Hygienesicherung in Trinkwasseranlagen

Kompakt informieren

• Um die Vorgaben des DVGW-Arbeitsblatts W 551 zu erfüllen, muss die Trinkwasserzirkulation hydraulisch abgeglichen werden.
• Spezielle Regelarmaturen und Funktionen der Zirkulationspumpe stellen die gleichmäßige Tempera­turverteilung im Normal- und im Desinfektions­betrieb sicher.
• Für die vertiefende Information bietet TGA Fach­planer zwei Webinar-Termine an. Die Autoren ­referieren die Online-Seminare live, Sie können sich bequem und ohne Reisezeit an Ihrem PC fortbilden und Ihre Fragen zum Thema stellen (siehe ­Infokasten).

Kaum eine Woche vergeht, in der nicht Meldungen wie „Legionellen-Alarm“ oder „Duschen wegen Legionellen untersagt“ in einer Tageszeitung zu lesen wäre. Man hat den Eindruck, dass die Zahl solcher Vorfälle zunimmt. Woran liegt das? Gab es früher keine Keime in der Haustechnik? Doch, denn beispielsweise sind Legionellen ein natürlicher Bestandteil der Mikrofauna des Wassers und somit ständiger Begleiter des Menschen. Wie immer gilt aber auch hier: Auf die Dosis kommt es an. Und früher hatten es Keime schwerer, sich zu vermehren. Die Trinkwassersysteme waren noch sehr einfach aufgebaut: Wenige Zapfstellen, kurze Leitungswege, Warmwasser gab es direkt von dezentralen Warmwassergeräten.

Heute lieben wir es komfortabler: Viele Zapfstellen sind über das ganze Gebäude verteilt, das warme Wasser erzeugen wir zentral im Technikraum und bevorraten es dort genauso wie in weit verzweigten Leitungsnetzen.

Wasser ist nicht steril

Doch ist diese Komfort-Hausinstallation unter dem Gesichtspunkt der Trinkwasser-Hygiene nicht immer vorbildlich: Ein 2010 abgeschlossenes Projekt, an dem fünf Forschungseinrichtungen und 17 Industriepartner unter Koordination von Prof. Dr. Hans-Curt Flemming (IWW Zentrum Wasser und Uni Duisburg-Essen) vier Jahre lang gearbeitet haben, zeigt [1]: Nicht immer werden beim Bau die Regeln der Technik eingehalten; und vielen Betreibern fehlt es an Wissen über den hygienegerechten Betrieb ihrer Anlagen.

Man muss sich stets vor Augen halten: Wasser, das der kommunale Wasserversorger zur Verfügung stellt, ist zwar frei von Krankheitserregern, aber es ist nicht keimfrei (steril). Auch ordnungsgemäß aufbereitetes Trinkwasser enthält Organismen, die sich in Trinkwasseranlagen selbst bei geringem Nährstoffgehalt vermehren können.

Beispielsweise erkranken in Deutschland nach Schätzungen des Robert-Koch-Institutes jährlich 25000 bis 30000 Menschen an der Legionärskrankheit. Obwohl es naheliegend ist, dass die Gefahr einer Legionellose im Geschossbau mit komplexer Haustechnik größer ist als im normalen Wohnhaus, bestätigt die Statistik diese Vermutung nicht: Gemäß einer Veröffentlichung des RKI [2] wird bei den gemeldeten Infektionen als vermutlicher Ort der Infektion an erster Stelle der Privathaushalt (41,4 %) genannt, gefolgt von der Übernachtung in einem Hotel (35,1 %); an dritter Stelle stehen im Krankenhaus erworbene Infektionen (17,2 %). Deshalb sollte auch bei kleineren Objekten strikt auf die Hygiene-Prophylaxe geachtet werden. Dies erfordert in der Regel:

• Vermeiden jeglicher Überdimensionierung
• Einsatz von Installationswerkstoffen, die möglichst geringe Mengen an verwertbaren Nährsubstraten abgeben
• keine Stagnation des Trinkwassers
• Vermeidung von Temperaturbereichen, bei denen Bakterienwachstum, insbesondere das von Krankheitserregern, gefördert wird.

