TGA Sanitätechnik

TGA Ausgabe 03-2019
Wassertechnik 4.0

PAUL sichert die Trinkwasserhygiene


1 Trinkwasserhygiene in Gebäuden setzt das Verständnis grundlegender Zusammenhänge voraus.

1  Trinkwasserhygiene in Gebäuden setzt das Verständnis grundlegender Zusammenhänge voraus.

Trinkwasserhygiene in Gebäuden setzt das Verständnis grundlegender Zusammenhänge voraus. Ein prozessorientiertes Qualitätsmanagement, wie es der Wassersicherheitsplan (Water Safety Plan) der Weltgesundheitsorganisation WHO bereitstellt, ist unabdingbar. Damit kommen Facility Manager und Immobilienverwalter insbesondere auch ihrer Verkehrssicherungspflicht nach. Die von BWT genutzte „Wasser-4.0-Technologie“ PAUL unterstützt Betreiber von Trinkwasseranlagen bei der täglichen Umsetzung gesundheitsbezogener Ziele.

Kompakt informieren

Betreiber von Trinkwasseranlagen müssen ihre gesetzlichen Pflichten eigenverantwortlich erfüllen, die Untersuchungspraxis deckte jedoch Defizite auf.

Eine wichtige Aufgabe ist es, die Einhaltung von Temperaturen und die bestimmungsgemäße Wasserentnahme regemäßig zu prüfen und zur eigenen Absicherung zu dokumentieren.

Das Monitoring in Trinkwassersystemen entspricht dem Water Safety Plan und hilft, der Verkehrssicherungspflicht des Betreibers gerecht zu werden.

Mit dem überwachenden, kontrollierenden und warnenden Wassersicherheitssystem PAUL können Betreiber ihre Pflichten automatisieren und den Anlagenbetrieb optimieren.

Auf dem Weg von der Übergabestelle aus dem kommunalen Netz in die Trinkwasser-Installation des Gebäudes bis zu den zahlreichen Entnahmearmaturen kann es bei Nichtbeachtung technischer und hygienischer Vorgaben zu einer Qualitätsminderung des Trinkwassers kommen. Im schlechtesten Fall führt das zu einer Gefährdung der Bewohner (Stichwort: Verkeimung / Legionellen).

Bei Problemen im Betrieb von Trinkwassersystemen ist somit jeder für die Gebäudetechnik Verantwortliche (Facility-Manager, Verwalter, Eigentümer) einem erheblichen rechtlichen Risiko ausgesetzt. Wird das hohe Maß an Sorgfaltspflicht bei hygienerelevanten Parametern durch den Betreiber vernachlässigt, können die Verstöße gegen geltende Regelwerke als grob fahrlässig eingestuft werden (OLG Celle, 14U88/11). Die Pflicht zur Einhaltung der rechtlichen und technischen Anforderungen bzw. der hygienerelevanten Parameter für den bestimmungsgemäßen Betrieb einer Anlage wird Verkehrssicherungspflicht genannt und dient vor allem dem Ausschluss eines schädigenden Ereignisses. Für Trinkwasser bedeutet das: Die Genusstauglichkeit und Reinheit des abgegebenen Wassers ist zu gewährleisten.

Die Praxis sieht allerdings so aus: Erfahrungswerte (Techem/SGS, IWW Zentrum Wasser, Agrolap Group) aus der Legionellen-Untersuchungspflicht gemäß Trinkwasserverordnung (TrinkwV) zeigen, dass in ca. 15 bis 17 % der Proben eine Kontamination über dem technischen Maßnahmenwert vorliegt (für Anlagen in Trinkwasser-Installationen ist es der Indikatorparameter Legionella spec. mit 100 KBE/100 ml). In ca. 1 % der Gebäude war nach den Untersuchungen unverzügliches Handeln erforderlich. In ca. 19 % der Gebäude wurden Keimzahlen unterhalb des technischen Maßnahmenwerts festgestellt. Die wichtigsten Ergebnisse aus einer Bewertung der Untersuchungen sind, dass die letzten Meter auf dem Weg zur Zapfstelle und die im Trinkwassersystem vorgefundenen Temperaturen offensichtlich entscheidend sind.

