Zirkulation – zwischen Segen und Fluch

Eine Zirkulation in den Trinkwarmwasserleitungen kann Entnahmearmaturen erheblich erwärmen und damit eine Wärmeübertragung hin auf die Trinkkaltwasserseite bewirken. Die möglichen Konsequenzen sind bekannt und bereits viel diskutiert. Aber dies ist nur einer von vielen Aspekten bei der für Fachplaner alltäglichen Herausforderung, eine regelkonforme, den Anforderungen des Auftraggebers entsprechende und vor allem im Betrieb sichere Installationslösung zu erarbeiten.

Im Spannungsfeld von hygienischen Anforderungen und Komfortbedürfnis sind praxistaugliche Lösungen mehr denn je gefragt. Dies gilt insbesondere dort, wo Lösungen heute (noch) nicht in Regelwerken eindeutig beschrieben sind und vor diesem Hintergrund nicht unerhebliche Unsicherheiten bestehen.

Der Planer in der Zwickmühle
Neben den technischen Anforderungen – an erster Stelle steht hier immer die Sicherstellung der Trinkwasserhygiene – gewinnen die Komfortbedingungen für Trinkwarmwasser zunehmend an Bedeutung. So gibt es einen deutlichen Trend dahin, dass der Nutzer nicht bereit ist, „ewig“ auf das Trinkwarmwasser zu warten. Schon im „Schöneberger Urteil“ (Amtsgericht Schöneberg, Az. 102 C 55/94) vom 29.04.1996 wird festgestellt, dass der Nutzer erwarten darf, 10 Sekunden nach dem Öffnen der Entnahmestelle eine Trinkwarmwassertemperatur von 45 °C zur Verfügung zu haben. Im Detail beschreibt dies die VDI 6003 aus dem Oktober 2012 „Trinkwassererwärmungsanlagen – Komfortkriterien und Anforderungsstufen für Planung, Bewertung und Einsatz“. Hier findet man Angaben zu Ausstoßzeiten und Nutztemperaturen für verschiedene Entnahmestellen, unterteilt in drei Komfort-Stufen.
Eine wahre Zwickmühle. Einerseits die klaren Vorgaben der DIN 1988-200, in der eine Zapfzeit von 30 Sekunden und eine Temperatur von 55 °C für Trinkwarmwasser definiert sind. Hierbei handelt es sich um eine Mindest-Anforderung auf dem Status einer allgemein anerkannten Regel der Technik. Andererseits die Anforderungen der nur wenigen Fachleuten bekannten VDI 6003. Schnell wird klar: Soll die Anforderungsstufe III der VDI 6003 umgesetzt werden, so bedarf dies einer sehr genauen Prüfung, ob und wenn ja wie dieses Ziel in der Praxis erreicht werden kann.
Schnell hohe Trinkwarmwassertemperaturen an den Entnahmestellen erreichen zu müssen, führt in der Planung oft reflexartig zur zentralen Trinkwassererwärmung und zur Zirkulation. Hauptaufgabe der Zirkulation (PWH-C) ist die Temperaturerhaltung – üblicherweise in einem Bereich zwischen 60 und 55 °C – und damit verbunden die Sicherstellung der Trinkwasserhygiene und des Komforts. Aber ist diese Lösung immer zu bevorzugen? Welche Möglichkeiten bieten dezentrale Trinkwassererwärmer im Durchfluss, bzw. sogenannte Wohnungsstationen mit integrierter Trinkwassererwärmung? Allerdings: Befinden sich mehr als drei Liter Wasser in einem Trinkwarmwasserfließweg, kommt man an einem Zirkulationssystem nicht vorbei.
Im klassischen Mehrfamilienhaus begrenzt sich der zirkulierende Fließweg auf die Verteil- und Steigleitungen. In vielen öffentlichen Einrichtungen, vom Hotel über Sporthallen bis hin zum Krankenhaus und in vielen Eigenheimen, führt der Zirkulationsweg allerdings häufig von der im Fließweg letzten Entnahmestelle wieder zurück zum Trinkwassererwärmer. In beiden Fällen besteht mit der klassischen Zirkulation ein System, das im Bereich Trinkwarmwasser einen praxis­tauglichen guten Schutz vor mikrobiellen Belastungen bieten kann.
Die Weiterentwicklung der Leitungsführung weg von der klassischen T-Stück-Installation hin zur Durchschleifleitung hat das Ziel, das Stagnationsvolumen zu verkleinern und einen erhöhten Wasseraustausch im Leitungssystem zu erzeugen. Hierdurch können deutlich bessere Bedingungen für eine gute Trinkwasserhygiene geschaffen werden. Leider können jedoch gerade in der Verbindung von Durchschleifleitungen im Trinkwarmwasser mit der Zirkulation am Ende des Fließweges „Nebenwirkungen“ entstehen, die in der Planung und Praxis heute Kopfzerbrechen bereiten. Die vermeintliche Hauptursache ist relativ schnell identifiziert und plausibel nachvollziehbar: Entnahmearmaturen werden durch konstanten Zirkulationsbetrieb angeströmt und erwärmen sich. So kann eine Wärmeübertragung auf die Kaltwasserleitung entstehen, welche sich nun zusehends innerhalb kurzer Zeit auf deutlich über 25 °C erwärmen kann. Die Folge daraus ist klar: Temperaturen über 25 °C in Verbindung mit längerer Stagnation begünstigen mikrobiologisches Wachstum. In solchen Fällen führt ein technisch hoher Aufwand zur Wahrung der Trinkwasserhygiene im Bereich Trinkwarmwasser zu einer „Problemverlagerung“ auf die Trinkkaltwasserseite.

