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Hygienisch reines Wasser

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In Europa gilt unter anderem hinsichtlich des Gesundheitsschutzes das sogenannte „Vorsorgeprinzip“. Dieses will verhindern, dass Gefahrensituationen überhaupt erst eintreten. Es zielt darauf ab, trotz fehlender Kenntnisse über Art, Ausmaß oder Eintrittswahrscheinlichkeit von möglichen Schadensfällen schon vorbeugend zu handeln, um Schäden von vornherein zu vermeiden.

Der Schutz der Gesundheit ist nach dem Grundgesetz das höchste Rechtsgut in Deutschland und steht damit auch über dem Schutz des Eigentums. Niemand möchte durch alltägliche Dinge oder Tätigkeiten schwer erkranken oder vielleicht durch eine Infektion sogar im schlimmsten Fall den Tod finden. Um gesund leben zu können, brauchen Menschen Trinkwasser in einer Qualität, die es uns ermöglicht, Wasser ein Leben lang unmittelbar trinken oder nutzen zu können, ohne hierdurch gesundheitliche Beeinträchtigungen fürchten zu müssen. Diese Grundanforderungen sind im Infektionsschutzgesetz festgelegt und hinsichtlich der Anforderungen an Wasser für den menschlichen Gebrauch in der Trinkwasserverordnung konkretisiert.
Bereits mit der ersten Änderungsverordnung zur Trinkwasserverordnung im Jahr 2011 wurden verschiedene Verbesserungen eingeführt, um neue wissenschaftliche Erkenntnisse zu berücksichtigen und um insgesamt den hohen Qualitätsstandard des Trinkwassers zu erhalten und nach Möglichkeit noch weiter zu steigern. So wurde der aus gesundheitlicher Sicht wichtige Parameter „Legionellen“ erstmals über die Einführung eines technischen Maßnahmenwerts klar definiert, damit heute ein Maßstab zur Bewertung von Analyseergebnissen zu Grunde gelegt werden kann.

Für den zu untersuchenden Parameter „Legionella spec.“ kann kein wissenschaftlich begründbarer Grenzwert festgelegt werden, unterhalb dessen eine gesundheitliche Gefährdung mit Sicherheit auszuschließen ist. Grundsätzlich beinhaltet jede Kontamination mit Legionellen eine gesundheitliche Gefährdung. Der technische Maßnahmenwert ist tatsächlich ein empirisch abgeleiteter Wert, der bei Beachtung der allgemein anerkannten Regeln der Technik (a.a.R.d.T.) und der erforderlichen Sorgfalt durch den Betreiber in der Regel nicht überschritten wird. Die Nichteinhaltung des technischen Maßnahmenwertes für Legionellen ist also immer ein Hinweis auf technische oder organisatorische Mängel in der Trinkwasser-Installation.
Die festgelegte Höhe des technischen Maßnahmenwerts von 100 KBE (Kolonie bildende Einheiten) pro 100 ml trägt einerseits der Tatsache Rechnung, dass nicht jede Besiedlung mit Legionellen zwangsläufig auch zu Erkrankungen führt, andererseits aber die relevanten Systeme der Trinkwasser-Installation systemisch untersucht werden müssen, um mögliche Gefahren für die Nutzer durch eine Analyse der möglichen Gefährdungen und – darauf basierend – zielgerichtete Abhilfemaßnahmen zu minimieren (Gefährdungsanalyse nach § 16 Abs. 7 TrinkwV 2001). Werden nämlich risikomindernde Maßnahmen unterlassen (z. B. Trinkwasseruntersuchungen, regelmäßige Instandhaltung, bestimmungsgemäßer Betrieb), besteht die Gefahr, dass der verantwortliche Betreiber der Trinkwasser-Installation für etwaige Schäden haftbar gemacht werden kann.