Es geht nicht ohne präventives Objekt-Sicherheits-Management

Nach § 12 Abs. 1 der Verordnung über Allgemeine Bedingungen für die Versorgung mit Wasser (AVBWasserV) hat der Unternehmer oder der sonstige Inhaber die jeweils ihn betreffenden Aufgaben eigenverantwortlich zu erfüllen: „Für die ordnungsgemäße Errichtung, Erweiterung, Änderung und Unterhaltung der Anlage hinter dem Hausanschluss ist der Anschlussnehmer verantwortlich.“

Jeder Trinkwasserhygiene-Fachmann weiß: Um die Wassersicherheit im Gebäude zu gewährleisten, muss Wasser fließen (regelmäßig mit ausreichender Strömungsgeschwindigkeit ausgetauscht werden) und es müssen die richtigen Temperaturen eingehalten werden. Die wesentlichen Einflussgrößen, die die hygienische Wasserqualität verändern können, sind

Stagnation und Betriebsunterbrechungen,

Temperaturen (im Bereich zwischen 25 und 55 °C) sowie

Materialien, Ausführung, Wartung und Instandhaltung.

Technische Maßnahmen, wie Spülventile, Hydraulischer Abgleich und eindeutige Vorgaben für Materialien, Ausführung und Wartung gibt es viele. Die wesentlichen Fragen lauten: „Werden die wichtigen Parameter richtig gemessen und dokumentiert?“ Und: „Gibt es bei Abweichungen Sofortmaßnahmen, die zeitnah nachregeln und Alarme ausgeben können?“

Der Nutzer setzt in jedem Gebäude einen rechtssicheren Betrieb des Betreibers voraus. Er erwartet, dass für technische Anlagen die damit verbundenen gesetzlichen Vorgaben, technische Richtlinien, Dokumentationspflichten usw. eingehalten werden. Dieses präventive Objekt-Sicherheits-Management mit einer strukturierten Dokumentation ist zu organisieren und somit auch nachzuweisen.

Empfehlenswert ist darüber hinaus ein prozessorientiertes Qualitätsmanagement, wie es der Wassersicherheitsplan (Water Safety Plan, WSP) der WHO bereitstellt: Dabei werden potenzielle Gefahren für das Trinkwasser analysiert, Risiken bewertet und Abhilfemaßnahmen zum Schutz der Nutzer definiert. Das Hauptziel besteht darin, die Sicherheit der Gebäudenutzer, durch das Ausschließen von Gefahren durch unzureichende Trinkwasserhygiene, zu gewährleisten.

Die Umsetzung des Wassersicherheitsplans bedeutet: Überall dort, wo Risiken bestehen, werden die kritischen Schwachstellen identifiziert und die Auswirkungen der Gefahren oder die Gefahren selbst reduziert.

Dazu gehört das Wissen, wie und wo und wann sich die Qualität des Trinkwassers verändern kann. Die wesentlichen Einflussgrößen sind neben der Verweilzeit und den Temperaturen des Trinkwassers auch die Qualität und der Zustand seiner „Verpackung“, der Trinkwasser-Installation. Mit einer Risikobewertung und einem darauf abgestimmten Qualitätsmanagement im Sinne des WSP kann der Betreiber eine mögliche Gefährdung durch mangelhafte Trinkwasserhygiene ausschließen.

Dieser erhöhte Sicherheitsaspekt bedingt, dass die hygienerelevanten Parameter über möglichst viele Sensoren gemessen, geregelt und dokumentiert werden. Im Fall der Fälle sollten entsprechende Benachrichtigungen sofort ausgesendet werden. Die Sensoren sollten auf Basis von Regelgrößen miteinander kommunizieren und Aktionen auslösen; und sie sollten in der Lage sein, Temperaturen und Wasserverbrauch – Vermeidung von Stagnation – sicherzustellen.

