Trinkwassererwärmung

Die Erwärmung des Trinkwassers steht auf Grund der vielfältigen Möglichkeiten (Zentrale Trinkwassererwärmung und Dezentrale Trinkwassererwärmung) immer häufiger im Mittelpunkt der Diskussionen, wenn es um die Planung einer Trinkwasser- bzw. Heizungsanlage geht.

DIN EN 806-2 und DIN 1988-200 Planung
9.6.2.2 Zentrale Trinkwassererwärmer
Zentrale Trinkwassererwärmer – Speicher- oder Durchflusssysteme, bzw. kombinierte Systeme (Speicherladesysteme) – müssen so geplant, gebaut und betrieben werden, dass am Austritt aus dem Trinkwassererwärmer die Warmwassertemperatur ≥ 60 °C beträgt.
Bei Entnahme von Spitzenvolumenströmen ist mit einem Temperaturabfall im Speicher zu rechnen. Kurzzeitige Absenkungen der Speicheraustrittstemperatur im Minutenbereich sind daher tolerierbar. (siehe z. B. DIN 4708). Systembedingte Unterschreitungen von 60 °C sind unzulässig.
DIN 1988-200 (05/2012)
9.7.2.3: Zentrale Trinkwassererwärmer mit hohem Wasseraustausch
Wird im Betrieb ein Wasseraustausch in der TW-Installation für TWW innerhalb von 3 Tagen sichergestellt, können Betriebstemperaturen auf gleich oder größer 50 °C eingestellt werden. Betriebstemperaturen <50 °C sind zu vermeiden. Der Betreiber ist im Rahmen der Inbetriebnahme und Einweisung über das eventuelle Gesundheitsrisiko (Legionellenvermehrung) zu informieren.

In der Fachkreisen hat sich die Meinung gefestigt, dass nur eine thermische Desinfektion und/oder eine ultraviolette Desinfektion als wirksam für die Abtötung von den Legionellen erwiesen haben. Grundsätzlich ist bei jeder Anlage, bei der ein Legionellenverdacht besteht eine fachgerechte Probennahme mit anschließender Wasseranalyse durchzuführen.

Nach neuen Erkenntnissen kann die sogenannte. "Legionellenschaltung" (regelmäßiges Hochheizen des Trinkwassererwärmers und der Leitungen) kontraproduktiv sein. Aktive Legionellen, die bei Wassertemperaturen unter 50 °C vorhanden sind und sich vermehrt haben, können durch die hohen Temperaturen in eine Art Ruhezustand (VBNC-Zustand [Viable But Non Culturable]) versetzt werden und überstehen das Hochheizen des Wassers. Außerdem werden die Legionellen bei jeder Aufheizung unempfindlicher gegen erhöhte Wassertemperaturen. Sie werden resistent gegen hohe Temperaturen. Dadurch kann sogar eine thermische Desinfektion unmöglich sein. Eine Legionellenschaltung kann also nur die über das Wasser, das vom Versorger geliefert wird, neu in das Trinkwassersystem gespülten Legionellen abtöten.

Legionellen sind normalerweise eine fakultativ human-pathogene Spezies, die nur unter bestimmten Voraussetzungen krankheitserregend sind. Ihre Human-Pathogenität erhalten sie nur, wenn die Vermehrungsbedingungen (Temperaturen > 25 °C, Stagnation des Wassers, Biofilme) ideal sind.

Diese Vorgaben gelten grundsätzlich (wird aber in der Regel in Ein- und Zweifamilienhäusern nicht überprüft), aber erst einmal sind die Anlagen in Häusern ab 3 Wohneinheiten und das, was in der Trinkwasserverordnung beschrieben wird. Diese Anlagen sind melde- und prüfpflichtig. Aber letztendlich geht es immer um die Hygiene in der Trinkwasserinstallation. Außerdem wird ein Verbrühschutz notwendig.

Im Einfamilienhaus ist der durchschnittliche Pro-Kopf-Verbrauch hoher als im Geschosswohnungsbau. Der Verbrauch wird für die Auslegungen mit 30 l pro Person bei 60 °C angenommen. Im Mehrfamilienhaus liegt der nach VDI 6002 Teil 1 empfohlene Wert bei 22 l pro Person bei 60 °C.

In den bestehenden Gebäuden sind dies ca. 10 bis 15% und bei dem heutigen Baustandard (Niedrigenergie- oder Passivhaus) kann der Energiebedarf für die Trinkwassererwärmung jedoch bis zu 30  bis 50 % des gesamten Energiebedarfs ausmachen.

