Sichere und saubere Wasserversorgung

Planung und Betrieb von Druckerhöhungsanlagen

In Hochhäusern werden Druckerhöhungs­anlagen sowohl zur Trinkwasser- als auch zur Löschwasserversorgung eingesetzt.

Schema für den unmittelbaren Anschluss: Die Druckerhöhungsanlage wird direkt in den Steig­strang installiert.

In Hochhäusern wird die Versorgung mit Trink- und Löschwasser über ­Druckerhöhungsanlagen sicher­gestellt. Dabei muss die Bereitstellung des Trinkwassers einwandfrei und ­hygienisch sauber funktionieren und eine ­Feuerlöschanlage in jeder Notsituation voll einsatzfähig sein. Angesichts der strengen gesetzlichen Vorgaben sollten sich TGA-Fachplaner intensiv mit diesem Thema beschäftigen.

Die Wasserversorgung eines Wohngebäudes muss jederzeit für alle Bewohner sichergestellt sein. Dafür liefern die Versorgungsunternehmen das Trinkwasser mit einem Mindestversorgungsdruck von etwa 2 bis 3,5 bar. Dieser genügt in der Regel, um die Trinkwasserversorgung bis zur entferntesten Entnahmestelle in einem viergeschossigen Wohnhaus sicherzustellen. In höheren Gebäuden oder wenn der Einsatz von Wasserzählern, Filtern oder Wasserbehandlungsanlagen zu starken Druckverlusten im Leitungsnetz führt, reicht der Wasserdruck des öffentlichen Versorgungsnetzes allerdings oft nicht mehr aus. Dann muss laut DIN 1988-500 eine Druck­erhöhungsanlage (DEA) eingesetzt werden, um auch an der hydraulisch ungünstigsten Zapfstelle den Mindestfließdruck aufzubringen. Die technische Herausforderung liegt dabei darin, einen konstanten Versorgungsdruck bei extrem ungünstigen Gleichzeitigkeiten zu gewährleisten. In Neuanlagen oder bei Erneuerungen im Bestand werden dazu heute DEA mit mehreren drehzahlgeregelten Pumpen eingesetzt, die in einer Kaskade angeordnet sind.
Weiterhin gewährleisten Druckerhöhungsanlagen bei Feuerlösch- und Brandschutzanlagen die zuverlässige Löschwasserversorgung. In Hochhäusern geht es hier darum, im Ernstfall eine ausreichende Fördermenge sowie den erforderlichen Mindestfließdruck für die Wandhydranten auf den Etagen bereitzustellen. Dabei müssen Feuerlöschleitungen Nass und Trinkwasseranlage versorgungstechnisch getrennt sein.

Druckerhöhungsanlagen zur Trinkwasserversorgung
In allen Trinkwasserinstallationen gilt vorrangig der Schutz des Wassers gemäß der Trinkwasserverordnung (TrinkwV). Dabei steht vor allem das Vermeiden von Toträumen und Stagnationsstrecken im Vordergrund. Eine Anforderung, die gerade auch beim Einsatz von DEA beachtet werden muss. Fortschreitende Kenntnisse über das Verhalten von Trinkwasser in Leitungsnetzen zeigen eine direkte Wechselwirkung zwischen Hydraulik und Hygiene. Daher ist die erste Weichenstellung für den Erhalt der Wasserqualität in Trinkwasserinstallationen, die richtige Anschlussart einer DEA zu wählen: eine unmittelbare oder eine mittelbare Druckerhöhung.
Bei einer unmittelbaren DEA werden die Pumpen kaskadenförmig oder redundant direkt in das Rohrleitungsnetz der Trinkwasserinstallation eingebaut. Die mittelbare DEA hingegen stellt eine vollständige hydraulische Trennung zum Versorgungsnetz her. Dabei wird das Wasser zunächst in einen atmosphärisch belüfteten Vorlagebehälter geleitet und von dort mit Pumpen in die Trinkwasserinstallation eingespeist.