Erfolg durch bedarfsgerechte Leitungsplanung
Wie kann dieser Herausforderung technisch begegnet werden, ohne die Trinkwasserhygiene zu gefährden und beim Trinkwarmwasserkomfort Abstriche machen zu müssen? Genau mit dieser Fragestellung befassen sich derzeit verschiedene Fach-Gremien und noch ist kein allgemeingültiges Regelwerk erschienen, das standardisierte Lösungswege aufzeigt. Für die Umsetzung in der Praxis muss man sich gegenwärtig auf einschlägige Studien stützen, in denen mithilfe von Messungen aufgezeigt wird, wie eine Temperaturübertragung möglichst wirksam vermieden werden kann. Behält man die durchgehende Zirkulation auch in den Stockwerksleitungen bei, so könnten beispielsweise die Entnahmearmaturen durch eine kurze Stichleitung PWH „entkoppelt“ werden und würden nicht weiter als Wärmetauscher agieren. Doch wie lang müsste dieses „Zwischenstück“ sein, damit tatsächlich ein Wärmeübergang auf die Armatur vermieden wird und gleichzeitig so wenig Trinkwarmwasser wie möglich stagniert? Entsprechende Messungen zeigen, dass hier keine allgemeingültigen Festlegungen getroffen werden können. Die bekannte Maximal-Länge von 10 DN aus dem Bereich der Sicherungseinrichtungen (DIN 1988-100) mag ausreichend sein, wenn die Trinkwarmwasserleitung oberhalb der Entnahmearmatur liegt. Befindet sich die Trinkwarmwasserleitung jedoch unterhalb der Armatur, z. B. auf dem Fußboden verlegt, so tragen Auftrieb und Mikrozirkulationen dazu bei, dass bei einer Zwischenstücklänge von nur 10 DN dennoch eine signifikante Wärmeübertragung auf die Armatur und auf die Kaltwasserleitung erfolgt. Um dies wirkungsvoll zu vermeiden muss das Zwischenstück eine Mindestlänge von 45 cm aufweisen, so das Ergebnis aktueller Untersuchungen. Ein eher ernüchterndes Ergebnis, das sich zwar praktisch umsetzen lässt, jedoch eine Durchschleifung ad absurdum führt.
In Anbetracht dieser Zwangslage ist es eine Überlegung wert, den zirkulierenden Bereich auf die Steigleitungen zu begren­zen und auf eine Zirkulation in der Stockwerksebene zu verzichten. Damit greift die 3-Liter-Regel für das Trinkwarmwassersystem. Nun bleibt die Herausforderung „Komfortkriterium“. Befindet sich z. B. die Dusche am Ende des Trinkwarmwasserfließweges, so kann es schon ca. 20 Sekunden dauern, bis eine Trinkwarmwassertemperatur von 45 °C zur Verfügung steht (Tabelle 2, Bild 1). Soll ein Zeitfenster von 10 Sekunden eingehalten werden, muss die Dusche an den Anfang des Fließweges eingeplant werden (Tabelle 3, Bild 2).
In dem hier skizzierten Spannungsfeld von Planung, Umsetzung und Betrieb liegen gegenwärtig die Herausforderungen. Die Fachwelt darf gespannt sein, wie zukünftige Regelwerke den Spagat durch (standardisierte) Lösungen beschreiben werden. Dabei ist bereits heute klar: An einer bedarfsgerechten Dimensionierung und sorgsamen Leitungsplanung kommt kein Fachmann vorbei, damit Trinkwasserhygiene und Trinkwarmwasserkomfort im Einklang stehen.

Forum Trinkwasserhygiene 2018
In einem Netzwerk aus Wissenschaft und Industrie entstand im Jahr 2017 das Forum Trinkwasserhygiene als Dialog-Plattform für einen werthaltigen Wissenstransfer. In der neuen Veranstaltungsreihe im Februar 2018 werden an insgesamt 6 Veranstaltungsorten aktuelle planerische Aspekte von der Systemauswahl des Trinkwassererwärmers und dessen Auslegung über die Leitungsplanung bis zum Armaturenmanagement kompakt und auf den Punkt gebracht behandelt. Ausführliche Informationen und die Möglichkeit zur Anmeldung sind im Internet zu finden.

Autoren:
Manfred Erk, staatl. gepr. Technischer Fachwirt Sanitär, Seminarleiter Gebäudetechnik,
Rehau AG+Co
Olaf Kruse, Dipl.-Ing. (FH), Produktmanager, Building Technologies, Rehau AG+Co

Bilder: Rehau

www.forum-trinkwasserhygiene.de
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