Trinkwasserhygiene 01.08.2015, 00:00 Uhr

Thermische Dauerdesinfektion im Durchflussprinzip

Selbst bei Einhaltung aller Vorschriften zur Trinkwasserhygiene bleibt für Betreiber von Frischwassersystemen eine große Unsicherheit. Sie entsteht durch falsche Annahmen bei der Planung, durch Vorschriften, die dem Stand der Technik kaum mehr entsprechen, und sie wird verschärft durch ein aktuelles Urteil des Bundesgerichtshofes. Eine thermische Dauerdesinfektion bringt dafür Sicherheit rund um die Uhr.

Bild: panthermedia.net/silverjohn

Bild: panthermedia.net/silverjohn

Das BGH-Urteil vom Mai 2015 verheißt nichts Gutes. Es bedeutet streng genommen, dass Planer und Bauherren alle Vorschriften einhalten, aber Betreiber von Trinkwasseranlagen dennoch für eine Legionellen-Infektion haftbar gemacht werden können. Zur Begründung des Urteils über Schmerzensgeld und Schadenersatz an die Tochter eines – vermutlich –an einer Legionelleninfektion verstorbenen Mieters, reichte die „Verletzung der allgemeinen Verkehrssicherungspflicht“ [1].

Wie gelingt es Legionella Pneumophila immer wieder Schlagzeilen zu machen? Man muss sich vor Augen führen, dass solche Fälle in Trinkwassersystemen auftreten, die fachmännisch geplant, genehmigt und oft sogar gut dokumentiert sind. Eine bundesweite Untersuchung von Techem hatte 2014 festgestellt, dass dennoch in fast jedem achten untersuchten Gebäude die zulässigen Grenzwerte für koloniebildende Einheiten (KbE) überschritten wurde.

24 Stunden Vollstromdesinfektion

Dabei war es auch vor der Entwicklung der thermischen Dauerdesinfektion mit der LegioNo-Technologie einfach, das Risiko zu verringern. Ein Pufferspeicher auf der Primärseite in Kombination mit einer Trinkwassererwärmung im Durchflussprinzip sorgt bereits für eine hydraulische Trennung von gespeicherter Wärmeenergie und Trinkwasser. Was nun noch fehlte, war ein System, das Legionellen unabhängig vom Betriebszustand – Zirkulation, Zapfung, Spitzenzapfung – zuverlässig abtötet. Ziel war es, eine Anlage zu entwickeln, die eine 24-Stunden Vollstromdesinfektion ermöglicht.

Frischwasserstation pewoAqua D LegioNo mit integrierter Regelung und Schnittstellen für Gebäudeleittechnik. Bild: Pewo

Frischwasserstation pewoAqua D LegioNo mit integrierter Regelung und Schnittstellen für Gebäudeleittechnik. Bild: Pewo

Das System basiert auf einer mehrstufigen Trinkwassererwärmung im Durchflussprinzip mit einer thermischen Desinfektion. Die Entwicklung kommt dabei ohne chemische Zusatzstoffe aus und kennt keine Kompromisse. LegioNo gönnt Legionellen buchstäblich keine Pause, da die Zirkulation des Trinkwarmwassers 24 Stunden am Tag, sieben Tage pro Woche die Desinfektionsstrecke zur thermischen Dauerdesinfektion im Temperaturbereich von ca. 70 °C durchströmt.

Der erste Plattenwärmeübertrager erhitzt das Trinkwasser je nach Bedarf auf 65 bis 75 °C. Das erwärmte Trinkwasser gelangt in die Desinfektionsstrecke, die so ausgelegt ist, dass im Zirkulationsbetrieb und bei Spitzenzapfungen eine Verweildauer in diesem Temperaturbereich für mindestens drei bis zehn Minuten gewährleistet wird. Das Heizmedium kühlt sich bei der Erwärmung des Trinkwassers ab und geht mit einer geringen Rücklauftemperatur zurück zum Wärmeerzeuger. Bei der Schaltung handelt es sich um eine weiterentwickelte Variante der Dynamischen Rücklauftemperaturoptimierung (DRO), die in der HLH besprochen wurde [3].