Unmittelbare oder mittelbare Druckerhöhung?
Maßgeblich für die Entscheidung, welche Anschlussart unter welchen Bedingungen einzusetzen ist, sind die Normen DIN EN 1717, DIN 1988-500 und DIN 1988-600 (siehe Infokasten). Hier werden vor allem zwei Einflussbereiche angeführt: Einerseits die Druckverhältnisse und Entnahmemengen und andererseits die hygienische Beeinflussung des Trinkwassers. Grundsätzlich ist aus hygienischer und ener­getischer Sicht der unmittelbaren DEA den Vorzug zu geben. Dabei handelt es sich um ein geschlossenes System, sodass eine hygienische Beeinträchtigung des Trinkwassers von außen nicht zu befürchten ist. Zudem ist der notwendige Förderdruck geringer als beim mittelbaren Anschluss, da die DEA auf dem gelieferten Mindestversorgungsdruck aufbauen kann. Dementsprechend wird auch weniger Energie verbraucht.
Allerdings führen die Normen eine Reihe von Bedingungen an, unter denen zwingend eine mittelbare DEA eingesetzt werden muss. Dies ist beispielsweise der Fall, wenn der vom Versorger üblicherweise gewährleistete Mindestversorgungsdruck von 1 bar temporär unterschritten wird. Aber auch Entnahmestellen im Gebäude, die vor der DEA liegen, können den Wasserdruck mindern. Deshalb muss die Anschlussart eng mit dem Wasserversorgungsunternehmen abgestimmt werden. So ist ein mittelbarer Anschluss auch erforderlich, wenn der Versorger den Spitzenverbrauch im Hochhaus nicht abdecken kann. Eine hydraulische Trennung zum öffentlichen Versorgungsnetz ist zudem vorgeschrieben, wenn eine rückschlagende hygienische Beeinträchtigung aus der Trinkwasserinstallation zu befürchten ist. Das kann etwa der Fall sein, wenn Löschwasser aus der Trinkwasserinstallation entnommen wird.

Vorlagebehälter möglichst klein wählen
Weiterhin ist bezüglich der Trinkwasserhygiene bei einer DEA mit mittelbarem Anschluss noch etwas mehr zu beachten. Ein wichtiger Aspekt ist hier das erforderliche Volumen des Vorlagebehälters. Dieses sollte mit Blick auf die Stagnationsrisiken möglichst gering ausfallen, ist aber zunächst von der zu erwartenden Entnahmemenge beim bestimmungsgemäßen Betrieb der Trinkwasseranlage abhängig. Hier empfiehlt es sich, für das jeweilige Objekt eine individuelle Prognose zu erstellen. Die so ermittelten Gleichzeitigkeiten und der dafür erforderliche Spitzendurchfluss fallen erfahrungsgemäß deutlich geringer aus als die typischen Pauschalwerte. Weiterhin lässt sich das Behältervolumen durch den Einsatz eines Separators oberhalb der Wasserlinie erheblich reduzieren. Diese patentierte Entwicklung von GEP, einer Marke der Wilo SE, beruhigt und entgast das einlaufende Wasser, bevor es in den Behälter fließt. Damit muss hierfür kein zusätzliches Volumen vorgehalten werden und die Pumpe kann das Trinkwasser kontinuierlich und ohne Gefahr von Kavitation fördern.

