Hygieneaspekte unter der Lupe

Elektronische Armaturen im Vergleich zu anderen Varianten

Nichtgenutzte Armaturen sind immer – ob sie nun mechanisch oder elektronisch betätigt werden – eine Totleitung, die zu Verkeimungen führen kann. Bild: A. u. K. Müller GmbH & CO. KG

Namhafte Armaturenhersteller wie Schell nutzen Kartuschenventile mit reduzierten Toträumen, um eine mögliche Besiedelung mit Bakterien weitestgehend zu verhindern. Hier zu sehen die Serie „Xeris“, ausgestattet mit einem durchflussoptimierten Ventil von A. u. K. Müller. Bild: Schell GmbH & Co. KG

Elektronische Armaturen besitzen im Vergleich zu Einhebel- oder klassischen Armaturen Vorteile im Bereich der Hygiene, Wirtschaftlichkeit und Betriebssicherheit. Die Betätigung erfolgt berührungslos durch einen Sensor, sodass die Keimübertragung auf den Benutzer durch den Betätigungshebel ausgeschlossen ist. So können bis zu 80 % der über die Hände verbreiteten Infektionen vermieden werden. Außerdem bieten sie den Vorteil automatischer Nutzungserkennung und nachfolgender Hygienespülungen, um eine übermäßige Bakterienvermehrung im Trinkwasser wirkungsvoll durch den regelmäßigen Wasseraustausch über die Armatur und somit auch im Rohrleitungssystem zu reduzieren.

Mechanische und elektronische Armaturen sind immer wieder Gegenstand von Diskussionen hinsichtlich ihrer hygienischen Sicherheit. Dazu lassen sich in der wissenschaftlichen Literatur sowohl Vorteile für mechanische als auch für elektronische Armaturen finden. Der Arbeitskreis Trinkwasserinstallation und Hygiene hat bereits im Jahr 2011 zu Verkeimungsgerüchten bei elektronischen Armaturen wie folgt Stellung genommen: „Grundsätzlich können alle Armaturen, unabhängig davon, ob sie mechanisch oder elektronisch funktionieren, mikrobiologisch besiedelt werden. Allein die Tatsache, dass eine Armatur elektronisch funktioniert, ist kein außerordentlicher Risikofaktor für eine eventuelle mikrobiologische Besiedelung“ [1]. Dem kann man nur hinzufügen, dass es vor allem die Betriebsbedingungen sind, die einen Einfluss auf die mikrobiologische Wasserbeschaffenheit in der Armatur haben: nichtgenutzte Armaturen sind immer – ob sie nun mechanisch oder elektronisch betä­tigt werden – eine Totleitung, die es zu vermeiden gilt [2].
Nicht von der Hand zu weisen ist jedoch die Tatsache, dass die Wasserwege in elektronischen Armaturen komplexer sein können als in mechanischen Armaturen. Die Hygienesicherheit zur Minimierung eines potenziellen Verkeimungsrisikos ist somit eine kontinuierliche Verbesserungsaufgabe für Armaturenhersteller und Komponentenzulieferer. Stellschrauben sind hierbei, neben dem Konstruktionsaufbau, die entsprechende Auslegung und Auswahl eingesetzter Komponenten, gefolgt von einer verlässlichen Funktions- und Hygieneprüfung unter Einhaltung der bestehenden Normen und technischen Regeln. Aus hygienischer Sicht ist selbstverständlich die Materialauswahl als wichtiges Kriterium zu benennen: Es dürfen nur Kunststoffe verwendet werden, die auf der Materialliste des Umweltbundesamtes stehen und die zusätzlich die mikrobiologische Prüfung nach DVGW W 270 bestanden haben. In diesem Fall ist das Besiedelungspotenzial durch Bakterien auf einem ähnlich niedrigen Niveau wie bei der Verwendung von Edelstahl.
Die kontrollierte Handhabung von Trinkwasser in Sanitäranwendungen stellt eine Reihe von Anforderungen an dort eingesetzte Komponenten. Überall, wo es zu einer Entnahme von Trinkwasser aus dem Leitungsnetz und zum Verbrauch durch den Menschen kommt, ist der Einsatz hygienisch unbedenklicher Lösungen notwendig. Für öffentlich und gewerblich genutzte Objekte besteht seit Inkrafttreten der Trinkwasserverordnung die Pflicht zur Überwachung der Trinkwasserqualität. Untersucht wird hierbei die mikrobiologische Belastung des Trinkwassers auch an den Armaturen.