Hygiene ist eine Verteilungsaufgabe

Für alle Trinkwasser-Installationen in öffentlich und privat genutzten Gebäuden gilt das Arbeitsblatt DVGW W 551. In ihm werden die Maßnahmen beschrieben, die notwendig sind, um eine massenhafte Vermehrung von Legionellen in Warmwassersystemen der Trinkwasser-Installation zu verhindern. Wichtige Vorgaben sind u.a.

• regelmäßiges Erwärmen des Warmwassers im Trinkwassererwärmer auf über 60 °C, möglichst einmal am Tag, am Boileraustritt müssen ständig 60 °C eingehalten werden können (höhere Temperaturen wären zur Legionellenabtötung zwar effektiver, würden aber eine erhöhte Kalkablagerung und Korrosion begünstigen)
• die Zirkulationstemperatur im Netz bis zum Wiedereintritt der Zirkulation in den Trinkwassererwärmer soll permanent mindestens 55 °C betragen
• es ist eine möglichst gleichmäßige Durchströmung zu gewährleisten (Hydraulischer Abgleich),
• Vermeidung von langen, weit verzweigten Heißwassersystemen und selten genutzten, stagnierenden Totleitungen
• wo die Vorgaben nach DVGW W 551 nicht einzuhalten sind, sollte eine dezentrale Trinkwassererwärmung installiert werden (z.B. Durchlauferhitzer an weit entfernten oder selten benutzten Entnahmestellen)
• Vermeidung unnötiger Wasseranschlüsse; keine Leitungsabschnitte mit „stehendem“ Wasser
• Isolierung / Dämmung der Kaltwasser­leitungen gegen Aufwärmung (Legionellenwachstum wird bei höheren Temperaturen begünstigt)

Ausgangspunkt jeder Hygiene-Prophylaxe sind die zumindest in größeren Gebäuden stets installierten Zirkulationsleitungen (Rohrleitungsvolumen größer 3 l oder Speicherwasservolumen größer 400 l). Solche Zirkulationssysteme schützen das Warmwassersystem gegen Legionellenwachstum und gewährleisten Warmwasser bis nahe zur Zapfstelle (erhöhter Komfort), sodass auch die Ausstoßverluste sehr gering sind. Das DVGW-Arbeitsblatt W 553 ist Grundlage zur Auslegung solcher Zirkulationssysteme.

Zirkulationsleitungen und Zirkulationspumpen sind gemäß W 551 so zu bemessen, dass im zirkulierenden Warmwassersystem die Warmwassertemperatur um nicht mehr als 5 K gegenüber der Speicheraustrittstemperatur unterschritten wird. Demzufolge sind Rohrleitungen für erwärmtes Trinkwasser zur Begrenzung des Wärmeverlustes zu dämmen (mindestens nach den Vorgaben der EnEV). Wichtig auch dies: In die Zirkulationsleitung wird die Zirkulationspumpe mit Förderrichtung zum Trinkwassererwärmer eingebaut, also im Rücklauf.

Geregelte Hygiene

Anzustreben ist eine gleichmäßige Durchströmung der Leitungen. Dafür ist ein Hydraulischer Abgleich durchzuführen (DVGW-Arbeitsblatt W 553). Bei Einhaltung der W-553-Vorgaben und bei sachgemäßem Hydraulischen Abgleich Abb. 2 ist sichergestellt, dass die Auskühlung an keiner Stelle des zirkulierenden Warmwassersystems 5 K übersteigt. Regulierventile gewährleisten dabei, dass die verschiedenen Entnahmestellen in gleicher Weise mit Warmwasser versorgt werden. Dabei dürfen 0,5 m/s als Fließgeschwindigkeit nicht überschritten werden (Hintergrund ist die Gefahr einer Erosionskorrosion, insbesondere in Kupferleitungen).

Rechnerisch wird die Voreinstellung der Regulierventile so ermittelt, dass in allen Strömungswegen vom Austritt der Warmwasserleitung aus dem Trinkwassererwärmer bis zum Wiedereintritt der Zirkulationsleitung der gleiche Druckverlust herrscht.