Bestandsrisiken vermeiden
In alten Trinkwasseranlagen sind häufig noch hygienisch bedenkliche DEA-Installationen zu finden. So war es beispielsweise vor Jahren üblich, unmittelbare DEA durch Bypässe zu überbrücken. Dies forderten oftmals Feuerwehren, um bei dem theoretischen Gefahrenszenario „Löschwasserangriff bei gleichzeitigem Ausfall der DEA“ Wasser aus Hydranten einspeisen zu können. Finden sich derartige Bypass-Strecken noch im Bestand, sollten sie schnellstens vom Netz getrennt werden.
Ein weiteres Risiko durch Stagnationswasser geht von älteren DEA aus, die eine zweite Pumpe als Sicherheitsreserve installiert haben. Überwiegend wird die Reservepumpe nur temporär eingeschaltet, um ein Festsetzen zu verhindern, fördert dabei aber kein Trinkwasser in die Installation. Dadurch wird in diesem Bereich der DEA das Wasser nicht ausgetauscht. Eine Verkeimung ist die Folge, mit der Gefahr, dass die gesamte Trinkwasserinstallation kontaminiert wird. Moderne DEA hingegen schalten redundante Pumpen abwechselnd, um den notwendigen Wasseraustausch in jeder Pumpe zu gewährleisten.

Druckerhöhungsanlagen für Löschwasser
Auch bei Feuerlöschanlagen stehen Sicherheit und Trinkwasserschutz mit an ers­ter Stelle. In Hochhäusern wird Löschwasser für den Brandfall in der Regel durch Wandhydranten auf den Etagen bereitgestellt. Das jeweilige Brandschutzkonzept legt hier die notwendige Art und Anzahl fest. Als wesentlicher Einflussfaktor bestimmt dabei die sogenannte Gleichzeitigkeit, wie viele Wandhydranten im Ernstfall parallel mit Löschwasser versorgt werden müssen. Aus dem Brandschutzkonzept und den Vorgaben der DIN 14462 ergeben sich dann die notwendige Fördermenge sowie der Mindestfließdruck, der am entferntesten Hydranten anliegen muss.
Die Löschwasserversorgung stellen dann die DEA sicher, die aus der Trinkwasserinstallation gespeist werden. Um die Trinkwasserqualität hier nicht zu gefährden, ist bereits in der DIN 1988-600 geregelt, dass eine unmittelbare Anbindung von Feuerlöscheinrichtungen mit Nass-Steigesträngen an das Trinkwassernetz nicht mehr möglich ist. Die vollständige Trennung einer gefüllten Löschwasserleitung Nass erfolgt über einen mittelbaren Anschluss an das Trinkwassernetz, der sowohl beim Neubau als auch bei der Sanierung bestehender Feuerlöschanlagen ausgeführt werden kann. Dabei gelangt das Trinkwasser über eine Einspeisung mit freiem Auslauf nach DIN EN 1717 in einen gemäß Brandschutzkonzept dimensionierten Vorlagebehälter.

Anbindung von Vorlagebehälter und Druckerhöhungsanlagen
Um Stagnation in der Zuleitung zu vermeiden, sollte die DEA samt Vorlagebehälter möglichst nah an der Haupttrinkwasserleitung geplant und aufgestellt werden. Hier fordert die DIN 1988-600, dass die Stichleitung zwischen Trinkwasserstrang und Löschwasserübergabestelle maximal so lang wie der 10-fache Rohrdurchmesser sein darf und einen Leitungsinhalt von unter 1,5 l hat. Ansonsten muss eine automatische Spüleinrichtung vorgesehen werden, mit der einmal wöchentlich eine gründliche Spülung durchgeführt wird. Hierbei muss das dreifache Wasservolumen der Einzelleitung mit einer für den jeweiligen Rohrdurchmesser definierten Mindestfließgeschwindigkeit ausgetauscht werden.
Dem drucklosen Behälter ist die DEA nachgeschaltet, die die Löschwasserversorgung sicherstellt und den Volumenstrom mit dem erforderlichen Fließdruck erzeugt. Im Einsatzfall wird sie über Druck oder mittels Grenztaster aktiviert, die an den Schlauchanschlussventilen in den Wandhydranten angebracht sind. Im Brandfall darf die Wasserzufuhr zu den Hydranten auf keinen Fall unterbrochen werden. Deshalb fordert die DIN 14462, dass die Bereitstellung von Löschwasser für mindestens 2 Std. gewährleistet sein muss. Dies kann durch einen entsprechend dimensionierten Vorlagebehälter oder durch ausreichende Nachführung von Wasser erreicht werden. Darum sollte schon in der Planungsphase mit dem örtlichen Wasserversorger geklärt werden, welche maximale Wassermenge im Ernstfall aus dem Trinkwassernetz entnommen werden kann.