Komplexe Armaturen und ihr Verkeimungsrisiko
Risikofaktor für eine eventuelle mikrobiologische Besiedelung in Trinkwasser-Installationen und Armaturen sind Volumina, die wenig oder nicht regelmäßig ausreichend durchspült werden. Dort finden Bakterien ausreichend Zeit für eine übermäßige Vermehrung. Unter regelmäßig sind im Regelwerk zwei Angaben zu finden: die VDI/DVGW 6023 fordert einen regelmäßigen und vollständigen Wasserwechsel alle 3 Tage, die europäische EN 806-5 nach spätestens 7 Tagen. Sicherlich kann dieses Ziel auch durch händisches Spülen mittels Spülplänen erreicht werden. Es stellen sich dann jedoch Fragen nach der Zuverlässigkeit dieser Maßnahmen, der Qualität der Spülungen und der Dokumentationsgüte sowie der hiermit verbundenen Mehraufwendungen.
Elektronische Armaturen sind aus vielen verschiedenen Komponenten, angefangen vom Zulaufschlauch über das Magnetventil bis hin zum Strahlregler, aufgebaut. Strahlregler finden sich in allen Armaturen. Sie helfen beispielsweise Wasser zu sparen. Damit stehen sie aufgrund der Durchflussreduzierung und damit Verminderung der Durchspülung auf den ersten Blick im Widerspruch zu hygienischen Aspekten. Das heißt, dass die Durchflussleistung der Strahlregler immer auf den erforderlichen Wasserwechsel in einem Gebäude abgestimmt sein sollte. Weiterhin sind Strahlregler die aus hygienischer Sicht kritische Schnittstelle zwischen der Trinkwasser-Installation und der Außenluft, die nicht immer sauber sein muss. Mögliche Partikel in einem Filter oder Sieb sowie Kalkablagerungen bieten einen Nährboden für das Wachstum von Mikroorganismen, vor allem in einer warmen und feuchten Umgebung. Auch diese kritische Schnittstelle haben elektronische und mechanische Armaturen gemeinsam. Gegen Partikel helfen Filter, die gemäß DIN 1988-200 Absatz 12.4 in allen Trinkwasser-Installationen und unabhängig vom verwendeten Werkstoff eingebaut werden müssen. Schmutz in einer neuen Installation und nachfolgend im Strahlregler sollte bei einer fachgerechten Spülung gemäß ZVSHK-Merkblatt „Spülen, Desinfizieren und Inbetriebnahme von Trinkwasser-Installationen“ ohnehin kein Thema mehr sein.
Eine weitere wesentliche Komponente im Aufbau der elektronischen Armatur sind Magnetventile, die den Wasserfluss in der Armatur auslösen oder stoppen. In den nicht vollständig vermeidbaren Tot­räumen, die es auf eine andere Art aber auch in mechanischen Armaturen gibt, sind die komplexen Wasserwege anfälliger für eine mögliche Besiedelung mit Bakterien aus dem Leitungssystem. Zumindest, wenn es einen zu geringem Wasseraustausch über die Armatur gibt (Stagnation). Aus diesem Grund arbeiten qualitätsbewusste Magnetventilhersteller, wie das Unternehmen A. u. K. Müller, seit Jahren an verbesserten Lösungen, die bereits Einzug in die neuesten Gerätegenerationen der namhaften Armaturenhersteller gefunden haben.

