 sind daher gefordert, eine ausreichend genaue Berechnungsmethode vorzustellen und ihr Regelwerk dann von Wartezeiten auf praktikable Ausstoßzeiten umzustellen.

Anpassungen der Anforderungen
Bei der Festlegung der Ausstoßzeiten müssen die Eigenheiten der einzelnen Zapfstellen berücksichtigt werden. Küchenspülen und Waschtische sind besonders kritisch zu betrachten, da dort über den Tag verteilt immer wieder kleine Mengen warmes Wasser gezapft werden. Eine Dusche wird üblicherweise nur ein- bis zweimal pro Tag benutzt, sodass hier nach Ansicht des Verfassers längere Ausstoßzeiten toleriert werden können. Beim Füllen einer Badewanne spielt die Zeitdauer, bis erstmalig warmes Wasser kommt, so gut wie gar keine Rolle, wohl aber die Geschwindigkeit, mit der die Rohrleitungen anschließend wieder abkühlen. Letztendlich wird jedoch jeder Nutzer die physikalisch unvermeidlichen Wartezeiten subjektiv und individuell bewerten.
Zu einem ähnlichen Ergebnis wie die pragmatischen Überlegungen des Verfassers gelangt eine Studie der Stadt Zürich [2]. Demnach kommt es an einem Waschtisch im Mittel zu 6 bis 10 Zapfvorgängen und an einer Küchenspüle zu 9 bis 11 Zapfvorgängen pro Tag. An einer Dusche oder einer Badewanne kommt es jedoch im Mittel nur zu zwei Zapfvorgängen pro Tag.
Schließlich muss auch diskutiert werden, ob man die derzeit in der Anforderungsstufe II der VDI 6003 vorgeschlagenen Zeiten einem Bauherrn tatsächlich zumuten will, oder ob nicht wirtschaftliche und energetische Gesichtspunkte bei der Auslegung der Anlagen stärker gewichtet werden müssen.

Anerkannte Regel der Technik
Unter Ziffer 2.2 der VDI 6003 heißt es: „Je nach Nutzeranspruch sind systembedingte Eigenheiten bezüglich der angeführten Komfortkriterien hinnehmbar. In den Tabellen (im Anhang als PDF) sind den Komfortkriterien drei Anforderungsstufen zugeordnet, die nicht im traditionellen Sinn als „niedriger“, „mittlerer“ und „hoher“ Komfort zu verstehen sind. Sie sollen vielmehr das Spektrum unterschiedlicher Nutzeransprüche und die daraus resultierenden Systemanforderungen wiedergeben. In diesem Sinn sind die in den Tabellen angeführten Zahlenwerte als Richtgrößen anzusehen, die bei Bedarf werkvertraglich vereinbart werden können.“
Die VDI 6003 erhebt also von sich aus nicht den Anspruch, eine anerkannte Regel der Technik zu sein. Sie versteht sich vielmehr als Katalog, aus dem man entsprechende werkvertragliche Regeln auswählen kann, oder auch nicht. Da derzeit immer noch keine wissenschaftlichen Grundlagen publiziert wurden, um die in der VDI 6003 genannten maximalen Zeiten bis zum Erreichen der Nutztemperatur an den Zapfstellen sicher einhalten zu können, kann die werkvertragliche Vereinbarung der VDI 6003 nach Einschätzung des Autors nicht empfohlen werden.

Literatur:
[1] Simulation Warmwassersysteme, M. Real et al, BFE-Forschungsprojekt 1999, EDMZ Bern, Nr. 805.320 d
[2] Auswertungen und Analyse von Messungen an Warmwasser-Zapfstellen, Zürcher Energieberatung, ARENA Zürich, 1999

Autor: Matthias Hofmann, öffentlich bestellter und vereidigter Sachverständiger für Sanitärtechnik und das Gas- und Wasserinstallationshandwerk.

www.svmh.de

Nachgefragt

IKZ-HAUSTECHNIK: Lange Wartezeiten, bis endlich warmes Wasser kommt. Die Thematik ist nicht neu und beschäftigt die Gerichte schon seit Jahren. Gleiches gilt für ihre Überlegungen, die der Fachwelt schon seit Langem bekannt sind. Impulse von außen sollte es also genug geben. Trotzdem tut sich auf dem Gebiet wenig. Wissenschaftliche Grundlagen – Fehlanzeige. Woran liegt das?
Hofmann: Nach meiner Einschätzung ist es einfach kein Thema, mit dem sich Geld verdienen lässt. Und für Grundlagenarbeit ist in der Branche kein bzw. zu wenig Geld vorhanden. An der FH-Münster ist das Thema derzeit allerdings Gegenstand einer Bachelorarbeit, die bis Februar 2011 fertiggestellt sein soll. Vielleicht ergeben sich da neue Erkenntnisse.

