Suche
Newsletter abonnieren
Aktuelle Ausgabe
News
Das Objektgeschäft
Aktueller Termin
Vorbeugender Brandschutz
Theorie und Praxis der Trinkwasserzirkulation
In Trinkwassersystemen innerhalb von Gebäuden stellen fakultative opportunistische Krankheitserreger ein stetig wachsendes Gesundheitsproblem dar. Die Zahl wasserbürtiger Ausbrüche nimmt weltweit immer noch zu, führt zum Anstieg von Erkrankungen und Todesfällen und stellt darüber hinaus eine erhebliche soziale und wirtschaftliche Last für die Allgemeinheit dar.
Im Infektionsschutzgesetz wird gefordert, dass Wasser für den menschlichen Gebrauch so beschaffen sein muss, dass durch seinen Genuss oder Gebrauch eine Schädigung der menschlichen Gesundheit, insbesondere durch Krankheitserreger, nicht zu besorgen ist. Zur Erfüllung dieser Anforderung muss in Trinkwasserinstallationen, neben der Stagnationsvermeidung, der Sicherstellung einer überwiegend turbulenten Durchströmung der Leitungsanlage und der Begrenzung des Nahrungsangebots, insbesondere der Temperaturbereich vermieden werden, der Erregern das Wachstumsoptimum bietet.
Die Betriebsbedingungen in Trinkwasserinstallationen sollten darüber hinaus eine möglichst hohe Konstanz aufweisen. Wechsel zwischen Phasen mit guten und Phasen mit schlechten Wachstumsbedingungen sind zu vermeiden /1/.
Status quo
Die Kernaussagen einer Stellungnahme der Deutschen Gesellschaft für Krankenhaushygiene (DGKH) zu Legionellosen und Energiesparmaßnahmen /2/ beschreiben exemplarisch den Status quo zu den Erfordernissen der Trinkwasserhygiene:
- oberstes Gebot ist und bleibt: „Wasser muss fließen“
- Verweilzeit des Wassers in der Trinkwasserinstallation: so kurz wie möglich, keinesfalls länger als 72 h, besser kürzer als 24 h
- Entnahmestellen mit extrem geringer oder keiner Entnahme sind regelmäßig zu spülen
- ideale Vermehrungsbedingungen für Legionellen bestehen im Temperaturbereich 25–45 °C
- bei Wassertemperaturen oberhalb von 48 °C wird die Legionellenvermehrung wirksam gehemmt, oberhalb von 60 °C sterben die Bakterien ab
- Legionellen können auch in kaltem Wasser vorkommen, sich bei Temperaturen unter 20 °C aber nicht mehr nennenswert vermehren.
Anforderungen an die Temperatur des Trinkwassers
Für einen sicheren Betriebszustand sollte aufgrund der vorgenannten Zusammenhänge das untere Temperaturniveau des Trinkwassers idealerweise bei < 20 °C liegen. Das obere Temperaturniveau ist stark art- und stammspezifisch und von Interaktionen mit Einzellern oder Biofilmen abhängig. Ein hygienisch sicheres Niveau unter Einbeziehung eines Sicherheitszuschlages ist erst ab > 55 °C zu gewährleisten. Temperaturen zwischen 25 und 45 °C sind strikt zu vermeiden /1/!
Welche Leitungsteile müssen zwingend auf Temperatur gehalten werden?
Die idealen Temperaturen des kalten bzw. des erwärmten Trinkwassers, bei einer hohen Konstanz der Betriebsbedingungen, können mit den etablierten Installationsmethoden nicht sichergestellt werden. In den Technischen Regelwerken sind daher Öffnungsklauseln für eng gefasste Randbedingungen enthalten, unter denen Abweichungen vom Idealzustand zugelassen werden können, ohne dass die Qualität des Trinkwassers unzulässig beeinträchtigt wird. Diese ergeben sich insbesondere für Wohngebäude.
3-Liter Regel
Stockwerks- und/oder Einzelzuleitungen mit einem Wasservolumen ≤ 3 l können ohne Zirkulationsleitungen, d. h. ohne kontinuierliche Temperaturhaltung oberhalb von 55 °C, gebaut werden /3/. In der VDI-Richtlinie 6023 gilt als Prüfparameter für eine systemische Prüfung zum Nachweis der einwandfreien Beschaffenheit, dass die Temperatur des kalten Trinkwassers nach Ablauf von 3 l bei maximal 25 °C liegen darf /4/.
30-Sekunden-Regel
Bei bestimmungsgemäßem Betrieb darf maximal 30 s nach dem vollen Öffnen einer Entnahmestelle die Temperatur des Trinkwassers kalt 25 °C nicht mehr übersteigen und die Temperatur des Trinkwassers warm muss mindestens 55 °C erreichen /5/.