Erfassen und dokumentieren

Das PAUL-Konzept (Permanent Analytic Use Log) setzt diese Anforderungen um, und erfüllt im Grunde wichtige Aufgaben eines Hausmeisters / Facility-Managers im Gebäude.

Die Aufgabe eines Hausmeisters ist es u. a., die allgemeinen Einflüsse auf die menschliche Gesundheit zu beachten, zu kontrollieren und zu dokumentieren. Für die effiziente Nutzung von Energie, Wasser und anderer Ressourcen ist das selbstverständlich. Zur Aufrechterhaltung der Trinkwasserhygiene kann die Aufgabe beispielhaft so lauten: Ein- bis zweimal täglich werden die Temperaturen und der Wasserverbrauch in jedem Strang gemessen / abgelesen und dokumentiert. Ergeben sich Abweichungen, sind festgelegte Maßnahmen zu ergreifen.

Wie kann es zu Abweichungen kommen? Jeder Techniker weiß, ohne Hydraulischen Abgleich sind sie vorprogrammiert. Erst mit einer geeigneten Netzgeometrie und geeigneten Regulierventilen und Zirkulationspumpen lässt sich beispielsweise ein regelwerkskonformer Betrieb einer Warmwasserzirkulation sicherstellen, grundsätzlich ist in verzweigten Zirkulationssystemen ein thermischer Abgleich der einzelnen Stränge vorzunehmen. Die Funktion bzw. die überall einzuhaltenden Temperaturen werden allerdings häufig nur bei der Inbetriebsetzung gemessen und eingeregelt (bzw. Einstellwerte berechnet).

Doch was passiert, wenn kleinste Verschmutzungen in den Regulierventilen zu Beeinträchtigungen im Regelkreis führen? Werden Zeit-Temperatur-Reihen liefernde Verfahren mit einem Datalogger zum Ermitteln von Ausstoßzeiten, dem Erreichen der Nutztemperaturen oder des Wasserverbrauchs eingesetzt, kann eine „Dynamik der Abweichungen“ aus den sich ergebenden Graphiken leicht abgelesen werden Abb. 2 Abb. 3.

Würde die Forderung eingehalten, dass spätestens nach 30 s die Warmwassertemperatur an jeder Zapfstelle anstehen soll, müsste dieser Wert bei einem Durchfluss von 10 l/min nach 5 l Wasservolumen erreicht sein. Beachtet man die W-551-Regel (maximaler Wasserinhalt von Stichleitungen 3 l), hätte bei diesem Durchfluss die Temperatur nach 18 s anzustehen. Solche Vorgaben und Aufzeichnungen können mit dem Water-Safety-KIT Abb. 4 von BWT für Probennehmer an jeder Zapfstelle geprüft und vorgenommen werden.

Die Aufzeichnung von Zeit-Durchfluss-Temperatur-Reihen, die den Temperaturverlauf, die genaue Wassermenge und den Durchfluss wiedergeben, ist beim Vorliegen eines Schadensereignisses heute Stand der Technik. Probennehmer, die die Ausstoßzeit gut erfassen, arbeiten mit Temperatursensoren mit t99-Werten1) von 0,5 s, um einen Temperatursprung von 40 K in dieser kurzen Reaktionszeit erfassen zu können. In der Praxis kommen derzeit hingegen noch konventionelle Anlege-Thermometer zum Einsatz …

Die Reaktionszeit der Messgeräte und deren Genauigkeit ist ein wesentlicher Faktor, um Temperaturverläufe zu beherrschen. Wird die klassische 2-Punkt-Regelung am Trinkwassererwärmer beachtet, ferner, dass die Umlaufzeiten je nach Zirkulationspumpenbetrieb und Entnahmesituation variieren, erhält der Betreiber bei der Auswertung der Temperaturverläufe wertvolle trinkwasserhygienische Hinweise Abb. 5. Der Hydraulische Abgleich kann so überprüft und bei Bedarf nachreguliert werden.

Mit einem Datenlogger und Zeit-Temperatur-Reihen lassen sich hygienische Schwachpunkte leicht identifizieren und abstellen (und die durchgeführten Maßnahmen sind dokumentiert).