Das erwärmte Trinkwasser (TWW) soll nach Absprache zwischen Planer und Betreiber mit der gewünschten Temperatur und Menge ohne große Verzögerung an der Zapfstelle zur Verfügung stehen. Die Warmwassertemperatur soll an den Entnahmestellen regelbar und hygienisch einwandfrei sein.

Einteilung der Trinkwassererwärmungsanlagen

nach dem Trinkwassererwärmungssystem

• Speichersysteme (Speicher, solarer Warmwasserspeicher)
• Durchflußsysteme (Durchlauferwärmer, Frischwasserstation)
• kombinierte Systeme

nach der Art der Wärmeaustauscher

• direkt (unmittelbar) beheizte Trinkwassererwärmer (Kohle-, Holz-, Öl-, Gas- und Strom)
• indirekt (mittelbar) beheizte Trinkwassererwärmer (Warm- und Heißwasser, Dampf)

nach der Art der Wärmequelle

• Festbrennstoffbeheizte Trinkwassererwärmer
• Ölbeheizte Trinkwassererwärmer
• Gasbeheizte Trinkwassererwärmer
• Elektrischbeheizte Trinkwassererwärmer
• Dampfbeheizte Trinkwassererwärmer
• Wasserbeheizte Trinkwassererwärmer
• Solarthermische Trinkwassererwärmung
• Solarelektrische Trinkwassererwärmung

nach der Zahl der Entnahmestellen

• Einzelversorgung mit einer Entnahmestelle
• Gruppenversorgung mit mehrere Entnahmestellen
• Zentralversorgung mit Verteilleitungen für viele Entnahmestellen

nach dem Wasserdruck im Trinkwassererwärmer

• Offene Anlagen bzw. drucklose Anlagen
• geschlossene Anlagen

nach der Größe der Anlage (DIN 4753-1)

• Gruppe I, das Produkt p · V = Druck · Inhalt (bar · Liter) ist < 300 und die Wärmeleistung P < 10 kW (Speichersystem) bzw. V < 15 Liter und P < 50 kW (Durchflußsystem)
• Gruppe II, alle übrigen Anlagen. Diese benötigen eine Prüfung durch Sachverständige (mit Ausnahme der mittelbar mit < 110 °C beheizten Behälter)

Der spezifische Wärmebedarf  beträgt von 15,8 kWh/(m² * a). Die EnEV gibt einen Standardwert von 12,5 kWh/(m² * a) vor. Bei zukünftig steigendem Warmwasserkomfort und auf Grund der Legionellenproblematik (≥ 60 °C) besteht hier kein Einsparpotenzial. Die Speicherung von erwärmtem Trinkwasser (Warmwasser) muss so bemessen werden, dass die Speichermenge möglichst an einem Tag verbraucht wird. Auch sollte man bedenken, dass die Warmwassertemperatur ≥ 60 °C* haben muss, damit das Wasser hygienisch einwandfrei bleibt. Natürlich ist auch hier die Hygiene in der Trinkwaserinstallation zu beachten.
*Nach der DIN 1988-200 gibt es eine Ausnahmeregelung für Speicher in Wärmepumpenanlagen, deren Wasseraustauch innerhalb von 3 Tagen sichergestellt wird. Hier können Betriebstemperaturen von ≥ 50 °C eingestellt werden. Es muß aber die Möglichkeit bestehen, die Bevorratungstemperatur auf ≥ 60°C einzustellen und der Betreiber ist über das Gefährdungspotential bei abgesenkten Temperaturen zu informieren.

Bei dem Summenlinienverfahren wird der Energiebedarf für die Trinkwassererwärmung grafisch dargestellt. Ein Kapazitätenschaubild (KSB [Wärmeschaubild]) ist die Planungshilfe für Bedarfsprofile, in denen über eine längere Zeit unterschiedlich Warmwasser entnommen wird und die Entnahme sich zeitlich überschneidet. Die Steigung der Summenlinie zeigt die "Warmwasserleistung" (kWh/h = kW). Das Summenlinienverfahren bildet die Grundlage für eine weitere Bearbeitung mit den verschiedenen Dimensionierungs-Programmen (z. B. Logasoft DIWA). Mithilfe dieser Programme lassen sich Dauerleistungsdiagramm und Summenlinieverfahren kombinieren.

Bei der Anwendung des Summenlinienverfahrens muss ein genaues Bedarfsprofil zugrundegelegt werden. Dieses läßt sich mit Hilfe von bekannten Tabellen über spezifische Bedarfswerte, von bekannten Spitzendurchflüssen, Gleichzeitigkeitsfaktoren und Tagesbedarfskurven sowie von Messungen, Analysen, Hochrechnungen und Gespräche mit den Anlagenbetreibern ziemlich genau erstellen.