Mit Nutzung der 30-Sekunden- bzw. 3-Liter-Regel ist nach einer Wasserentnahme ein Temperaturabfall/-anstieg in den Stockwerks- und Einzelzuleitungen (Bild 2) bis auf Umgebungslufttemperatur planmäßig vorgesehen (Bild 3).
Wie die Erfahrung zeigt, liegen in nicht klimatisierten Gebäuden die Umgebungslufttemperaturen in den Installationsvorwänden überwiegend oberhalb von 25 °C, insbesondere in den Sommermonaten. Damit gerät auch die Wassertemperatur in den Stockwerks- und Einzelzuleitungen zwischen den Wasserentnahmen – ggf. länger andauernd – in den hygienekritischen Bereich (Bild 3).
Zur Minimierung des daraus resultierenden Gefährdungspotenzials müssen mindestens die Umgebungslufttemperatur im Verlegebereich der Stockwerks- und Einzelzuleitungen durch bau- und betriebstechnische Maßnahmen auf ein Minimum reduziert und der Wasseraustausch in den Leitungen auf ein Maximum erhöht werden. Je höher die Umgebungslufttemperatur und damit die Temperatur des Stagnationswassers liegt, desto intensiver muss der Wasseraustausch sein.
Es gilt die Anforderung aus DIN 1988-200: „Die Planung hat so zu erfolgen, dass bei bestimmungsgemäßem Betrieb ein für die Hygiene ausreichender Wasseraustausch stattfindet“ /5/. Die Leitungsführung und die Anordnung der Entnahmestellen sind daher so zu planen, dass mit deren Nutzung ein höchstmöglicher Wasseraustausch in Stockwerks- und Einzelzuleitungen erreicht wird. Dazu müssen insbesondere die Einzelzuleitungen zu Entnahmearmaturen (Bild 2) so kurz wie möglich sein /5/. Es sind Reihenleitungs- oder Ringleitungssysteme zu installieren. Entnahmestellen am Endpunkt einer Stockwerksleitung müssen einer regelmäßigen Nutzung unterliegen (Bild 2) /6/.
Als Planungsmaßstab für eine maximal zulässige Stagnationszeit, d. h. den zeitlichen Abstand zwischen zwei Wasserentnahmen bzw. einen für die Hygiene ausreichenden Wasseraustausch kann die Forderung aus der Stellungnahme der Deutschen Gesellschaft für Krankenhaushygiene (DGKH) zu „Legionellosen und Energiesparmaßnahmen“ herangezogen werden. Sie verlangt einen Zeitraum von „keinesfalls länger als 72 h, besser kürzer als 24 h“ /2/.
Nur bei einem intensiven Wasseraustausch wie er in Trinkwasserinstallationen in Wohngebäuden üblicherweise erwartet werden darf kann eine endständige Besiedlung der hygienekritischen Stockwerks- bzw. Einzelzuleitungen und der Entnahmearmaturen mit fakultativen Krankheitserregern vermieden werden.
In gut durchströmten Trinkwasserinstallationen wird im Warmwasser eine Temperaturhaltung durch Zirkulation > 55 °C daher nur für die Verteilungs- und Steigleitungen (Bild 4) gefordert. Für Ein- und Zweifamilienhäuser gelten weitere Ausnahmeregelungen. Für die Einhaltung der Kaltwassertemperatur werden keine zusätzlichen Maßnahmen für erforderlich gehalten, sofern sichergestellt ist, dass die Temperatur des Trinkwassers in Technikzentralen, sowie Installationsschächten und -kanälen mit Wärmequellen möglichst nicht auf eine Temperatur über 25 °C erwärmt wird /5/.
Die Auswahl des Verteilungskonzepts hat einen erheblichen Einfluss auf die Bereitschaftsverluste durch Zirkulation. Werden die Wärmeverluste des Installationsstandards (Bild 4 (1)) als Referenz auf 100 % gesetzt, können – bei einem Temperaturregime von 60/55 °C – mit einem oben liegenden Zirkulationssammler (Bild 4 (3)) die Bereitschaftsverluste bereits um 22 % reduziert werden! Bei einer Inliner-Zirkulation beträgt die Einsparung 11 %. Die Ergebnisse für ein abgesenktes Temperaturniveau 55/50 °C liegen mit ca. 10 % entsprechend niedriger.