Fachgerechte Auslegung von Magnetventilen
Für den TGA-Fachplaner und den SHK-Installateur ist es eine Selbstverständlichkeit, Trinkwasser-Installationen fachgerecht nach DIN 1988-300 auszulegen – nämlich nach dem Spitzendurchfluss. Genauso wichtig ist die fachgerechte Auslegung von Magnetventilen, wenn sie hygienischen Anforderungen genügen sollen. „Ein Ventil für alle Durchflussmengen“ kann es also so wenig geben wie nur eine Rohrabmessung für alle Trinkwasser-Installationen. Daher ist bei der Auslegung von Armaturen die Auswahl des zu der Anwendung passenden Ventils sowie die Minimierung von Bereichen mit geringer Durchspülung ein wichtiger Aspekt. Das Ventildesign erfolgt daher unter der Maßgabe, nicht durchspülte Bereiche weitestgehend zu vermeiden und Fluidwege so auszulegen, dass ein vollständiger Wasseraustausch bei Benutzung der Armatur erfolgt.
Neben dem Medientausch beim Ventilbetrieb ist außerdem das absolute Ventilvolumen von Interesse. Dieses sollte so klein wie möglich sein und durch die Auswahl der zur Anwendung passenden Nennweite deutlich reduziert werden. Das ist insofern relevant, da in der Armatur der Volumenstrom durch nachgeschaltete Fließwiderstände typischerweise weiter reduziert wird. Ein überdimensioniertes Ventil wirkt sich in diesem Fall ungünstig aus. Daher werden die folgenden Nennweiten für die unterschiedlichen Anwendungen empfohlen:

  • Waschtisch mit DN 5,
  • Dusche, Urinal mit DN 7,
  • Duschpaneel mit DN 9,
  • Wellnessdusche, Badewanne mit DN 13.

Um die Verkeimung gelagerter Armaturen zu verhindern, sollten verbaute Komponenten wie Ventile bis zur Auslieferung trocken gelagert werden. Ohne Restwasser liegen somit keine begünstigenden Bedingungen für eine mögliche mikrobiologische Besiedelung der Ventile und Armaturen während der Lagerdauer vor. Der Ventilhersteller A. u. K. Müller erreicht dies durch eine Endprüfung mit Luft, namhafte Armaturenhersteller wie Schell gehen bei der Prüfung der fertigen Armaturen genauso vor.

DVGW-zertifizierte Armaturen
Fachplaner und Installateure sind auf die Zulieferung geprüfter Qualitätskomponenten durch den Armaturenhersteller angewiesen. Dieser bestätigt durch eine entsprechende DVGW-Prüfung, dass seine Armatur der Trinkwasserverordnung entspricht und somit der Hygiene- und Trinkwasserschutz gewährleistet ist. Bei Billig-Installationsprodukten ohne DVGW-Zeichen besteht die Gefahr, dass diese unter Umständen nicht den anerkannten Regeln der Technik entsprechen, obwohl die Trinkwasserverordnung (TrinkwV) dies in § 4 Absatz 1 deutlich fordert und im § 17 hinsichtlich der verwendbaren Werkstoffe weiter präzisiert.
Für die hygienische Unbedenklichkeit werden die Werkstoffe und Produkte im Hinblick auf die Migration chemischer Substanzen und das Wachstum von Mikroorganismen geprüft. Nachgewiesen wird dies beispielsweise durch das „KTW/W 270“-Prüfzeichen des DVGW. Die in den Komponenten verwendeten Materialien mit Medienkontakt sind daher ebenfalls in Übereinstimmung mit den genannten europäischen Vorschriften nach „KTW/W 270“ und weiteren internationalen Normen zertifiziert.
Des Weiteren haben Fachplaner und Installateure, ergänzend zu der Armatur, auf die entsprechende Auslegung des Gesamtsystems zu achten. Hinsichtlich eines möglichen Verkeimungsrisikos betrifft dies den Einsatz geeigneter Materialien nicht nur für Armaturen, sondern ebenfalls Rohrsysteme und deren richtige Dimensionierung sowie die Sicherstellung der Kalt- und Warmwassertemperaturen. Insbesondere sind Stagnationsbereiche zu vermeiden, um den vollständigen Volumenaustausch im Rohrleitungssystem und der Armatur zu gewährleisten. Hier bieten elektronische Armaturen den Vorteil einer automatischen Hygienespülung, die während längerer Betriebspausen eine Keimbildung im Trinkwasser verhindern kann.