Mit dem technischen Maßnahmenwert für Legionellen wurde erstmals ein Wert definiert, bei dessen Überschreiten eine vermeidbare Gesundheitsgefahr zu besorgen ist. Ausgehend vom hohen Gut der menschlichen Gesundheit und der damit verbundenen Notwendigkeit reinen Trinkwassers ist der Begriff „nicht zu besorgen“ eng auszulegen. Im Interesse des vorbeugenden Gesundheitsschutzes ist es beispielsweise auch zumutbar, dass Unternehmer und sonstige Inhaber einer Trinkwasser-Installation zur Sanierung erhebliche finanzielle Mittel aufwenden müssen (z. B. für die Erneuerung des Warmwasserspeichers oder den Austausch des Rohrleitungssystems), denn der Schutz der Gesundheit durch Einhaltung und Beachtung der Trinkwasserhygiene hat in jedem Fall Vorrang vor einer möglichen Kostenoptimierung. Damit hat die Trinkwasserverordnung auch immer Vorrang vor der Energieeinsparverordnung, obwohl beide Rechtsnormen juristisch gleichwertig sind. Die Trinkwasserverordnung verfolgt jedoch das höhere Schutzziel. Das Umweltbundesamt (UBA) hat 2011 in seiner Stellungnahme zur andauernden Diskussion über die Vereinbarkeit von Energieeinsparung und den notwendigen Hygieneanforderungen an Trinkwasser eine klare Stellung bezogen. Das UBA folgt in der Frage der energieeffizienten und hygienischen Warmwasserbereitung den Vorgaben und Anforderungen der geltenden technischen Regelwerke und hält eine Warmwassertemperatur von 60 - 55 °C für notwendig. Energieeinsparpotentiale werden in der Minimierung der Energieverluste durch angemessene Auslegung, fachgerechten hydraulischen Abgleich und Wärmedämmung der Systeme gesehen und keinesfalls in zweifelhaften Maßnahmen wie einer kontinuierlichen Desinfektion des Trinkwassers oder Ultrafiltern an zentraler Stelle der Trinkwasser-Installation.

Temperaturen im Trinkwasser als Mindestanforderung
Legionellen vermehren sich bekanntlich vornehmlich in einem Temperaturbereich zwischen 25-50 °C, daher legen die a.a.R.d.T. verbindliche Maximaltemperaturen für kaltes Trinkwasser und Minimaltemperaturen für erwärmtes Trinkwasser fest. Gefährlich wird es nämlich immer dann, wenn die Planung oder Konstruktion einer Trinkwasserinstallation oder deren Betriebsbedingungen Verhältnisse schaffen, die eine exponentielle Bakterienvermehrung begünstigen. Diese grundsätzliche Forderung gilt sowohl für erwärmtes als auch für kaltes Trinkwasser. Die unterschiedlichen technischen Regelwerke, die unter der bekannten Abkürzung a.a.R.d.T. zusammengefasst sind, treffen hier eine weitgehend einheitliche Aussage, welche Temperaturbereiche als förderlich für das Wachstum angesehen werden:

  • DVGW Arbeitsblatt W 551 – „Bei Großanlagen muss das Wasser am Warmwasseraustritt des Trinkwassererwärmers stets eine Temperatur von ≥ 60 °C einhalten. Systematische Unterschreitungen von 60 °C sind bei Großanlagen nicht akzeptabel. Für Kleinanlagen wird die Einstellung der Regeltemperatur am Trinkwassererwärmer auf 60 °C empfohlen. Betriebstemperaturen (nicht Regler-Einstellungen!) bei Kleinanlagen unter 50 °C sollen in jedem Fall vermieden werden.“
  • DIN 1988-200 – „Maximal 30 s nach dem vollen Öffnen einer Entnahmestelle darf die Kaltwassertemperatur 25 °C nicht übersteigen und die Warmwassertemperatur muss mindestens 55 °C erreichen“. Dieser Punkt wird häufig falsch interpretiert. Die DIN 1988-200 definiert hier klar, dass das Trinkwasser kalt 30 Sekunden nach dem vollen Öffnen einer Armatur (kaltwasserseitig) die Temperatur von 25 °C nicht übersteigen darf.
„Übersteigen“ bedeutet jedoch immer, von einem geringeren Niveau auf ein höheres Niveau. Trinkwasser kalt muss also auch 30 Sekunden nach dem Öffnen der Armatur noch immer unterhalb von 25 °C bleiben. Vielfach wird von Anlagenerstellern hier hineininterpretiert, dass sich das Trinkwasser kalt in den Einzelzuleitungen durchaus auf >25 °C erwärmen dürfe, es muss nur spätestens 30 Sekunden nach dem Öffnen der Armatur wieder unter 25 °C sein. Das ist ein gravierender Fehler, der in einer Installation zu schwerwiegenden Mängeln führen kann sowie zu hohen Belastungen mit Legionellen!
Unabhängig davon verweist die DIN 1988-200 jedoch auch eindeutig darauf, dass für alle hygienerelevanten Aspekte die Richtlinie VDI/DVGW 6023 gilt: Die VDI/DVGW 6023 ist die nationale Trinkwasserhygiene-Richtlinie. Sie legt letztlich Temperaturgrenzen für erwärmtes (PWH) und kaltes Trinkwasser (PWC) verbindlich fest – „Einhaltung der Temperaturgrenzen":

