Der Begriff Trinkwasserinstallation ist in der Trinkwasserverordnung von 2001 definiert als „die Gesamtheit der Rohrleitungen, Armaturen und Apparate, die sich zwischen dem Punkt des Übergangs von Trinkwasser aus einer Wasserversorgungsanlage an den Nutzer und dem Punkt der Entnahme von Trinkwasser befinden“1).
Die Anforderungen und technischen Regeln für Trinkwasserinstallationen wurden für Europa nach DIN EN 806 neu genormt. Die deutschen Ergänzungsnormen dazu sind:
DIN 1988 Teil 100, zum Schutz des Trinkwassers und Trinkwassergüte,
DIN 1988 Teil 200 zur Planung und Errichtung,
DIN 1988 Teil 300 zur Berechnung der Rohrdurchmesser.
Neue Berechnung der Rohrdurchmesser nach DIN 1988 Teil 300
Um überdimensionierte Rohrleitungen zu vermeiden, erfolgt die Aufteilung der Wohnungen in mehrere „Nutzungseinheiten“, wobei jede davon mit maximal zwei Entnahmestellen berücksichtigt wird.
Das Ziel der Berechnung ist es, unter Ausnutzung des maximal zulässigen Druckverlustes für jede Gebäudeart die „kleinstmöglichen Rohrdurchmesser“ zu finden. Darum unterscheidet die DIN 1988 Teil 300 zur Berechnung der Rohrdurchmesser zwischen Gebäuden mit Wohnungen, Seniorenheimen, Hotels, Krankenhäusern, Schulen und Pflegeheimen. In Formel 9 der Norm sind für jede Gebäudeart ande- re Gleichzeitigkeitsfaktoren festgelegt. Zum Beispiel ist nach der, für den Wohnungsbau und Seniorenheime gemeinsam gültigen Formel, der Spitzendurchfluss Vs = 1,48ù(Summendurchfluss)0,19– 0,94 (l/s).
Für Stockwerksleitungen werden aus hygienischen Gründen Ringleitungen empfohlen
In der Trinkwasserversorgung von Städten gehören Ringleitungen und Maschen zum allgemein anerkannten Stand der Technik. Zur Erfüllung der hygienischen Anforderungen nach der neuen Trinkwasserverordnung sind sie aber eine Neuheit, wenn man so will „neuester Stand der Technik“. Für die zentrale Trinkwassererwärmung wurden sie von Joachim Zeeh [1] zur Vermeidung der Stagnation des Trinkwassers in der zentralen Warmwasserbereitung und zur Vermeidung der Stagnation in der Kaltwasserverteilung, besonders als Problemlösung für die Trinkwasserinstallation in Gebäuden, mit den dort vorgeschriebenen Wohnungszählern neu erfunden.
Neuerdings werden Ringleitungen als Stockwerksleitungen in den Wohnungen nach DIN 1988 Teil 300 als „besonders hygienische Lösung“, empfohlen und auch eingebaut.
Die Rohrdurchmesser der Ringleitung sind geringer als bei der üblichen Baumstruktur
Der Summendurchfluss SD einer Trinkwasserinstallation für acht Wohnungen ist zum Beispiel bei Kaltwasser 8ù0,64 = 5,12 l/s.
Der Spitzendurchfluss ist für Wohnungen und Seniorenheime berechnet und liegt bei Vs = 1,48ù(8ù0,64)0,19 – 0,94 = 1,078 l/s. Er tritt in der Kaltwasserzuleitung auf und verteilt sich bei symmetrischer Anordnung je zur Hälfte auf die beiden Seiten des Rohrsystems. Der zur Berechnung eines symmetrischen Systems erforderliche Summendurchfluss SD der beiden Seiten (nach Formel 9 der Norm zurück berechnet) ist nicht 2,56 l/s wie bei der Baumstruktur, sondern für jede Seite SD = 1,995 l/s und wird für die Berechnung von Druckverlust und Durchflussmengen in allen Teilen der Ringleitung zu Grunde gelegt.