Unabhängig davon, ob eine manuelle oder eine automatische Einregulierung der Trinkwasser-Zirkulationsanlage vorgesehen ist, sollten für alle Strangregulierventile im System folgende Ventildaten durch die Rohrnetzberechnung bekannt sein:

Volumenstrom in der Teilstrecke (bzw. im Ventil)

Druckdifferenz über dem Strangregulierventil

Ventiltemperatur im abgeglichenen Zustand

Allerdings ist eine Rohrnetzberechnung in Bestandsanlagen häufig unmöglich, da wichtige Informationen, z. B. der tatsächliche Rohrinnendurchmesser bzw. die tatsächliche Rauigkeit, oft nicht hinreichend genau zu ermitteln sind. Da bei einigen Drosselstellungen der freie Strömungsquerschnitt im Ventil sehr klein sein muss, besteht die Gefahr, dass sich Schwebstoffe (oder auch mobile Rost- und Kalkpartikel) im Bereich des Ventilsitzes absetzen und damit die hydraulischen Verhältnisse unzulässig verändern. Das Ergebnis: Mindestens lokal falsche (hygienekritische) Temperaturen im Kalt- bzw. Warmwasser.

Permanent Analytic Use Log (PAUL)

Das PAUL-Konzept basiert auf dem Einbau motorgesteuerter Kugelventile mit Messsonden für Temperatur, Durchfluss und Differenzdruck – ein Beitrag zur Digitalisierung des Trinkwassernetzes (Wasser-4.0-Technologie). Die motorgesteuerten Kugelventile (PAUL-Ventile) sorgen durch eine zeit- und temperaturgesteuerte Wasserdynamik für ein hygienisches Temperaturniveau. Durch Erfassen, Speichern und Auswerten der systemrelevanten Anlagenparameter

Temperatur am Warmwasserausgang und am Warmwassereingang (gesammelter Zirkulationsrücklauf)

Temperatur der einzelnen Zirkulationsleitungen

Frequenz der Spülvorgänge sowie Temperaturverhalten während der Spülungen

Fehlermeldung bei einer Temperatur-Grenzwertüberschreitung (z. B. wird die Temperatur von 55 °C in einem Zirkulationsstrang länger als 2 h unterschritten, erfolgt eine Störmeldung per E-Mail)

ergibt sich ein Monitoring, das nachvollziehbar dokumentiert werden kann. Stärken, aber auch Schwächen des Systems werden erkannt.

Wird nach dem Erfassen der Temperaturverläufe der Regler zugeschaltet, kommt es zu einem dauerhaften Abgleich Abb. 6, die motorgesteuerten Kugelventile sorgen durch eine zuverlässige elektronische Regelung über das PAUL-System für die richtigen Volumenströme zur Einhaltung der Temperatur-Sollwerte. Auch ein bestimmungsgemäßer Wasseraustausch von Verbrauchern / Strängen kann erfasst und gemeldet werden. Erstmaßnahmen bei Störungen sind per Online-Zugriff möglich. Auf die Zustandsdokumentation des Trinkwassersystems kann an jedem Ort (auch im Büro des Verwalters) zugegriffen werden. Stränge mit auffälligen, geringen oder auch kontinuierlichen Wasserverbräuchen (Leckage) können gemeldet, automatisch gespült oder abgesperrt werden.

Mit PAUL wird also ein überwachendes, kontrollierendes und warnendes Wassersicherheitssystem installiert, das per App und Smartphone einen Blick auf den Ist-Zustand erlaubt – und erste Korrekturmaßnahmen ermöglicht Abb. 7.

