Mehr Hygiene, mehr Komfort

Hygiene gewinnt in Trinkwasser-Installationen eine immer größere Bedeutung. Nicht zuletzt durch die aktualisierte Trinkwasserverordnung haben sich für Planer, Installateure und Betreiber umfangreiche Veränderungen in der Installationspraxis ergeben. Die Trinkwasserqualität kann sich an der Übergabestelle vom Wasserversorger an den Verbraucher im Gebäude nachteilig verändern, wenn die Trinkwasser-Installation nicht bestimmungsgemäß betrieben und instand gehalten wird. Ein korrekter hydraulischer Abgleich des Zirkulationssystems gehört dazu.

Trinkwasser-Installationen sind in den letzten Jahren stets komplexer geworden und haben dadurch mehr Raum für Hygieneprobleme geschaffen. Immer dann, wenn die notwendigen technischen oder hygienischen Anforderungen nicht beachtet werden, besteht ein erhöhtes Kontaminationsrisiko. Die Warmwasserverteilung ist dabei ein entscheidender Faktor. Besonders die Mikrobiologie, aber auch die Chemie, liefern heute tiefgreifende Erkenntnisse, die bereits bei der Planung von Trinkwasser-Installationen - egal ob im Neubau oder beim Umbau - beachtet werden müssen.
Das Wasser reichert sich auf seinem Weg durch die Luft und die Erde bis zur Entnahmestelle mit Chemikalien an und nimmt zwangsläufig auch Bakterien auf. So gelangen Pseudomonaden, E-Coli, Enterokokken und andere Mikroorganismen in das Trinkwasser. In den 1930er-Jahren wurde das Trinkwasser noch unmittelbar vor Gebrauch auf einer Kochstelle stark erhitzt. So hatten Mikroorganismen gar nicht erst die Möglichkeit, sich unbegrenzt zu vermehren. Gefährlich wird es in modernen, weit verzweigten Leitungssystemen, wenn die Anzahl der Bakterien in der Trinkwasser-Installation zu groß wird. Optimale Lebensbedingungen zur Vermehrung finden Erreger wie beispielsweise Legionellen bei Wassertemperaturen von ca. 30 °C bis 45 °C vor. Sie verursachen verschiedene Krankheiten wie Durchfall, Cholera oder die meist als schwere Lungenentzündung verlaufende Legionellose (Legionärskrankheit, Legionella-Pneumonie). Maßnahmen gegen die massenhafte Vermehrung von Legionellen werden unter anderem im DVGW-Arbeitsblatt W551 beschrieben.
Als Vorsorge gegen Legionellen in Trinkwasserinstallationen ist es notwendig, insbesondere in großen Systemen, eine konstante Temperatur von min. 60 °C im Warmwasserbereiter und im gesamten Rohrnetz aufrechtzuhalten sowie korrosionsresistente und gut durchspülte Rohre mit einer glatten Innenoberfläche einzusetzen ohne "Tote Enden". Die Warmwassertemperatur im Rohrsystem sollte hoch gehalten werden, damit das Wasser zwischen den Entnahmephasen nicht abkühlen kann auf eine für Legionellen optimale "Bruttemperatur" zwischen 30 °C und 50 °C.