  • Trinkwasser, kalt: möglichst kalt, max. 25 °C
  • Trinkwasser, warm: nach DVGW W 551“.
Die maximale Temperatur für Trinkwasser kalt ist also in jedem Fall und zu jedem Zeitpunkt mit maximal 25 °C begrenzt. Planung oder Ausführung einer Trinkwasser-Installation, in der sich das Trinkwasser (kalt) systembedingt auf Temperaturen >25 °C erwärmen kann, sind mangelhaft. Denn auch unter Berücksichtigung von Stagnationszeiten müssen die Rohrleitungsführung und die Wärmedämmung so ausgelegt werden, dass sich die Temperatur des Trinkwassers (kalt) niemals auf mehr als 25 °C aufheizen kann. Über die bekannte Forderung im § 4 der Trinkwasserverordnung (TrinkwV 2001), die a.a.R.d.T. als Mindeststandard zwingend zu beachten, sind diese Vorgaben der Regelwerke für die Trinkwassertemperaturen verbindlich einzuhalten.

Ab dem ersten Liter
Zum bestimmungsgemäßen Betrieb einer Trinkwasserinstallation gehört bei Großanlagen, dass das Wasser am Austritt des Trinkwassererwärmers permanent eine Temperatur von mehr als 60 °C einhalten muss. Systematische Unterschreitungen von 60 °C sind bei Großanlagen nicht zulässig! An keiner Stelle im System dürfen 55 °C unterschritten werden, weil die Temperaturdifferenz im System (vom Ausgang der Trinkwassererwärmungsanlage bis zum Eintritt der Zirkulation in den Speicher) nicht mehr als maximal 5 K überschreiten darf. Die Missachtung der 5-K-Regel hat sich als guter, Entnahmestellen-spezifischer Indikator für einen positiven Nachweis von Legionellen erwiesen.
Legionellen können sich jedoch auch in Kaltwasserleitungen vermehren, wenn diese schlecht gedämmt sind und direkt neben Warmwasserleitungen liegen. Das kommt z. B. bei Altbauten häufig vor oder in modernen, neu errichteten Trinkwasser-Installationen, wenn man zum Schutz gegen Legionellen lediglich das erwärmte Trinkwasser als Infektionsquelle ansieht und dabei eine mögliche Erwärmung des kalten Trinkwassers schuldhaft außer Acht lässt.