Kalk & Korrosion vermeiden

Wurden gemäß VOB Teil C ATV DIN 18 381 Punkt 3.5 – Einstellen der Anlage durch den Fachinstallateur – alle Armaturen und Regler dem Vertrag entsprechend so eingestellt, dass die geplanten Funktionen und Leistungen erbracht und die gesetzlichen Bestimmungen erfüllt werden, ist durch den Hydraulischen Abgleich ein bestimmungsgemäßer Betrieb zum Zeitpunkt der Abnahme gegeben. Nach ATV DIN 18 381 sind die Leistungen erbracht, die Betriebssicherheit ist gegeben und ein sparsamer und wirtschaftlicher Betrieb ist möglich. Hygienische Anforderungen sind erfüllt; Korrosionsvorgänge und Steinbildung weitgehend eingeschränkt (siehe Wortlaut 3.1.1 ATV DIN 18 381).

Sicher ist jedem Betreiber einer Trinkwasseranlage bewusst: Nach der Abnahme ändert sich die Beweislast für das Vorhandensein von Mängeln dahingehend, dass er ab Abnahme die Beweislast dafür trägt, dass die Anlage bzw. ihre Funktion – trotz Abnahme – mangelbehaftet ist. Das gilt auch für eine schlechte Funktionalität. In anderen Rechtsverhältnissen ist er beweispflichtig, dass die Anlage frei von Mängeln ist.

Regulierventile können den Durchfluss statisch (feste Voreinstellung) oder dynamisch (thermostatisch oder durch Hilfsenergie) beeinflussen, sie fungieren als hydraulische Widerstände, um einen erforderlichen Druckverlust zu erzeugen. Dies kann durch Regulierkegel (häufig mit Ringspalt) oder mithilfe von Kugelhähnen (teilweises Schließen) geschehen.

Der freie Querschnitt der Regulierventile kann jedoch durch Ablagerungen beeinflusst werden. Sind die mitgeführten Partikel des Wasserstromes größer als der freie Querschnitt des Regelventils, kommt es zu An- bzw. Ablagerungen, die zu Abweichungen vom vorgesehenen Regelverhalten der Ventile führen. Der Hydraulische Abgleich ist dann nicht mehr gewährleistet und die Solltemperaturen können nicht mehr eingehalten werden.

Systeme wie PAUL, die auf durch Hilfsenergie gesteuerte Regulierkugelhähne setzen, können durch Ansteuerung voll geöffnet oder geschlossen werden Abb. 8. Wird ein Strang geöffnet und andere geschlossen, werden durch die so erzeugte hohe Strömungsgeschwindigkeit Partikel aus dem Regulierventil und auch aus dem Leitungssystem herausgespült. Das ist wichtig: Sie müssen aus dem System ausgespült werden. Dies hat vor allem in Bestandsanlagen wesentliche Vorteile.

Das Spülen von Strängen kann PAUL automatisch, wirksam und dokumentiert durchführen. Da bei richtigen (hohen) Temperaturen in Abhängigkeit von der Härte und der Zusammensetzung des Wassers eine Steinbildung bzw. durch Abrasion beim intensiven Spülen des Systems Korrosionsvorgänge nicht ausgeschlossen werden können, ist die Vermeidung von Steinbildung und Korrosionsvorgängen zwingend zu beachten und notwendig. Dafür bietet BWT Weichwasseranlagen des Typs Perla in unterschiedlichen Ausführungen und Leistungen an Abb. 9.

Die Weichwasseranlagen funktionieren nach dem klassischen Ionenaustauschverfahren: Die härtebildenden Stoffe im Wasser (Magnesium und Calcium) werden mithilfe eines Austauschermaterials (Granulat oder Harz in Lebensmittelqualität) gegen Natrium-Ionen ausgetauscht. Je nachdem, mit wie vielen Harzsäulen eine Anlage arbeitet, spricht man von Simplex- oder Duplex-Anlagen. Bei Duplex-Anlagen mit zwei Säulen mit Austauschermaterial übernimmt die zweite Säule die Versorgung mit weichem Wasser, sobald eine Säule regeneriert werden muss. Somit steht dem Betreiber rund um die Uhr Weichwasser zur Verfügung. Per Touchpanel kann der Betreiber alle Einstellungen leicht vornehmen und sich alle Daten grafisch aufbereitet anzeigen lassen. Eigenschaften der Perla-Anlagen sind

eine intelligente Präzisionsbesalzung,

die Regeneration mit Einwirkzeit zur optimalen Desinfektion,

eine optionale Desinfektion mit Chlordioxid für Spezialanwendungen,

eine intelligente Stagnationsfreispülung,

eine isolierte Ausführung zum Schutz vor Temperatureinflüssen und

hohe Durchflussleistungen bei geringem Druckverlust.