Der zweite Plattenwärmeübertrager hat hauptsächlich die Funktion, das für die Desinfektionsstrecke stark erhitzte Trinkwasser leicht abzukühlen. Dafür wird ein Teil des Heizungsrücklaufes abgezweigt und die Netztemperatur des Trinkwarmwassers auf 60 °C eingestellt. Somit sind Komfort und der Schutz vor Verbrühungen jederzeit gewährleistet. Der erhitzte Rücklauf-Teilvolumenstrom wird mit dem Heizungsvorlauf gemischt und steht als Mischwasser für den ersten Plattenwärmeübertrager zur Verfügung. Diese Mischung hat den Vorteil, dass der Temperaturgradient am ersten Plattenwärmeübertrager relativ gering ist und einer Verkalkung der Übertragungsflächen vorgebeugt wird.

Prinzipschaltbild der thermischen Dauerdesinfektion mit LegioNo. Bild: Pewo

Prinzipschaltbild der thermischen Dauerdesinfektion mit LegioNo. Bild: Pewo

Die Regelung der LegioNo-Anlage erfolgt über zwei Durchgangsventile mit Stellantrieb (Y1 und Y2) sowie mittels einer drehzahlgeregelten Umwälzpumpe. Durch das Schließen des Stellventils Y2 kann die gesamte Hausanlage periodisch mit 65 bis 75 °C entkeimt werden. Das Verfahren entbindet nicht von der Verpflichtung, selten genutzte Entnahmestellen, wie z. B. leer stehende Wohnungen, regelmäßig zu spülen. Duschköpfe werden von keiner Zirkulation erreicht!

LegioNo wurde speziell für kritische Anwendungen in öffentlichen Gebäuden entwickelt. Das System bietet Betreibern von Schwimmbädern, Sportstätten, Hotels, Kliniken und Heimen ein Höchstmaß an Sicherheit. Nicht erst seit dieser Entwicklung plädieren wir als Hersteller mit eigener Forschung und Entwicklung für eine Abkehr vom Speicherladeprinzip – aus guten Gründen. Die meisten Betreiber von Speicherladesystemen begnügen sich mit Desinfektionszyklen (sogenanntem Durchladen). Spätestens seit dem eingangs zitierten BGH-Urteil ist jedoch klar, dass die Einhaltung der DVGW-Vorschriften [4] und anderer Verordnungen im Zweifel nicht ausreicht. Es ist auch aus technischer Sicht nicht nachvollziehbar, wieso das Aufheizen von Speicherladesystemen für wenige Minuten (z. B. >60 °C) als Maßnahme zur Desinfektion ausreichen soll. Großzügig dimensionierte Speicher führen zur Einlagerung bzw. Schichtung von großen Mengen Trinkwarmwasser in kritischen Temperaturbereichen (<50 °C). Legionellen warten mit ihrer explosionsartigen Vermehrung nicht auf den nächsten Durchladezyklus! Aus der Grundlagenforschung ist bekannt, dass sie kurzzeitige Temperaturspitzen in Amöben, also Wirtstieren überleben.

Gleichzeitigkeit neu betrachtet

Hinsichtlich des Prinzips mag LegioNo jedem einleuchten. Für Fachplaner bedeutet dieses System jedoch die Abkehr von einem jahrzehntelang praktizierten Planungsprinzip, nach dem Speicherladesysteme die Versorgung mit Trinkwarmwasser in großen Gebäuden übernommen haben. Das Durchflussprinzip wird in seiner Leistungsfähigkeit bis heute unterschätzt. Ein namhafter Hersteller schreibt auf seiner Webseite gar selbst: Durchflusssysteme seien „sehr gut für kleinere Haushalte geeignet“. Ganz im Gegenteil! Eine pewoAqua DP 50 versorgt ohne weiteres 400 Wohneinheiten mit Trinkwarmwasser im Durchflussprinzip.

Ausgelegt werden Trinkwassersysteme anhand von Annahmen zur Gleichzeitigkeit. Allerdings bieten die einschlägigen Vorschriften und die Fachliteratur hier mehr Interpretationsspielraum als Berechnungsgrundlage. Das war einer der kritischen Faktoren bei der Entwicklung der Desinfektionsstrecke im LegioNo-System. Die Empfehlungen nach DIN 4708 und nach TU Dresden, Lehrstuhl für Energietechnik [5] weichen so stark voneinander ab, dass die Dimensionierung von Speichern, Wärmeübertragern oder Pumpen buchstäblich Auslegungssache ist.