Und so funktioniert die „geregelte Hygiene“ in der Praxis am Beispiel des DVGW-geprüften Drossel- und Absperrventils Alwa-Kombi-4 Abb. 3. Im Normalbetrieb regelt es modulierend die Zirkulationswassertemperatur. Zusätzlich stellt der thermische Regelaufsatz, der eine schnelle thermische Desinfektion ermöglicht, auch während der Desinfektion den Hydraulischen Abgleich sicher, um die Desinfektion aller Stränge zu gewährleisten. Das Ventil wird auf die gewünschte Wassertemperatur eingestellt und der Regel­aufsatz hält diese Temperatur am Ventil konstant. Bei steigender Temperatur sichert ein Mindestdurchfluss die Regelfähigkeit.

Während ein Ventil mit statischer Einregulierung nur für den „Volllastbetrieb“ eingestellt werden kann, findet bei der automatischen Einregulierung mit dem thermischen Regelaufsatz eine permanente Regulierung und somit eine optimale Versorgung aller Stränge bei minimalem Energieaufwand statt.

Thermische Desinfektion

Bei der thermischen Desinfektion werden der Warmwasserbereiter und das gesamte Leitungsnetz inklusive der Entnahme-Armaturen auf mindestens 70 °C erwärmt. Anschließend werden alle Entnahmearmaturen für mindestens 3 min gespült, wobei die Auslauftemperatur nicht unter 70 °C fallen darf.

Ausgehend von der Mindestdurchflussmenge öffnet das Ventil zur Desinfektion bei ca. 63 °C und die Durchflussmenge wird erhöht. Bei weiterer Temperaturerhöhung wird bei 72 °C die Wassermenge abgedrosselt Abb. 4. Dies hat den Vorteil, dass eine schnellere Bereitstellung des heißen Wassers in den Strängen erfolgt, wobei das hydraulische Gleichgewicht erhalten bleibt. Nach Beendigung der thermischen Desinfek­tion durch Absenken der Boiler-Temperatur fährt das Regelventil mit dem thermischen Regelaufsatz automatisch wieder in seine ursprüngliche Regelfunktion zurück. Der thermische Regelaufsatz 50–60 °C kann ohne Unterbrechung der Wasserversorgung durch einfaches Eindrehen in die Ventilspindel nachgerüstet werden.

Funktionalität der Zirkulationspumpe

Aus Sicht der Zirkulationspumpe geschieht beim beschriebenen Funktionsablauf folgendes: Wird die Vorlauftemperatur aufgrund einer thermischen Desinfektion angehoben, öffnen die Regelventile, sodass ein höherer Volumenstrom gefördert werden muss. Während der Desinfektion muss die Zirkulationspumpe aus dem Normalbetrieb auf Max.-Betrieb geschaltet werden. Das kann bei der hocheffizienten Zirkulationspumpe mit Permanentmagnet-Motortechnologie Magna durch Aktivierung eines digitalen Schaltbefehls über die zentrale Gebäudeleittechnik oder direkt am Display der Pumpe erfolgen.

Die Grenztemperatur zur thermischen Desinfektion wird so lange gehalten, bis sie auch am weitest entfernten Punkt des Netzes gemessen wird. Nach dem anschließenden Absenken der Warmwassertemperatur nach Abschluss der Desinfektionsmaßnahme schließt das Regulierventil automatisch. Der Max.-Betrieb der Pumpe wird jetzt deaktiviert und sie arbeitet wieder im Normalbetrieb.

Nicht nur die Funktionalität der Zirkulationspumpe muss passen, auch das Design muss daraufhin überprüft werden, ob es unter hygienischen Aspekten „Stand der Technik“ ist. Dabei ist die Wahl des Werkstoffs von großer Bedeutung: Edelstahl besitzt von Haus aus eine sehr hohe Korrosionsbeständigkeit und hat besonders glatte Oberflächen Abb. 5. Eine entsprechend gestaltete Hydraulik vermeidet Stagnationszonen, die unter Hygienegesichtspunkten kritisch wären. Glatte, strömungsgünstige Oberflächen und ein optimales Design der hydraulischen Bauteile wirken zudem einer Biofilmbildung entgegen.