Wärmeverluste begrenzen
Zirkulationssysteme schützen also das Warmwassersystem gegen Legionellen, gewährleisten Warmwasser bis nahe zur Zapfstelle, so dass Ausstoßverluste gering sind und erhöhen den Komfort der Nutzer. Wobei der Hauptgrund für die Forderung nach Zirkulationsleitungen immer der hygienische Aspekt des Gesundheitsschutzes ist. Als Vorsorge gegen Legionellen in Trinkwasser-Installationen ist es also notwendig, insbesondere in großen Systemen, eine konstante Temperatur von ca. 60 °C im Warmwasserbereiter und im gesamten Rohrnetz aufrecht zu halten. Die Warmwassertemperatur im Rohrsystem muss hochgehalten werden, damit das Wasser nicht während Stillstandsphasen auf eine für Legionellen dann wieder optimale „Bruttemperatur“ zwischen 30 °C und 50 °C abkühlen kann. Weiterhin wird in korrekt ausgelegten Systemen über den Volumenstrom der Zirkulation exakt so viel Wärmeenergie transportiert, wie zum Ausgleich der Temperaturverluste im Warmwassersystem notwendig ist. Die DIN 1988 Teil 300 „Ermittlung der Rohrdurchmesser“ fordert hierzu ebenfalls unter Punkt 6.1 „Allgemeines“, dass aus hygienischen Gründen das Zirkulationssystem so zu bemessen ist, dass in allen Leitungsabschnitten des Umlaufsystems die Wassertemperatur um nicht mehr als 5 K gegenüber der Austrittstemperatur des Trinkwassererwärmers unterschritten wird. Der Lastzustand ergibt sich aus den dabei entstehenden Wärmeverlusten des Zirkulationssystems. Aus diesen wird der notwendige Förderstrom der Zirkulationspumpe berechnet und über Drosseleinrichtungen so verteilt, dass an keiner Stelle des Zirkulationssystems die Temperatur unter 55 °C sinkt. Werden in einer Bestands-Installation die erforderlichen Mindesttemperaturen am Wiedereintritt der Zirkulation nicht erreicht, werden mitunter die Soll-Temperaturen am Regler der Trinkwassererwärmung erhöht, um trotz hoher Temperaturverluste im System die erforderliche Mindesttemperatur erreichen zu können. Das führt dazu, dass mitunter ältere Systeme mit einer Temperatur am Austritt des Trinkwassererwärmers von 65 °C und mehr betrieben werden, um in der Zirkulation wieder mindestens 55 °C zu erreichen. Damit wird dann aber die maximal zulässige Spreizung von 5 K wieder überschritten, was erneut auf ein technisch mangelhaftes System hinweist.

Keine Unterscheidung bei Groß- und Kleinanlagen
Auch in Ein- und Zweifamilienhäusern (generell als Kleinanlagen definiert) muss beachtet werden, dass aufgrund der zunehmenden Komfortansprüche und Erweiterungen der Trinkwasser-Installationen (Gästebad, Duschen zusätzlich zur Badewanne, etc.) die Leitungen länger werden und das damit gespeicherte Trinkwasservolumen vergrößert wird, so dass sie durchaus ein Rohrleitungsvolumen von > 3 l aufweisen können. Entsprechend sind nach DVGW Arbeitsblatt W 551 sowohl in Großanlagen als auch in Kleinanlagen mit Rohrleitungsinhalten von mehr als drei Litern zwischen Entnahmestelle und dem Ausgang des Trinkwassererwärmers Zirkulationssysteme zwingend einzubauen und korrekt zu betreiben. Lediglich Stockwerks- oder Einzelzuleitungen mit einem Wasservolumen < 3 l können dabei ohne Zirkulation installiert werden. Jede Warmwasserleitung mit mehr als 3 l Rohrleitungsinhalt muss also in das Zirkulationssystem eingebunden sein.