Gebäude mit besonderer Nutzung
In Gebäuden mit besonderer Nutzung (Krankenhäuser, Seniorenwohnheime, Kindergärten, Schulen und Gebäude mit gewerblicher Nutzung, z. B. Hotels usw.) muss planmäßig unterstellt werden, dass die Anforderung an die Stagnationszeit „keinesfalls länger als 72 h, besser kürzer als 24 h“ nicht erfüllt werden kann! Die reduzierte Nutzung der Trinkwasserentnahmearmaturen, mit Stagnationsphasen über mehrere Tage ergibt sich in Folge saisonal bedingter Teilnutzung, z. B. von Hotels und Kurkliniken, Leerstand an Wochenenden und/oder in Ferienzeiten bei Schulen, Verwaltungsgebäuden sowie Gebäuden mit gewerblicher Nutzung. In Krankenhäusern, Alten- und Pflegeheimen usw. ist sie beispielsweise auf die Bettlägerigkeit von Patienten zurückzuführen.
In Trinkwasserinstallationen für Gebäude mit besonderer Nutzung, auch als Risikoinstallationen bezeichnet, kann mit den Verteilungskonzepten aus dem Wohnungsbau i. d. R. ein für die Hygiene ausreichender Wasseraustausch nicht gewährleistet werden. Die zu erwartenden Betriebsverhältnisse erfordern besondere Lösungsansätze!
Forderungen der Hygiene haben z. B. dazu geführt, dass in Gebäuden mit besonderer Nutzung seit vielen Jahren die Zirkulation des Warmwassers auch die Stockwerks- und Einzelzuleitungen notwendig ist:
- „Zirkulationsleitungen sollten so weit wie möglich und im Idealfall bis unmittelbar vor jede Mischbatterie bzw. Zapfstelle geführt werden“ /7/.
- „Es sind Zirkulationsleitungen mit möglichst kurzen Verbindungen zur Entnahmestelle anzustreben. In diesen Zirkulationsleitungen darf die Warmwassertemperatur 55 °C nicht unterschreiten. Die Warmwassertemperatur muss unmittelbar vor dem Mischen am Auslass noch mindestens 55 °C betragen“ /8/.
- „Da Trinkwasser fließen muss, sind die Kalt-, Warm- und Zirkulationsleitungen an die Entnahmestellen heranzuführen.“ /9/ (bei Neu-, Um- und Erweiterungsbauten sowie im möglichen Umfang bei Bauunterhaltungsarbeiten für Gebäude der öffentlichen Hand und deren Betrieb).
Wie die langjährige Erfahrung zeigt, ist in solcherart aufgebauten und betriebenen Warmwasser-Verteilungssystemen eine gesundheitlich relevante Belastung des erwärmten Trinkwassers mit fakultativen Krankheitserregern nicht mehr zu erwarten. Aktuell wird aus Energiespargründen und zur Vermeidung eines Wärmeeintrags in die Installationsvorwand vereinzelt propagiert, dass auch in Risikoinstallationen auf die geforderte Temperaturhaltung > 55 °C bis „unmittelbar vor dem Mischen am Auslass“ verzichtet werden sollte. Es muss dabei aber beachtet werden, dass der Verzicht auf die Temperaturhaltung bis zur Entnahmestelle in Risikoinstallationen im Streitfall ggf. als Verstoß gegen die a. a. R. d. T. gewertet kann.
Bauliche und betriebliche Maßnahmen
Die geforderte Temperaturhaltung kann über konventionelle Zirkulationssysteme oder über Induktionsvolumenströme in Strömungsteilerinstallationen (Bild 6) sichergestellt werden.
Die Bereitschaftsverluste durch Zirkulation sind in erheblichem Maße vom konstruktiven Aufbau des Rohrnetzes und der Austrittstemperatur aus der Trinkwassererwärmungsanlage abhängig. Es sind Konstruktionsprinzipien zu bevorzugen, die eine Temperaturhaltung > 55 °C in allen Leitungsteilen der Warmwasserinstallation mit dem geringstmöglichen Energieaufwand sicherstellen können (Bild 7).
Markante Hitzeperioden, eine ungünstige Gebäudearchitektur mit hohen Raumlufttemperaturen im Sommer, hohe interne Wärmelasten und hohe Temperaturen des vom Versorgungsunternehmen gelieferten Wassers haben zur Folge, dass bauliche (passive) Maßnahmen zur thermischen Entkopplung häufig nicht mehr ausreichend sind, um die Umgebungslufttemperatur in den Verlegebereichen für die Kaltwasserleitungen unter 25 °C zu halten. Kommt es durch Teil- oder Nichtnutzung einzelner Nasszellen oder ganzer Rohrnetzstrukturen dann noch zu länger andauernden Stagnationsphasen, folgt die Temperatur des stagnierenden kalten Trinkwassers, unabhängig vom Aufbau des Rohrnetzes (!), der Umgebungslufttemperatur.