Stagnationsspülungen und Armaturendesinfektion
In der elektronischen Armatur werden vorprogrammierte, automatische Spülfunktionen typischerweise 24 oder 72 Std. nach zuletzt betätigter Nutzung durch die Sensorelektronik ausgelöst. Dies bietet besonders an wenig frequentierten Entnahmestellen eine verbesserte Hygiene durch die Durchspülung der Leitung sowie Armatur und stellt somit einen entscheidenden Vorteil gegenüber mechanischen Armaturen dar.
Wird bei einer Armatur und deren internen Komponenten eine unzulässige Verkeimung festgestellt, ist diese meist gar nicht der Verursacher. Laut des Arbeitskreises Trinkwasserinstallation und Hygiene zeigten „Deutsche Markenarmaturen mit elektronischer Funktion bislang in der Praxis, im Vergleich mit mechanischen Armaturen, keine besonderen Auffälligkeiten hinsichtlich eines erhöhten Verkeimungsrisikos“ [1]. Daher steht die Suche nach einer anderen ursächlichen Quelle im Vordergrund, um dann entsprechende Gegenmaßnahmen wie thermische oder chemische Desinfektionen durchzuführen. Diese sind im Falle einer notwendigen Reinigung des Leitungsnetzes oder im Rahmen der regelmäßigen Wartungszyklen von Leitungsnetzen, z. B. in Krankenhäusern, fachgerecht umzusetzen. Hierbei ist allerdings wichtig, dass auch die Komponenten in der Armatur den Bedingungen derartiger Desinfektionen standhalten.
Immer wieder wird auch der Einsatz von antibakteriellen Beschichtungen auf Materialien oder als Zusatz im Trinkwasser diskutiert. Dies führt jedoch häufig zu einer Überschreitung der zulässigen Grenzen im Trinkwasser (Silberionen, Biozide, usw.), wenn sie in wirksamen Konzentrationen verwendet werden. Für die in Armaturen verbauten Komponenten, wie beispielsweise den Kartuschenventilen, sind jedoch die Flächen, die antibakteriell beschichtet werden könnten, viel zu klein, um eine ausreichende antibakterielle Wirkung über einen längeren Zeitraum, z. B. mehr als eine Woche, zu erreichen. Weiterhin dürften nur Stoffe eingebracht werden, die in Einklang mit der TrinkwV stehen. Da jedoch Bakterien in der Lage sind, nahezu alle Oberflächen mit einem Biofilm zu überziehen, ist der nachhaltige Erfolg solcher Dotierungen äußerst fraglich [3].

Fazit
Mechanische bzw. elektronische Sanitärarmaturen sind eine sensible Schnittstelle zwischen der Trinkwasser-Installation und der Außenluft. Werden sie nicht ausreichend betätigt, können Bakterien sogar retrograd (also gegen die Fließrichtung) in die Armatur und weiter in die Installation gelangen. Diese Art von „Totstrecke“ findet in der Fachöffentlichkeit aktuell noch zu wenig Beachtung. Regelmäßig und häufig genutzte Einhebelmischer können aus hygienischer Sicht durchaus mit elektronischen Armaturen gleichgesetzt werden. Bei Nutzungsunterbrechungen sind jedoch elektronische Armaturen mit der Möglichkeit einer automatischen regelmäßigen Hygienespülung dem klassischen Einhebelmischer hygienisch überlegen.

Literatur:
[1]    http://www.ak-wasserhygiene.de/Aktuelles/Dokumente/PresseinfoAKElektroni­scheArmaturen120911.pdf
[2]    VDI/DVGW 6023, Hygiene in Trinkwasser-Installationen; Anforderungen an Planung, Ausführung, Betrieb und Instandhaltung
[3]    http://www.ikz.de/nc/sanitaer/news/article/aufschlussreiches-forschungsprojektbr-erkenntni-0053911.html

www.akmueller.de

 

 

Totraumfrei gibt es nicht

Reduzierte Toträume in neuen Kartuschenventilbaureihen sorgen für einen Austausch von 50 % des Fluid­volumens bei jeder Betätigung. Ältere Ventilbaureihen und Wettbewerbersysteme liegen in der Größenordnung von 20 % und weniger des ausgetauschten Steuervolumens. Dies gilt ebenfalls für die derzeit im Markt beworbenen, angeblich totraumfreien Kolbenventile.

 

 

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