Gemäß W 551 muss eine Trinkwasser-Zirkulationspumpe mindestens 16 h/d in Betrieb sein. Die maximale Abschaltdauer der Zirkulationspumpe von 8 h/d ist aber nur dann möglich, wenn die Anlage konsequent nach den Vorgaben des W 551 geplant, errichtet und betrieben wird.

Probenahme gemäß TrinkwV

In öffentlichen Gebäuden sind gemäß Trinkwasserverordnung (TrinkwV) einmal jährlich Unter­suchungen auf Legionellen vorgeschrieben (§§ 4, 14 (6) und 19 (7) in Verbindung mit Anlage4 Webcode 312126). Die Vorgaben für die fachgerechte Probenahme im deutschen Einheitsverfahren zur Untersuchung auf Einhaltung der Grenzwerte der Trinkwasserverordnung sind in DIN EN ISO 19458 und DIN 38402 beschrieben. Anforderungen an Probenehmer als Unterauftragnehmer eines akkreditierten Prüflaboratoriums werden in DIN EN ISO/IEC 17025 definiert.

Damit diese Probenahmen fachgerecht durchgeführt werden können, sind geeignete Probenahmestellen mit speziellen Entnahmearmaturen (Probenahmeventil) zu installieren. Die Orte der Probenahmestellen zur Kontrolle der Wasserbeschaffenheit (chemisch und mikrobiologisch) werden durch das Gesundheitsamt festgelegt. Wenn die Untersuchungen nicht auf Veranlassung des Gesundheitsamtes durchgeführt werden, richtet sich die Anordnung der Probenahmestellen nach W 551 Punkt 9.5, Bild 1 und müssen mit den Verantwortlichen im Bereich Technik sowie mit dem zuständigen Hygieniker und der durchführenden Untersuchungsstelle abgestimmt werden. Die definierten Positionen der Probenahmestellen sind im Übersichtsplan des Trinkwassersystems zu vermerken.

Geeignete, totraumfreie Probenahmeventile sind an allen definierten Stellen fest zu installieren und unmittelbar in die Leitung einzuschrauben, sodass zur Beprobung ausschließlich unmittelbar aus dem Rohrnetz stammendes Trinkwasser entnommen wird und das Ergebnis nicht durch eventuell stagnierendes Restwasser aus einer Zuleitung verfälscht wird. Geeignete Anschlussmöglichkeiten bieten z.B. Entleerungs- oder Prüfanschlüsse gängiger Strangabsperrarmaturen oder Mess- und Entleeranschlüsse an Regulierventilen.

Das Alwa-Probenahmeventil von Honeywell (auch in Verbindung mit dem Entleerungs-Adapter zum Anschluss an Regulierventile vom Typ Alwa-Kombi-4) wurde für die Probenahme im Kalt- und Warmwasser für chemische und mikrobiologische Parameter im Trink-, Bade- und Schwimmbeckenwasser entwickelt; es wird insbesondere zum Nachweis von Kontaminationen mit Legionellen genutzt.

Diskrete Desinfektion mit Chlordioxid

Neben der thermischen Desinfektion, der UV-Behandlung und dem Einsatz von Chlorbleichlauge hat sich bei einer Verkeimung mit Legionellen als Übergangslösung bis zur Klärung der Verkeimungsursache die Chlordioxid-Desinfektion bewährt. Der Vorteil von Chlordioxid: Es wirkt sehr effektiv gegen alle Arten von Krankheitskeimen und hat eine lange Verweilzeit im Leitungssystem, was eine Desinfektionswirkung auch ohne Wasserentnahme gewährleistet. Der große Vorzug gegenüber anderen Desinfektionsmitteln ist die Wirksamkeit gegen Biofilme: Chlordioxid baut einen vorhandenen Biofilm ab und entzieht so den Legionellen die Lebensgrundlage.