Zirkulationsleitung für hygienisch sichere Trinkwassererwärmung

Auch aufgrund der gestiegenen Komfortanforderungen zählt heute eine zentrale Trinkwasser-Erwärmung zu den am häufigsten eingesetzten Lösungen bei Trinkwasser-Installationen. Befinden sich mehr als 3 l Rohrinhalt in einem der Fließwege des Warmwassers zwischen Speicher und Entnahmestelle, muss eine Zirkulation vorgesehen werden. Unabhängig von der Definition als Klein- oder Großanlage darf es gemäß DVGW W 551 in Deutschland keine Leitung für erwärmtes Trinkwasser mit Inhalten größer 3 l geben, die nicht zirkuliert. Das Warmwasser im zentralen Trinkwasserspeicher muss über eine Austrittstemperatur von mindestens 60 °C verfügen und über die Zirkulationsleitung mit einer Wiedereintrittstemperatur von mindestens 55 °C (maximal 5 K Temperaturverlust) dem Speicher wieder zugeführt werden. Dies kann nur mit einem hydraulisch abgeglichenen Zirkulationssystem realisiert werden. In Anlagen ohne hydraulischen Zirkulationsabgleich (Bild 1) kommt es zu langen Wartezeiten auf warmes Wasser und somit zu einer unnötigen Verschwendung. Durch das Auskühlen von Leitungsteilen kann die Trinkwasserqualität hygienisch bedenklich werden.
Die Trinkwasser-Installation kann auf unterschiedliche Art und Weise hydraulisch abgeglichen werden. Welche Anforderungen und Vor- bzw. Nachteile sich daraus ergeben, wird im folgenden Teil erläutert.

Statischer hydraulischer Abgleich

In weit verzweigten Systemen verteilen sich die Volumenströme nach dem Motto: "Lass uns fließen wo wenig Widerstand herrscht". Dies hat zur Folge, dass ungünstige, weit entfernt liegende Leitungsteile aufgrund der Rohrwiderstände nicht immer mit ausreichend temperiertem Wasser versorgt werden. Der statische Abgleich (Bild 2) vollzieht sich direkt am Drosselventil, das als künstlicher Widerstand zentral im Strang installiert wird.
Nach einer aufwendigen Berechnung der Temperatur- und Druckverluste zur Voreinstellung der Drosselventile, ist die einwandfreie Funktion des statischen hydraulischen Zirkulationsabgleichs nur auf den Auslegungsfall vorbereitet. Ändern sich die Volumenströme und Druckverhältnisse, z. B. durch Entnahmevorgänge, ergeben sich ganz neue Bedingungen, auf die das Zirkulationssystem nicht selbsttätig reagieren kann.

Dynamischer Abgleich regelt selbstständig

Eine dynamisch strangweise abgeglichene Anlage (Bild 3) überzeugt durch ein einfaches Herstellen des thermischen Abgleiches. An den Reglern werden lediglich die gewünschten Temperaturen (z. B. 57 °C) eingestellt. Für alle anderen Betriebszustände regelt sich das System selbst ein, da die Ventile durch integrierte Thermoelemente ständig den Volumenstrom an die Temperaturen anpassen. Allerdings kann das dynamisch strangweise abgeglichene System nur die Stränge untereinander abgleichen: So kommt es innerhalb der Etagen zu teilweise erheblichen Temperaturdifferenzen.
Um eine optimale thermische Zirkulation zu erzielen, kann die Anlage etagenweise mit Stockwerksregulierventilen abgeglichen werden. Variable, temperaturabhängige Druckverluste werden auf diese Weise in allen Anlagenteilen modulierend abgeglichen und sorgen für eine gleichmäßige Durchströmung der einzelnen Leitungsteile des Warmwassersystems. Am Beispiel des Stockwerksregulierventils Alwa-Comfort lassen sich die Funktion und Einsatzmöglichkeiten beschreiben.