Sicherheit im Bestand
Im Bestand sind noch vielfach Altanlagen vorhanden, bei denen eine direkte Verbindung zwischen Trinkwasser- und Löschwasserleitungen besteht. Wenn die Belange der Trinkwasserverordnung nicht eingehalten werden, ist hier kein Bestandsschutz gegeben und die Trennung der

Leitungen verpflichtend durchzuführen. So ist auch die in älteren Hochhäusern häufig anzutreffende sogenannte „Alibi-Toilette“ nicht mehr zulässig. Dabei befinden sich ein oder zwei wenig frequentierte Zapfstellen am oberen Ende der groß dimensionierten Steigleitung des Löschwasserstrangs. Durch die unmittelbare Anbindung ist hier die Gefahr sehr groß, dass belastetes Wasser in das

Trinkwassernetz zurückzirkuliert. Ähnlich verhält es sich mit Bypass-Leitungen, die bei einer mittelbaren Anbindung den Vorlagebehälter und DEA umgehen und ursprünglich für den Wartungsfall installiert wurden. Auch hier besteht hohe Kontaminationsgefahr, sodass diese Leitungen umgehend zurückgebaut werden sollten.

Vorbeugung für den Ernstfall
Zudem gibt es noch einige praktische Aspekte, auf die Entscheider aus der Wohnungswirtschaft, Planer und Installateure sowohl im Neubau als auch im Bestand achten sollten, um die ordnungsgemäße Funktion der Feuerlöschanlage im Ernstfall sicherzustellen. Damit die Löschwasserversorgung nicht unbeabsichtigt unterbrochen werden kann, sind alle Absperrarmaturen – sowohl trinkwasser- als auch löschwasserseitig – auf dem Weg zu den Löscheinrichtungen gegen unbefugtes Schließen zu sichern. Dies kann beispielsweise über Kappenventile geschehen, die zusätzlich noch mit Schlössern oder Plomben versehen werden.
Weiterhin muss der Wasserzähler für die Trinkwasserversorgung auf die maximale Fördermenge der Feuerlöschanlage ausgelegt sein und darf im Falle eines Austauschs auf keinen Fall kleiner dimensioniert werden. Dies kann vorkommen, wenn der neue Zähler nur für die Trinkwasserversorgung bemessen wird, der deutlich höhere Löschwasserbedarf aber unberücksichtigt bleibt. In der Folge ergibt sich ein um ein Vielfaches höherer Widerstand in der Leitung, was dazu führt, dass die laut Brandschutzkonzept geforderte Fördermenge nicht mehr erreicht werden kann.
Der Bauherr oder der Betreiber ist außerdem verpflichtet, die brandschutztechnischen Anlagen immer in einem funktionstüchtigen Zustand zu halten. Schließlich hängen im Brandfall von der einwandfreien Funktion unter Umständen Menschenleben und erhebliche Sachwerte ab. Da die Löschwassereinrichtung aber auch nur dann genutzt wird, fallen bestehende Mängel nicht unmittelbar auf. Deshalb müssen die Anlagen regelmäßig inspiziert und gewartet werden. Hier empfiehlt es sich, einen entsprechenden Wartungsvertrag mit dem zuständigen Installationsunternehmen oder dem Hersteller abzuschließen.

Autor: Thorsten Wallbrecht, Technischer Trainer der Wilo Academy

Bilder: Wilo SE

www.wilo.de

Maßgebliche Normen für die Trinkwasser- und Löschwasserversorgung

  • DIN EN 1717 „Schutz des Trinkwassers“
  • DIN 1988-500 „Druckerhöhung mit drehzahlgeregelten Pumpen“
  • DIN 14462 „Löschwassereinrichtungen“

 

 

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