Druckstöße im Trinkwassernetz

Vor allem an Waschtischen sind Einhebelmischer nicht mehr wegzudenken. Selbst mit seifigen Händen oder - über einen längeren Hebel - von Menschen mit Beeinträchtigungen einfach zu bedienen, ermöglichen sie das schnelle und punktgenaue Einstellen von Wassermenge und -temperatur. Genau diese einfache Bedienung aber macht zunehmend Probleme: Da die Armaturen ebenso schnell wieder geschlossen werden können, entstehen massive Druckstöße im Rohrleitungsnetz.
Das hat einfache physikalische Gründe: Wird ein Volumenstrom schlagartig durch Schließen eines Ventils gestoppt, entsteht eine Druckwelle, die an der nächsten Rohrkrümmung reflektiert und zurückläuft. Ist die Laufzeit tL dieser Welle dabei kleiner als die Schließzeit ts, wird der größtmögliche Stoß erzeugt (Joukowski-Stoß).

Druckstöße von 60 bar erreichbar
Wie stark die Druckstöße in der Praxis ausfallen, hängt von der Länge der Anschlussleitung zwischen Armatur und Verteilleitung, aber auch von der Elastizität des Mediums, der Elastizität des Rohrwerkstoffes, sowie dem Innendurchmesser und der Wanddicke des Rohres ab. Hier wirkt sich zum Beispiel kontraproduktiv aus, dass die Nennweiten der Etagenverteilungen in Trinkwasserinstallationen aus hygienischen Gründen immer kleiner gewählt werden. Dem schlagartig gestoppten Wasserfluss steht kaum noch Expansionsraum zur Verfügung. Das Druckschlagsrisiko steigt also, der Druckstoß fällt außerdem heftiger aus. Die erreichbaren Werte sind in jedem Fall mehr als besorgniserregend Bild 1: Mit deutlich über 60 bar liegt beispielsweise die kurzzeitige dynamische Belastung in einer 12-mm-Kupferrohrleitung in einer Größenordnung, die kein Fachhandwerker im Rahmen einer Dichtheitsprüfung einer wasserführenden haustechnischen Anlage zumuten würde.

Schäden vorprogrammiert
Dass damit neben den Geräuschbelästigungen durch Körperschall auf Dauer Schäden in der Trinkwasseranlage vorprogrammiert sind, liegt nahe. So führt beispielsweise das Österreichische Kupferinstitut Auszüge aus Gutachten an, in denen Risse im Rohrleitungsnetz ebenso wie Brüche oder die Kerbwirkung in Schläuchen mit nachfolgend herabgesetzter Zugfestigkeit auf solche Druckschläge zurückgeführt werden.
Hintergrund ist, dass sich in Rohren aus deckschicht-passiven Werkstoffen - wie Kupfer - eine Kupferoxid- bzw. Kupfercarbonatschicht ausbildet. Im bestimmungsgemäßen Betrieb schützt diese Deckschicht die Innenwandungen vor abrasiven Beschädigungen aufgrund Durchströmung. Bekommt die Schutzschicht allerdings durch die Druckstöße Risse, kann Wasser eindringen und lokale Korrosion begünstigen.
Ein sensibles Thema stellen in diesem Zusammenhang auch die weit verbreitete Pressverbindungstechnik sowie der zunehmende Anteil von Steckverbindungen dar. Fachgerecht nach Herstellerangaben ausgeführt halten diese Rohrverbindungen bezüglich Längskraftschlüssigkeit unabhängig vom Werkstoff höchsten Belastungen stand. Bei nicht tief genug eingesteckten Rohren oder versehentlich vergessenen Verpressungen hingegen können die Druckstöße zum Auseinandergehen von Rohr und Fitting führen - mit entsprechenden Schäden und Regressansprüchen gegenüber dem Fachhandwerker oder Planer.

Trinkwassergüte gefährdet
Die wiederkehrenden Druckstöße durch zu schnell geschlossene Einhebelmischer sorgen aber noch für ein zweites Problem, und zwar die Gefährdung der Trinkwassergüte. Bereits vor geraumer Zeit wurde so im "Arbeitskreis Trinkwasserinstallation und Hygiene" darauf hingewiesen, dass "Druckstöße die Ablösung von Biofilmen und damit verbundenen Bakterienkulturen verursachen" und so "Legionellen in extremer Konzentration ins angeschlossene Leitungsnetz der Hausinstallation gelangen" können.
Der Hintergrund hier: Während der Betriebsphase einer Trinkwasseranlage bilden sich in nahezu jedem Rohrnetz an den Rohrwandungen Ablagerungen aus, die eine Anhaftungsmöglichkeit für Mikroorganismen darstellen. Biofilme bieten dann Amöben einen Lebensraum, die wiederum von Legionellen als Wirt benutzt werden. Kommt es nun zu wiederkehrenden Druckstößen im Rohrleitungsnetz, können sich diese Ablagerungen lösen und die Keime freisetzen, die über Aerosole die lebensbedrohliche Legionärskrankheit verursachen.
Dass es sich bei dieser Risikobeschreibung nicht um ein theoretisches Modell handelt, zeigt im Übrigen ein Blick auf das sogenannte Impulsspülverfahren. Es wird als mechanisches Sanierungsverfahren für kontaminierte Trinkwasseranlagen geführt und sorgt mit einer intermittierend eingebrachten Luft/Wassermischung für eine Ablösung der Biofilme - bei einem Luftdruck von lediglich 4 bar und einem Wasserdruck von nur 2 bar, bestätigte eine Versuchs­anordnung, in der die Wirksamkeit dieses Verfahrens - in Kombination mit einer chemischen Desinfektion - nachgewiesen wurde.

"Soft-closing"-Kartusche dämpft Druckstöße
Gerade in der Sanierung von Gebäuden besteht beim nachträglichen Einbau von Einhebelmischern ein erhebliches Risiko, dass es später zu störenden oder schädigenden Druckstößen in der Trinkwasseranlage kommt, da sich die Schließzeiten von Einhebelmischern massiv von denen anderer Armaturen unterscheiden (Tabelle 2).
Im Gegensatz zu komplett neu ausgelegten Rohrnetzen, in denen zumindest als Schutz vor Geräuschbelästigung oder Beschädigungen die Vorgaben der VDI 6006 (z.B. Leitungslänge und -durch­messer, schalldämmende Befestigung der Leitungen, Leitungswerkstoff, Volumenstrom) aus Januar 2008 berücksichtigt werden können, ist dies bei Anlagen im Bestand nicht gewährleistet. Durch die von FM Mattsson entwickelte "Soft closing"-Kartusche wird hingegen der mechanische Schließvorgang mittels einer Art Überströmventil unmerklich so weit gedämpft, dass es selbst bei zu schneller Betätigung nicht zu Druckstößen kommt. Insbesondere Fachhandwerker können damit problemlos veraltete Drehgriff-Armaturen durch zeitgemäße Einhebelmischer ersetzen; weitergehende "Hilfsinstallationen" wie der zusätzliche Einbau eines Rückflussverhinderers als absichernde Vorbeugemaßnahme gegen die Folgen von Druckstößen seien somit nicht mehr notwendig.

Bilder: MORA GmbH, Glinde

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