Die Gleichzeitigkeit bei der Entnahme von Trinkwarmwasser lässt sich ohne zusätzliche Variablen nicht genau berechnen. Die Formeln nach DIN 4708 und TU Dresden (nach Zschernig) weichen stark voneinander ab. Für die richtige Auslegung von Frischwassersystemen – mit und ohne Speicher – muss die überwiegende Nutzungsart im Gebäude einbezogen werden. Bild: Pewo

Die Gleichzeitigkeit bei der Entnahme von Trinkwarmwasser lässt sich ohne zusätzliche Variablen nicht genau berechnen. Die Formeln nach DIN 4708 und TU Dresden (nach Zschernig) weichen stark voneinander ab. Für die richtige Auslegung von Frischwassersystemen – mit und ohne Speicher – muss die überwiegende Nutzungsart im Gebäude einbezogen werden. Bild: Pewo

Ob man in einem Gebäude mit 100 Wohneinheiten gleichzeitige Entnahmen an sechs oder 12 Zapfstellen annehmen soll, dafür gab es bislang keine Entscheidungshilfe. Folglich wird meist zugunsten der Versorgungssicherheit mit Luft nach oben gerechnet, bzw. mit extra Wasser in riesigen Speichern! Intern sprechen wir bei solchen Ausschreibungen von „Angstauslegungen“. Dass dabei die Sicherheit auf der Strecke bleiben kann, liegt auf der Hand.

Die Praxis zeigt aber auch, dass beide Betrachtungen zur Gleichzeitigkeit richtig sein können. Sie ist abhängig von der tatsächlichen Trinkwarmwassernutzung im Gebäude. In die Überlegungen zu LegioNo flossen deshalb Felderfahrungen ein. Volumenströme und Leistungsanforderungen ändern sich dramatisch, wenn z. B. Messebesucher in einem Tagungshotel zwischen 7:00 Uhr und 7:30 Uhr die Duschen auslasten. Diese Gleichzeitigkeit mit Spitzenlast führt eine Viertelstunde später am Frühstücksbuffet zu den selben Engpässen bei Kaffee und Rührei. Die Küche plant ihre Kapazitäten anhand solcher Erfahrungswerte – warum sollte das in der Heizzentrale anders sein? Ganz ähnlich verhält es sich bei Wohngebäuden, deren Wohnungs- und Haushaltsgrößen sowie die Ausstattung der Bäder wichtig für die Dimensionierung sinnvoller Frischwassersysteme sind. Die Tabelle zeigt ein paar Beispiele und welche Volumenströme und andere Parameter jeweils zu erwarten sind.

Auslegung von Frischwasserstationen mit LegioNo-Technologie anhand von Gleichzeitigkeitsmerkmalen.

Auslegung von Frischwasserstationen mit LegioNo-Technologie anhand von Gleichzeitigkeitsmerkmalen.

Das Gebäude selbst ist die entscheidende Variable bei der Auslegung von Trinkwarmwasser- aber auch von Heizsystemen. Diese Erkenntnis führte im Laufe der Entwicklung von LegioNo zu einer Art Nebenprodukt, denn die Dimensionierung der Desinfektionsstrecke war kritisch, um eine Mindestverweildauer von drei Minuten für jede Konfiguration zu gewährleisten. Außerdem sollte der Energiebedarf für die thermische Desinfektion niedrig bleiben. Für die komplexe Aufgabe der Auslegung nach Gebäudespezifikation hat PEWO ein Tool entwickelt. In die Software zur Planung hygienischer Frischwasserstationen fließen Daten ein, die aus dem Monitoring von Anlagen mit internetbasierter Gebäudeleittechnik (pewoLive) gewonnen wurden.

Eine LegioNo-Anlage (z. B. Frischwasserstation pewoAqua DP) muss so ausgelegt sein, dass mindestens die Zirkulationsverluste ausgleichen werden und die Zirkulationsvolumenströme mit ausreichender Zeitdauer thermisch desinfiziert werden. Die Dimensionierung ist von der zu erwartenden maximalen Gleichzeitigkeit abhängig und einer anwendungsspezifischen Reaktionszeit. Aufgrund des Wissens um die Gebäude- bzw. Nutzungsspezifik ist für kritische Anwendungen in Kliniken und Pflegeheimen eine thermische Desinfektion von 10 Minuten vorgesehen. Das bedeutet, dass 24 Stunden, 7 Tage pro Woche jeder Tropfen Trinkwarmwasser ein mal (bei Zapfung) oder mehrmals im Zirkulationsbetrieb die Reaktionsstrecke für mindestens zehn Minuten durchströmt. Tabelle 1 zeigt, dass in einem Pflegeheim mit 300 Betten schon 500 Liter Behältervolumen dafür ausreichen. Neben der Trinkwasserhygiene ist es übrigens auch eine Frage der Energieeffizienz, ob solche Anlagen optimal geplant sind. Selbstredend ergeben sich im Heizkeller entscheidende Platzvorteile, wenn Speicher mit Volumen jenseits der 2 000 Liter für immer verschwinden.