Die Chlordioxid-Aufbereitungsanlagen von Grundfos erzeugen die für den Desinfektionsprozess erforderliche Menge an Chlordioxid bedarfsorientiert vor Ort (nach dem Säure/Chlorit-Verfahren mit verdünnten Natriumchlorit- und Salzsäurelösungen; Ausbeute: 90 bis 95 %). Damit erfüllt der Betreiber den § 11 Trinkwasserverordnung 2001 in vollem Umfang – bei vorgefertigten Chlordioxidlösungen ist dies nicht der Fall. Die frisch produzierte Chlordioxidlösung wird in einem integrierten Zwischen­behälter gelagert und mithilfe einer Schrittmotor-Dosierpumpe durchflussgesteuert in die Wasserleitung injiziert.

Ein besonderer Pluspunkt der automatischen Oxiperm Pro-Systeme Abb. 6 ist die einfache Bedienung und Kontrolle des Desinfektionsprozesses. Alle Betriebszustände und Störmeldungen erscheinen auf dem Klartext-Display; Bedien- und Kontrollelemente befinden sich auf der Gerätefront. Die Kontrolleinheit ist mit einer integrierten Messwerterfassung ausgestattet, die bei Anschluss einer Chlordioxid-Messzelle eine direkte Überwachung der ClO₂-Konzentration in der Trinkwasserleitung erlaubt.

Empfehlenswert ist die Verwendung des Bypass-Moduls. Bei dieser Variante ist es nicht erforderlich, die Wasserleitung zu öffnen und so den Wasserstrom zu unterbrechen. Über passende Anbohrschellen erfolgt die Entnahme und Rückführung des Bypass-Wassers. Die Zugabe des Chlordioxids erfolgt in einer Impfstelle im Modul. So ist es möglich, die Anlage anzuschließen und in Betrieb zu nehmen, ohne die Wasserversorgung des Gebäudes zu unterbrechen. Vor allem in Krankenhäusern oder Altenheimen ist dies ein entscheidender Kostenfaktor.

In vielen Gebäudeinstallationen liegen Warm- und Kaltwasserstränge eng beieinander oder sind unzureichend gedämmt. So kann es auch zu einer Verkeimung der Kaltwasserleitungen kommen. In diesen Fällen empfiehlt sich eine Chlordioxid-Dosierung sowohl in das Warmwassernetz wie auch in die Kaltwasser­zuleitung.

Fazit

Heißes Wasser – und zwar sofort: Eine Warmwasserzirkulation vermeidet hygienische Probleme, erhöht den Komfort, erspart Warte­zeiten unter der Dusche und spart Trinkwasser. Damit diese Vorteile voll genutzt werden können, ist der korrekte Hydraulische Abgleich in den Warmwasserleitungen und der Einsatz geeigneter Zirkulationspumpen für die Hygiene-Prophylaxe unabdingbare Basis. Ist trotz aller Vorsorgemaßnahmen eine Verkeimung eingetreten, bewährt sich als Übergangslösung eine thermische Desinfektion oder die Chlordioxid-Desinfektion. Zur Sanierung einer kontaminierten Anlage müssen aber immer Kombinationen aus betriebstechnischen, verfahrenstechnischen und baulichen Maßnahmen herangezogen werden. •

Mehr Infos zum Thema in den TGAdossiers Trinkwasserhygiene und Wasseraufbereitung: Webcode 1057 bzw. 1043

Literatur

[1] „Die letzten Meter auf dem Weg zum Wasserhahn“ auf http://www.iww-online.de, Shortlink zu der Veröffentlichung: http://bit.ly/der-letzte-meter

[2] Zur Situation bei wichtigen Infektionskrankheiten im Jahr 2004 – Legionellose in Deutschland 2004. Robert Koch Institut, Epidemiologisches Bulletin Nr. 48, Dezember 2005 auf http://www.rki.de. Shortlink zu der Veröffentlichung: http://bit.ly/rki_leg_2004

[3] Untersuchungen zum Vorkommen von Legionellen in Trinkwasseranlagen von Einfamilienhäusern, Westfälische Wilhelms-Universität Münster, Institut für Hygiene, Professor Dr. Werner Mathys

Trinkwasserhygiene ist ohne Fortbildung kaum zu realisieren

Sparsamer Umgang mit Trinkwasser ist in Deutschland selbstverständlich: Die Wasserabgabe sank in den letzten 20 Jahren um rund 24 %. Laut Bundesverband der Energie- und Wasserwirtschaft wurden 1990 ca. 5,9 Mrd. m³ Wasser an Haushalte, Industrie und Kleingewerbe geliefert, 2010 waren es 4,5 Mrd. m³. In den Haushalten (inklusive Kleingewerbe) ist dabei der Wassergebrauch von 147 auf 123 l/(Pers d) gesunken, insbesondere durch wassersparende Haushaltsgeräte und Armaturen.