Stockwerksregulierung durch thermischen Zirkulationsabgleich

Das Stockwerksregulierventil Alwa-Comfort von Honeywell wird überall dort eingesetzt, wo aus hygienischen Gründen Stockwerks- oder Einzelzuleitungen in das Zirkulationssystem eingebunden werden. Dazu zählen beispielsweise große Anlagen in Krankenhäusern, Altenheimen, Pflegeheimen etc. Diese Gebäude verfügen meist über ein sehr weit verzweigtes Wassernetz, das sich über mehrere Etagen erstreckt, was die Gefahr einer Kontamination erhöht. Hier wird die Notwendigkeit einer gründlichen Planung der Trinkwasser-Installation besonders deutlich.
Dank des Inline-Designs verfügt das Stockwerksregulierventil über eine geringe Baugröße und kann so platzsparend montiert werden. Ein innen liegendes und vollständig von Wasser umströmtes Thermoelement (Bild 6) reguliert permanent die Wassertemperatur: Fällt die Temperatur ab, öffnet das Ventil, damit heißes Wasser nachfließen kann. Steigt die Wassertemperatur, dehnt sich das Thermoelement wieder aus, der Wasserfluss wird reduziert. Aufgrund der fest voreingestellten Temperatur von wahlweise 57 °C oder 63 °C entfällt eine Einstellung des Ventils und ein Handrad ist nicht notwendig. Die Stockwerksleitungen werden so automatisch hydraulisch untereinander abgeglichen und unerwünschte Temperaturdifferenzen verhindert.
Über die automatische Einregulierung der Volumenströme und dank der fest voreingestellten Temperaturen reduziert sich ein planerischer Aufwand auf ein Minimum. Anhand der Temperaturverlust-Berechnung nach DVGW W 553, die zur Dimensionierung der Zirkulationsleitung angestellt werden muss, ergeben sich auch die jeweiligen Volumenströme und damit die Ventil-Dimension.
Alwa-Comfort kann sowohl Aufputz installiert werden - im Schacht oder unter einer abgehängten Decke - als auch in einer Unterputz-Installation in Verbindung mit einem handelsüblichen Revisionsrahmen. Hierbei erfolgt die Installation optimaler Weise über flachdichtende Verschraubungen, damit im Fall einer Instandhaltung eine einfache und problemlose Installation oder ein Austausch gewährleistet bleibt.

Bestandsgebäude nachträglich abgleichen

Nach DVGW W 551 müssen Altanlagen im Bestand nach Möglichkeit hinsichtlich der Betriebsbedingungen wie eine Neuanlage betrieben werden (Temperaturen, Pumpenlaufzeiten). Das kann in den meisten Fällen nur erreicht werden, wenn auch in Bestandsgebäuden ein korrekter hydraulischer Abgleich gewährleistet und ggf. nachträglich realisiert ist. Mit den wachsenden Erkenntnissen über die Zusammenhänge von Krankheiten und deren Ursächlichkeit, fällt ein Augenmerk besonders auf die Trinkwasser-Installationen der Gebäude. Gerade im Bestand sind Beispiele für bedenkliche Installationsausführungen häufig zu finden. Hier gilt es zur Abwehr von Gefahren für den Nutzer, Sanierungen und technische Verbesserungen durchzuführen. Maßnahmen, die nach neuesten technischen Erkenntnissen dann einen unbedenklichen Betrieb erwarten lassen. Ein baurechtlicher Bestandsschutz greift hier nicht, da es tatsächlich um die Qualität des Wassers und nicht primär um die Beschaffenheit der Installation geht. Schließlich waren viele heute als falsch erkannte Ausführungsvarianten zum Zeitpunkt der Installation noch eine anerkannte Regel der Technik.
Die Neufassung der Trinkwasserverordnung bringt weitreichende Neuregelungen u. a. in Bezug auf Legionellen in Trinkwassererwärmungsanlagen mit sich. Anforderungen, die in der Vergangenheit lediglich für öffentliche Einrichtungen galten, betreffen heute alle Unternehmer und sonstigen Inhaber einer Trinkwasser-Installation, in der sich eine Großanlage zur Trinkwassererwärmung nach der Definition der allgemein anerkannten Regeln der Technik befindet, sofern aus dieser Installation Trinkwasser im Rahmen einer öffentlichen oder gewerblichen Tätigkeit abgegeben wird. Bei der Wahl der geeigneten Zirkulationstemperatur sind neben der Legionellenprophylaxe Aspekte wie Verkalkungs- und Verbrühungsrisiko zu berücksichtigen. Der thermische Abgleich der Zirkulationsleitungen erfolgt sinnvoller Weise über automatische thermostatische Zirkulationsventile, die die gesamte Anlage und alle Leitungsteile präzise gegeneinander abgleichen, und so eine gleichmäßige Durchströmung zu gewährleisten.