IKZ-HAUSTECHNIK: Sie arbeiten als öffentlich bestellter und vereidigter Sachverständiger im SHK-Gewerk. Wie häufig wird die Problematik an Sie herangetragen? Und welche Fehler kristallisieren sich dabei am häufigsten heraus?
Hofmann: Der häufigste Fehler besteht darin, dass sich der Planer bzw. Installateur nicht in die Rolle des Endkunden hineindenkt, ja dieses Thema überhaupt nicht im Hinterkopf hat. Da werden lange Zuleitungen geplant bzw. gebaut, ohne dass jemand darüber nachdenkt, wie die Zapfstelle anschließend genutzt wird. Ein weiteres Problemfeld sind fehlende oder nicht ausreichende Dämmungen.

IKZ-HAUSTECHNIK: Die VDI 6003 erhebt von sich aus nicht den Anspruch, eine anerkannte Regel der Technik zu sein, sagen Sie. Trinkwasseranlagen müssen aber nach eben diesen anerkannten Regeln der Technik erstellt werden. An welchen Normen oder Richtlinien sollen sich Planer und Anwender bei offensichtlich kritischen Installationsgegebenheiten orientieren?
Hofmann: Nach meiner derzeitigen Einschätzung muss der Weg in Richtung Mengenabschätzung gehen. Bereits aus der Hygienediskussion heraus muss die Menge Wasser berechnet werden, die nicht mehr in die Zirkulation bzw. Begleitheizung eingebunden ist. Dieser Rechenschritt erfolgt also sowieso. Warum dann nicht einfach an dieser Stelle weitermachen?

IKZ-HAUSTECHNIK: Wären nicht individuelle Vereinbarungen ein sinnvolles Instrument, um Ärger mit dem Auftraggeber von vornherein zu vermeiden?
Hofmann: Bei vertraglichen Vereinbarungen müssten Sie dem Endkunden konkrete Messwerte garantieren. Das halte ich für schwierig, da zu viele Randbedingungen beachtet werden müssten. In einem technischen Regelwerk hingegen kann das rechnerische Leitungsvolumen als zweckmäßige Kenngröße herangezogen werden.

IKZ-HAUSTECHNIK: Gibt es kostenlose Software-Tools, die eine Aussage zur erwartenden Wartezeit bei unterschiedlichen Installationssituationen wie Aufputz, Unterputz, gut/schlecht gedämmt und dem Rohrwerkstoff erlauben?
Hofmann: Diesbezüglich habe ich keinen Marktüberblick. Aber ich gehe davon aus, dass ein gutes Rechenprogramm die 3-Liter-Regel sowieso überprüft. Der berechnete Wert wäre somit nur anzuzeigen. Für eine Einstufung dieses Wertes fehlt derzeit allerdings noch eine objektive Vergleichstabelle. Trotzdem können Praktiker mit diesem Wert natürlich arbeiten und umgehen.

Praktische Hilfestellungen - einfach aber wirkungsvoll
• Gesunden Menschenverstand nutzen: Behalten Sie dieses Thema bei Ihrer täglichen Arbeit im Hinterkopf!
• Gefühl aufbauen: Machen Sie eigene Messungen - nicht mit der Stoppuhr, sondern mit Ihrer ganz normalen Aufmerksamkeit. Bauen Sie ein Gefühl dafür auf, wie lange es dauert, bis warmes Wasser kommt.
• Kritische Zapfstellen offen legen: Informieren Sie Ihren Auftraggeber bei jedem Projekt über die ungünstigste Zapfstelle und erklären Sie ihm - am besten schriftlich - welcher Aufwand nötig wäre, um dort schneller warmes Wasser zu bekommen. Überlegen Sie, an welchen Stellen ein Kaltwasseranschluss ausreicht.
• Kritische Stichleitungen dämmen: So kühlt das nach der ersten Entnahme warm in den Rohrleitungen stehende Wasser zwischen den Zapfvorgängen wesentlich langsamer ab.