Doch die wenigsten Betreiber einer Wasserversorgungsanlage – dazu gehören laut Trinkwasserverordnung (TrinkwV), zuletzt am 3. Mai 2011 geändert (Webcode 316744), auch die Hausinstallationen – sind für ihre große Verantwortung zur Einhaltung der Trinkwasserhygiene sensibilisiert. Laut TrinkwV muss Trinkwasser frei von Krankheitserregern, genusstauglich und rein sein. Dieses Erfordernis gilt als erfüllt, wenn bei der Wassergewinnung, der Wasseraufbereitung und der Verteilung die allgemein anerkannten Regeln der Technik eingehalten werden und das Wasser für den menschlichen Gebrauch den mikrobiologischen Anforderungen (§ 5), den chemischen Anforderungen (§ 6) und den Indikatorparametern (§ 7) entspricht.

Der Einhaltung der allgemein anerkannten Regeln der Technik – durch Planer und Installateure – kommt damit für die Trinkwasserhygiene eine überragende Bedeutung zu, nicht zuletzt, weil sich die Betreiber einer Hausinstallation auf die Fachkompetenz ihrer Auftragnehmer verlassen müssen. Übernehmen darf man die Verantwortung darum nur, wenn man die allgemein anerkannten Regeln der Technik aus dem Effeff beherrscht. Ohne kontinuierliches Auffrischen des Wissens und Fortbildung können auch Fachleute dies kaum von sich behaupten, denn das Regelwerk und auch die einzusetzende Technik unterliegen einem ständigen Wandel.

Fortbildung ist für alle Fachleute eine Pflicht. Nutzen Sie dazu die besonders komfortable Möglichkeit der Gentner-Webinare. Informa­tionen zum Ablauf und zu Anmeldungen finden Sie auf der gegenüberliegenden Seite und auf: http://www.gentner.de/webinare

Jochen Vorländer, Chefredakteur TGA Fachplaner

Wasser, das der kommunale Wasserversorger zur Verfügung stellt, ist zwar frei von Gesundheitserregern, aber es ist nicht keimfrei (steril). Es enthält Organismen, die sich in Trinkwasseranlagen selbst bei geringem Nährstoffgehalt vermehren können. Welchen Beitrag die Pumpen- und Regelungstechnik zu den Vorgaben des DVGW-Arbeitsblatts W 551 bietet, erfahren Sie im Gentner-Webinar „Hygiene in Trinkwasseranlagen“. TGA Fachplaner bietet Ihnen dazu zwei Termine an:

30. Juni 2011, 18.00 Uhr

21. Juli 2011, 18.00 Uhr

Die kostenlosen Webinare dauern etwa 60 Minuten. In einem anschließenden Chat (ca. 15 Minuten) beantworten die Referenten Fragen, die von den Teilnehmern während des Webinars eingereicht worden sind. Zusätzlich erhalten sie im Nachgang eine Zusammenfassung aller Fragen und Antworten. Zur Teilnahme benötigen Sie lediglich einen PC mit Internetanschluss, Lautsprecher oder Kopfhörer und den kostenlos verfügbaren Adobe Flash Player. Einen Download-Link und einen Dialog zur Anmeldung finden Sie unter: http://www.gentner.de/webinare

ist Service Trainer in der Abteilung Marketing / Schulung bei Grundfos, Erkrath. Telefon (02 11) 9 29 69-0, ojung@grundfos.de, http://www.grundfos.de

Arnd Bürschgens ist Produktmanager und ­Schulungsleiter bei Honeywell ­Automation & Control Solutions, Mosbach, für den Bereich ­Trinkwasserarmaturen. Telefon (0 62 61) 81-0, http://www.honeywell.de/haustechnik