Damit in solchen Fällen ein ausreichender Wasseraustausch gemäß DIN 1988-300 zur Temperaturhaltung stattfindet, muss flankierend temperaturgeführt gespült oder alternativ im Kreislauf gekühlt werden. Spätestens im Sommer werden temperaturgeführte Spülmaßnahmen mit hohen Wasserverlusten unwirtschaftlich. Eine bedarfsabhängige Temperaturhaltung durch eine modulierende Kreislaufkühlung ist hier wesentlich effektiver und wirtschaftlicher!
Trinkwasser kühlen
In einem sich aktuell stark ändernden Umfeld stellt die Zirkulation des kalten Trinkwassers über einen Kühler eine mögliche und sinnvolle Alternative dar. Mit der definierten Durchströmung aller Leitungsteile kann im Kühlkreislauf zu jeder Zeit eine hygienisch sichere Temperatur des kalten Trinkwassers (z. B. < 20 °C) vor jedem Armaturenanschluss realisiert werden, ohne dass Wasserverluste entstehen.
Wissenschaftliche Untersuchungen haben gezeigt, dass sich Kaltwasser-Zirkulationssysteme zur Temperaturhaltung innerhalb kürzester Zeit amortisieren.
Fazit
In Trinkwasserinstallationen, in denen durch Zirkulationsströmungen bis an die Entnahmestellen eine vorgegebene Warmwassertemperatur > 55 °C und eine Kaltwassertemperatur < 20 °C gehalten werden kann und dadurch ein permanenter Wasseraustausch bei turbulenter Strömung in allen Teilstrecken erfolgt, gibt es kein Stagnationswasser mehr und keine unbemerkte Temperaturerhöhung.
Nur bei einer vollständigen Zirkulation des Trinkwassers stellen sich die von der Hygiene geforderten Betriebsbedingungen mit hoher Konstanz und hohen konstanten Scherkräfte an den Rohrwandungen ein. Eine solche Betriebsweise erhöht präventiv die hygienische Sicherheit einer Trinkwasserinstallation und eignet sich damit sehr gut bei der Implementierung eines Water Safety Plans, durch den Gefährdungen der Trinkwasserqualität vermieden werden sollen /10/.
Literaturhinweise
/1/ Mathys, W. (2024): Legionella, Pseudomonas und Co. Fakultative opportunistische Krankheitserreger in Trinkwasserinstallationssystemen von Gebäuden. – Der Einfluss der Gebäudetechnik auf die Gesundheit des Menschen – Kemper-Kompetenzbroschüre.
/2/ Exner, M. u. a. (September 2022): Legionellosen und Energiesparmaßnahmen Stellungnahme der Deutschen Gesellschaft für Krankenhaushygiene (DGKH)
/3/ DVGW W 551 (2004-04): Trinkwassererwärmungs- und Trinkwasserleitungsanlagen; Technische Maßnahmen zur Verminderung des Legionellenwachstums; Planung, Errichtung, Betrieb und Sanierung von Trinkwasser-Installationen
/4/ VDI 6023 (2023-09): Hygiene in Trinkwasser-Installationen; Anforderungen an Planung, Ausführung, Betrieb und Instandhaltung
/5/ DIN 1988-200 (2012-05): Technische Regeln für Trinkwasser-Installationen; Installation Typ A (geschlossenes System) – Planung, Bauteile, Apparate, Werkstoffe
/6/ Tagungsbericht: Ergebnisse einer Expertenanhörung am 31.03.2004 im Universitätsklinikum in Bonn, veröffentlicht im Bundesgesundheitsblatt 2006 49:681-686
/7/ Exner, M. (1991): Verhütung, Erkennung und Bekämpfung von Legionellen-Infektionen im Krankenhaus, Forum Städte Hygiene 42
/8/ Robert Koch-Institut (2007): Richtlinie für Krankenhaushygiene und Infektionsprävention; 2.1.2 Anforderungen der Hygiene an Warmwassersysteme
/9/ Sanitäranlagen (2021): Planung, Ausführung und Bedienung von Sanitäranlagen in öffentlichen Gebäuden, AMEV Arbeitskreis Maschinen- und Elektrotechnik staatlicher und kommunaler Verwaltungen
/10/ Bäcker, C. u. a. (2025-02): Wege zur idealen Trinkwasserinstallation, 1. Aufl., FH Münster
Prof. Dr.-Ing. Carsten Bäcker
Prof. Dipl.-Ing. Bernd Rickmann
Oliver Dresemann B.Eng.
| Anhang | Größe |
|---|---|
| Beitrag als PDF herunterladen | 961.17 KB |
· Artikel im Heft ·