Zusammenfassung

Wer als Betreiber für die Sicherheit eines Trinkwassersystems verantwortlich ist, muss die Vermeidung von Temperaturbereichen, bei denen Keimwachstum, insbesondere das von Krankheitserregern, gefördert wird, als oberste Priorität erkennen. Das gilt für den Kalt- und Warmwasserbereich.

Wird durch eine Gefährdungsanalyse – vorgeschrieben nach TrinkwV bei Überschreitung des technischen Maßnahmenwerts bzw. einer Gefährdungsbeurteilung nach den technischen Regeln für Arbeitsstätten (ASR V3 Juli 2017, Download: www.bit.ly/tga1128 ) oder im Zuge einer Präventions-Hygieneinspektion, die für den bestimmungsgemäßen Betrieb notwendig ist, eine Abweichung von den allgemein anerkannten Regeln der Technik (hier Temperaturen, Wasserstagnation) festgestellt, müssen Maßnahmen zum Schutz der Verbraucher bzw. Nutzer ergriffen werden.

Prozess- und Produktsicherheit (Gesundheitsziele für das Wasser) gibt es nur durch Messen, Steuern, Prüfen und Dokumentieren der relevanten Parameter.

Wasser-4.0-Technologie kann im Sinne einer entlastenden Dokumentation den Betreiber bei der täglichen Umsetzung seiner gesundheitsbezogenen Ziele unterstützen. Die Wirksamkeitskontrolle von Handlungsmaßnahmen sowie die ständige Prüfung der Funktionalität eines Systems sollte auch juristisch verwertbar gestaltet werden. Dort gilt: Was nicht dokumentiert ist, gibt es nicht in dieser Welt.

Hygiene ist nicht verhandelbar! Das Monitoring und Einhalten von Temperaturen und Verbräuchen in Trinkwassersystemen entspricht dem Water Safety Plan und hilft, der Verkehrssicherungspflicht des Betreibers gerecht zu werden.

Inhaltsübersicht

  1. Teil: PAUL sichert die Trinkwasserhygiene
  2. Teil: Dipl.-Ing. Willibald Schodorf
  3. Teil: Sascha Müller
  • 2  Zeit-Temperatur-Verlauf

    Schon kleinste Verschmutzungen in den Regulierventilen führen zu Beeinträchtigungen im Regelkreis.

  • 3  Ausstoßzeiten Trinkwasser (warm)

    Bestimmung der maximalen Zeit bis zum Erreichen der Nutztemperatur für Trinkwarmwasser.

  • 4  Mit dem Water Safety-KIT kann geprüft werden, nach welcher Zeit und nach welchem Volumen die Solltemperatur an einer Zapfstelle erreicht wird.

  • 5  Messen, regeln, dokumentieren

    Die Auswertung von Temperaturverläufen liefert wichtige trinkwasserhygienische Hinweise.

  • 6  Maßnahmendokumentation

    Die Regelung mit dem PAUL-System führt zu einem dauerhaften thermischen und hydraulischen Abgleich der Anlage.

  • 7  Anlagenschema

    PAUL ist ein überwachendes, kontrollierendes und warnendes Wassersicherheitssystem, das per App und Smartphone einen Blick auf den Ist-Zustand der Trinkwasseranlage erlaubt und Korrekturmaßnahmen ermöglicht.

  • 8  Das PAUL-Konzept (Permanent Analytic Use Log) basiert auf dem Einbau motor-gesteuerter Kugelventile mit Messsonden für Temperatur, Durchfluss und Differenzdruck.

  • 9  Perla-Weichwasseranlage: Für die Funktionalität eines hydraulischen und thermischen Abgleichs (Einhaltung von Temperaturen) ist ein Kalk- und Korrosionsschutz unabdingbar.

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