Fazit

Thermische Dauerdesinfektion ist eine einfache Methode für hygienischeres Trinkwarmwasser. Das bei der Abwehr von Legionellen ohnehin überlegene Durchflussprinzip wird mit LegioNo zu einer dauerhaft und besonders für kritische Anwendungsumgebungen sicheren Lösung aufgewertet. Bei der Entwicklung des Systems und durch Felderfahrungen mit vergleichbaren Anlagen hat die PEWO Energietechnik die Auslegung von Frischwasserstationen auf den Prüfstand gestellt. Das neue Berechnungsverfahren bezieht im Unterschied zu den einschlägigen Vorschriften erstmals die Gebäudetypen und Nutzungsarten bei der Planung und Dimensionierung konsequent ein.

 

 

 

Literatur:

[1] http://www.immobilien-newsticker.de/bgh-vermieter-kann-fuer-legionelleninfektion-haftbar-gemacht-werden-201534477/

[2] http://www.haustechnikdialog.de/News/15716/ Grosse-Trinkwasseranlagen-anfaelliger-fuer-Legionellen

[3] Petrick, N.: Im Rücklauf steckt mehr. HLH Bd. 65 (2014) Nr. 6, S. 38-40.

[4] DVGW-Arbeitsblätter W 551.

[5] Zschernig: Durchflusserwärmung contra Speicherladesyste. TU-Dresden, 1998.

Von Nico Petrick

Nico Petrick ist Mitglied der Geschäftsleitung der PEWO Energietechnik GmbH, Elsterheide. Er studierte an der Akademie für neue Medien in München Softwareentwicklung und Datenbankdesign und konzipiert seit über zehn Jahren Lösungen für Nah- und Fernwärmenetze, Wärmepumpen und Solarprojekte.

Top Stellenangebote

Hochschule für angewandte Wissenschaften Würzburg-Schweinfurt-Firmenlogo
Hochschule für angewandte Wissenschaften Würzburg-Schweinfurt Professorin / Professor (m/w/d) (W2) Fakultät Maschinenbau Schweinfurt
THD - Technische Hochschule Deggendorf-Firmenlogo
THD - Technische Hochschule Deggendorf Professor / Professorin (m/w/d) Bildgebende Verfahren mit dem Schwerpunkt Computertomographie Deggendorf
Generalzolldirektion-Firmenlogo
Generalzolldirektion Wirtschaftsingenieur/in (m/w/d) Berlin, Bonn, Dresden, Offenbach am Main
Niedersächsische Landesamt für Bau und Liegenschaften-Firmenlogo
Niedersächsische Landesamt für Bau und Liegenschaften Bauoberinspektor-Anwärter (m/w/d) Hannover
Niedersächsische Landesamt für Bau und Liegenschaften-Firmenlogo
Niedersächsische Landesamt für Bau und Liegenschaften Technische Referendare (m/w/d) im Beamtenverhältnis Hannover
Vermögen und Bau Baden-Württemberg-Firmenlogo
Vermögen und Bau Baden-Württemberg Diplom-Ingenieur/in / Bachelor / Master (w/m/d) Architektur / Bauingenieurwesen / Wirtschaftswissenschaften für den Bereich Baubetrieb und Kalkulation Stuttgart
Hochschule Karlsruhe - Technik und Wirtschaft University of Applied Sciences-Firmenlogo
Hochschule Karlsruhe - Technik und Wirtschaft University of Applied Sciences W2-Professur für das Fachgebiet "Fahrzeugelektronik" Karlsruhe
Technische Universität Berlin-Firmenlogo
Technische Universität Berlin Bibliotheksreferendar*in (d/m/w) Berlin
BAM Deutschland AG-Firmenlogo
BAM Deutschland AG Planungskoordinator (m/w/d) Hamburg
KfW Bankengruppe-Firmenlogo
KfW Bankengruppe Experte / Sachverständiger (w/m/d) für Umwelt- und Sozialrisikomanagement Frankfurt am Main
Zur Jobbörse