Die Berechnung führt zu den kleinstmöglichen Rohrdurchmessern
Im Gegensatz zur Baumstruktur, wo die Auslegung für zwei mal vier Wohnungen erfolgt, wobei sich ein Summendurchfluss von 2,56 l/s ergibt, wird bei der Ringleitung jede Wohnung mit dem halben Zustrom von oben und dem halben Zustrom von unten mit SD = 0,32 l/s und VS = 0,22 l/s berücksichtigt. Zum Beispiel werden für acht Wohnungen an einer gemeinsamen Ringleitung für jede Seite ein theoretischer Summendurchfluss SD = 1,99 l/s angenommen. Beginnend mit den weitest gelegenen Zapfstellen werden alle Teilstrecken der Ringleitung durch Gleichsetzung der Druckverluste in der linken und rechten Seite der Ringleitung durch Iteration ausgelegt. Die Berechnung führt zu den kleinstmöglichen Rohrdurchmessern des Kaltwassersystems, zum Beispiel bei acht Wohnungen DN 15 für alle Rohrleitungen bei einem Druckverlust des Rohrsystems von ca. 1 bar. Zur Vereinfachung der Berechnung und der Anlage werden wie bei der Wohnungsringleitung, mit dem Ziel einer besonders hygienischen Lösung, alle Rohre der Ringleitung mit dem gleichen Durchmesser ausgeführt.
Kaltwasserringleitung im Vergleich zur Baumstruktur
Wer die Vorteile von Ringleitungen und Maschen für die Trinkwasserhygiene beurteilen will, der sollte hierzu den VDI-Bericht zum Vortrag „Vermaschte Netze in der Trinkwasserhausinstallation“ [2] lesen. Am Beispiel von Zehn Wohnungen werden hier die Vorteile einer Trinkwasserverteilung mit Ringleitung gegenüber der Baumstruktur detailliert erläutert. Es gab 2008 in der alten DN 1988 Teil 3 noch keine Berechungsmethode zur Ringleitung wie die neuerdings beschriebene Stockwerksleitung im Teil 300 der neuen Norm mit der Empfehlung zu den überall gleichen Rohrdurchmessern, wie im untenstehenden Bild für die Ringleitung und Maschen dargestellt.
Ein zusätzlicher Vorteil der Ringleitung gegenüber dem klassischen System der Baumstruktur ist, dass sie das Ziel der Auslegung nach DIN 1988 Teil 300: „für die Kalt- und Warmwasserleitung bei Spitzenbelastung des Systems bei den kleinstmöglichen Innendurchmessern den Mindestdurchfluss an allen Entnahmestellen sicher zu stellen“ erreicht wird. Wendet man die Formeln für die Baumstruktur folgerichtig auf die Ringleitungen und Maschen an und führt alle Teilstrecken wie im Bild 2 dargestellt mit dem gleichen Rohrdurchmesser aus, dann ergibt sich eine relativ einfache Berechnungsmethode.
Die bestimmungsgemäße Nutzung für Wohnungen ist bei der Ringleitung gewährleistet
Die Einhaltung der in der VDI 6023 [3] geforderten Austauschquote, innerhalb von 72 Stunden, maximal einer Woche, ist mit der Ringleitung mit acht Wohnungen an einem gemeinsamen Rohrsystem praktisch immer gesichert. Für das übliche Rohrnetz mit der Baumstruktur für zwei mal vier Wohnungen, links im Bild 1, werden hingegen zur Vermeidung der Stagnation zunehmend „Zwangsspülsysteme“ von den Anbietern empfohlen.
Für neu geplante Objekte mit Baumstruktur werden zur „Vermeidung von Stagnation in selten genutzten Entnahmestellen im Kaltwassersystem“ von allen Anbietern Systeme mit „Hygienespülungen“ an jedem einzelnen Steigestrang vorgesehen. Der Grund dafür ist, dass bei der Baumstruktur die „bestimmungsgemäße Nutzung“ nicht sicher gewährleistet ist.
Die Ringleitung für acht Wohnungen nach Bild 1 hat gegenüber der Baumstruktur eine vierfache Sicherheit gegen Stagnation.
Auf Basis der neuen DIN 1988 Teil 300 wurde für Ringleitungen und Maschen ein neues Berechnungsprogramm erstellt
Die von Zeeh [1] vorgeschlagene Ring-leitung für Kalt- und Warmwasser konnte bisher mit keinem der verfügbaren Auslegungsprogramme nach DIN 1988 Teil 300 berechnet werden. Es gab bisher nur die Auslegung der Ringleitung innerhalb der Wohnungen. Darum, und um die hygienischen Vorteile der Ringverteilung auch für die Trinkwasserverteilung im Gebäude nutzen zu können, wurde für die Ringleitung und Maschen von bis zu vier Seigesträngen sowohl für Kalt- als auch für Warmwasser, inzwischen ein eigenes EXCEL-Berechnungsprogramm auf der Basis von DIN 1988 Teil 300 erstellt [9].
Das Berechnungsbeispiel im Bild wurde für eine Trinkwasserinstallation mit drei Steigsträngen für 12 Wohnungen erstellt.