Kein zeitabhängiger Betrieb von Zirkulationspumpen
Zur Energieeinsparung können Zirkulationssysteme für maximal acht Stunden in 24 Stunden mit abgesenkten Temperaturen betrieben werden. Das bedeutet jedoch keineswegs, dass Zirkulationspumpen damit für acht Stunden gänzlich abgeschaltet werden dürfen. In Kleinanlagen sind Betriebstemperaturen unter 50 °C jederzeit zu vermeiden, um eine Aufkeimung von Legionellen nicht zu begünstigen. Auch im abgesenkten Betrieb müssen also mindestens 50 °C am Wiedereintritt der Zirkulation in den Trinkwassererwärmer gewährleistet sein. Betriebstemperaturen unter 50 °C sind nach DIN 1988-200 und VDI/DVGW 6023 nicht zulässig. Einen hygienisch akzeptablen Absenkbetrieb eines Zirkulationssystems erreicht man beispielsweise durch intermittierendes Ein-/Abschalten der Zirkulationspumpe mit Temperaturkontrolle bzw. durch eine Pumpensteuerung über Temperaturfühler. Eine abgesenkte Betriebsweise der Zirkulation ist allerdings nur bei hygienisch einwandfreien Verhältnissen möglich, was bedeutet, dass die gesamte Installation konsequent nach den Vorgaben der allgemein anerkannten Regeln der Technik geplant, errichtet und unterhalten wird. Sind diese Verhältnisse – Vermeidung von Stagnation und insbesondere korrekte Temperaturen im gesamten System – nicht gewährleistet, müssen Zirkulationspumpen ununterbrochen betrieben werden. Ein rein zeitabhängiger Betrieb von Zirkulationspumpen ist in keinem Fall sinnvoll, da die Zirkulationsvolumenströme zur Aufrechterhaltung hygienischer Temperaturen unmittelbar von den Auskühlverlusten der Warmwasserleitung abhängen. Eine Zirkulationspumpe, die zur Energieeinsparung nur zu bestimmten Nutzungszeiten in Betrieb geht oder programmierbar nur zu bestimmten Tageszeiten läuft, erfüllt keinesfalls die hygienischen Anforderungen und ist in Großanlagen und Kleinanlagen mit Rohrleitungsinhalt > 3 l nicht zulässig.
Nach Wohnungswasserzählern und hinter thermischen Durchgangsmischarmaturen zum Verbrühschutz können keine Zirkulationsleitungen angeschlossen werden. Daher ist dieses potentiell stagnierende Wasservolumen der Leitungen hinter solchen Einrichtungen auch wieder auf höchstens drei Liter zu begrenzen. Ist die Volumenbegrenzung nicht einzuhalten, sind die Wasserzähler entsprechend anzuordnen (z. B. an den Entnahmestellen) oder die Bereitstellung von erwärmtem Trinkwasser an den Entnahmestellen sollte dezentral erfolgen z. B. über Elektro-Durchlauferhitzer.

Hydraulischer Abgleich
Nach VDI/DVGW 6023 und DVGW Arbeitsblatt W 557 sind Zirkulationssysteme abzugleichen. In der Regel können nur so die Erfordernisse des DVGW Arbeitsblatts W 551 bezüglich Temperaturhaltung und Durchströmung eingehalten werden. Das Fehlen von geeigneten Regulierventilen führt zu einer unkontrollierten Verteilung des zur Verfügung stehenden Zirkulationsvolumenstroms im Netz. Hierbei werden die pumpennahen Zirkulationskreisläufe mit einem unnötig großen Volumenstrom durchflossen, der zu erhöhten Energieverlusten sowie zur weiteren Korrosion der Rohrleitungen und Systembauteilen führen kann (Lochfraß). Die pumpenfernen Zirkulationskreisläufe benötigen zur Temperaturhaltung – aufgrund ihrer größeren Oberfläche (längere Rohrleitung, höherer Druckverlust) – einen deutlich höheren Volumenstrom als die pumpennahen Zirkulationsstränge. Bei mehreren Strängen im Gebäude ist jeder Zirkulationsstrang mit einem Zirkulationsregulierventil zu versehen, um einen gleichmäßigen hydraulischen Abgleich gewährleisten zu können.

Installationspraxis zur Vermeidung von Legionellen
Zur Aufrechterhaltung hygienisch einwandfreier Verhältnisse in einem Trinkwassersystem müssen die Temperaturverluste in der Warmwasserleitung durch die Zirkulationsleitung ausgeglichen werden. Diese Temperaturverluste und damit die notwendigen Volumenströme der Zirkulation sind jedoch wie bereits beschrieben unmittelbar abhängig von zum Beispiel der Rohrleitungsoberfläche bzw. der Rohrleitungslänge.
Seit einiger Zeit ist als ein möglicher Ansatz zur Aufrechterhaltung der Trinkwasserhygiene und zur Vermeidung von Legionellen in einem System der Trinkwasser-Installation das Durchschleifen von Trinkwasserleitungen warm und kalt im Markt bekannt. Dieser Ansatz zielt darauf ab, die Entnahmestellen einer Funktionseinheit oder eines Systems untereinander zu verbinden, quasi „in Reihe zu schalten“, um eventuelles Stagnationswasser in den Einzelzuleitungen selten genutzter Entnahmestellen zu vermeiden. Führende Hersteller empfehlen diese Installationsart ausdrücklich nicht mehr. Insbesondere in Verbindung mit Wandarmaturen ergibt sich hierbei ein Effekt, der eine mikrobiologische Verkeimung sogar begünstigt. Wird der Anschluss einer Entnahmestelle in das Zirkulationssystem eingebunden, besteht das Risiko einer Wärmeübertragung aus dem zirkulierenden Warmwasser über den Armaturenkörper in das Trinkwasser (kalt), was zu einer Aufkeimung von Legionellen im Kaltwasser führen kann.

Das oft propagierte Durchschleifen von Warmwasserleitungen führt gegenüber einer klassischen T-Stück-Installation außerdem zu einer deutlichen Erhöhung der Rohrleitungslänge. Neueste in Fachpublikation dargestellte Kenntnisse weisen darauf hin: Durch eine Zirkulation bis zu den Entnahmestellen wird die Länge des Leitungsnetzes und damit die wärmeabgebende Oberfläche des Rohrnetzes erheblich vergrößert. Damit in einem solchen Fall die Temperaturen im gesamten Zirkulationssystem oberhalb von 55 °C gehalten werden können, müssen höhere Zirkulationsvolumenströme fließen können als in konventionellen Anlagen, da das künstlich vergrößerte Rohrsystem viel höhere Wärmeverluste in Watt pro Meter aufweist. Selbst bei einem optimalen hydraulischen Abgleich muss davon ausgegangen werden, dass der Zirkulationsvolumenstrom demnach mindestens doppelt so groß werden muss, wie in konventionellen Zirkulationssystemen mit normaler T-Stück-Installation. Das Durchschleifen einer Warmwasserleitung führt also zu deutlich höheren Temperatur- und Energieverlusten. Da die Temperaturspreizung zwischen Warmwasseraustritt am Speicher und Wiedereintrittstemperatur der Zirkulationsleitung jedoch 5 K gemäß DVGW Arbeitsblatt W 551 nicht übersteigen darf, sind der Rohrleitungslänge im Warmwasser bereits hier „natürliche Grenzen“ gesetzt. Eine höhere Temperaturdifferenz als 5 K zwischen Warmwasseraustritt am Speicher und Zirkulations-Wiedereintritt ist ein technischer Mangel, so dass eine Warmwasserleitung also nicht beliebig lang durchgeschleift werden kann.

Literatur zum Thema
  • VDI/DVGW 6023: Hygiene in Trinkwasser-Installationen – Anforderungen an Planung, Ausführung, Betrieb und Instandhaltung.
  • Ar: „Legionellen in Trinkwasser-Installationen – Gefährdungsanalyse und Sanierung“, Beuth Verlag 2016.
  • Dritte Verordnung zur Änderung der Trinkwasserverordnung von November 2015.
  • DVGW Arbeitsblatt W 551: Trinkwassererwärmungs- und Trinkwasserleitungsanlagen – Technische Maßnahmen zur Verminderung des Legionellenwachstums-Planung, Errichtung, Betrieb und Sanierung von Trinkwasser-Installationen.
  • DIN 1988-200: Technische Regeln für Trinkwasser-Installationen – Teil 200: Installation Typ A (geschlossenes System) – Planung, Bauteile, Apparate, Werkstoffe; Technische Regel des DVGW.
Autor:
Martin Pagel, Seminarleiter Trinkwassertechnik, Honeywell Home

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