Da die Summenlinie den Verlauf des mit der Warmwasserabnahme verbundenen Entzugs von Wärmekapazitäten abbildet, ist es möglich, die vom Speicher bevorrateten und vom Wärmeerzeuger zugeführten Wärmekapazitäten in gleicher Weise darzustellen. Damit wird die grafische Wiedergabe der Summenlinie zum Kapazitätenschaubild (KSB) ausgeweitet und das gesamte Systemverhalten sichtbar.

Die dezentrale Trinkwassererwärmung findet in der Nähe von der Zapfstelle(n) statt. Das kalte Trinkwasser im Durchflussprinzip in einem Elektro-Durchlauferwärmer (Durchlauferhitzer [DLE]), Gas-Durchlauferhitzer Gas-Durchlaufwasserheizer), Frischwasserstation oder Wohnungsstationen (Plattenwärmetauscher) auf die gewünschte Warmwassertemperatur erwärmt. Der Verbrauch lässt sich einfach und exakt über integrierte Wärme- und Wasserzähler erfassen. Die Anlagen mit dezentraler Trinkwassererwärmung sind von der Legionellen-Untersuchungspflicht befreit (3-Liter-Regel). Die dezentrale Trinkwassererwärmung wird von Installateuren und TGA-Fachplanern als unbedenklich bezüglich des Legionellenwachstums in Trinkwasseranlagen angesehen. Diese Ansicht ist aber unter Experten schon immer umstritten.

Es kommt immer wieder zum Legionellenvorkommen in dezentralen Trinkwassererwärmern und den Leitungen incl. Armaturen. Daraus ergibt sich die Frage, ob diese Installationsart auch weiterhin als sicher angesehen werden kann. Aber solche Fälle werden nur selten bekannt. Dabei liegt es jedoch weniger an der hygienischen Sicherheit von Durchlauferhitzern oder Wohnungsstationen. Der Grund ist vielmehr die fehlende Datenbasis, da solche Trinkwasserinstallationen üblicherweise nicht beprobt werden.
So meint z. B. das Umweltbundesamt (UBA), dass es nicht mehr zulässig ist, auf die bisher gängige Praxis bei dezentraler Trinkwassererwärmung auf eine regelmäßige Legionellenuntersuchung zu verzichten. Der Hintergrund ist eine UBA-Mitteilung:
"Bislang werden dezentrale Trinkwassererwärmer als sicher im Hinblick auf eine Legionellenkontamination angesehen. Neuere Erkenntnisse zeigen jedoch, dass es auch in dezentralen Trinkwassererwärmern und in den dahinterliegenden Leitungen zu einer Legionellenvermehrung kommen kann. Bei der Abklärung von Legionelleninfektionen sind auch dezentrale Trinkwassererwärmer in die Ursachensuche einzubeziehen."

Die Grundlage für diese UBA-Mitteilung ist die Anhörung der Trinkwasserkommission (Fachkommission des Bundesministeriums für Gesundheit):
"Eine Untersuchung in einer Appartementanlage mit 84 Wohneinheiten, durchgeführt vom Medizinaluntersuchungsamt und Hygiene am Universitätsklinikum Kiel, bestätigt zum Beispiel die Notwendigkeit der zitierten UBA-Position: In der Appartementanlage versorgen in jeder Wohneinheit Durchlauferhitzer die Bewohner mit PWH. Die 3-l-Regel zur Bemessung des längsten zulässigen Leitungswegs vom Trinkwassererwärmer bis zur Entnahmestelle gemäß DIN 1988-200 und DVGW-Arbeitsblatt W 551 wurde eingehalten. Demnach wäre keine Beprobung notwendig. Als jedoch in allen Wohnungen Proben aus dem Kalt- und Warmwasser entnommen und unter anderem auf KBE20, KBE36 und Legionellen gezogen wurden, war das Ergebnis alarmierend. Die Untersuchungen auf Legionellen ergaben in 54 % der Wohnungen Konzentrationen oberhalb des technischen Maßnahmenwertes, in 12 % der Wohnungen sogar oberhalb des Gefahrenwertes von 10 000 KBE/100 ml. Selbst bei Temperatureinstellungen am Durchlauferhitzer von über 50 °C wurden teilweise hohe Belastungen mit Legionellen festgestellt."

In den untersuchten Wohneiheiten wurden aber nicht die immer einzuhaltenden Grundprinzipien der Trinkwasserhygiene für sämtliche Installationsarten von Trinkwasseranlagen (also auch bei der zentralen und dezentralen Erwärmung) eingehalten (Die Rohrverlegung bzw. Dämmung wurde nicht angegeben und viele Wohnungen hatten keinen regelmäßigen Wasseraustausch):

• Einhaltung der Temperaturgrenzen im Trinkwasser kalt (PWC) < 25 °C (hygienisch empfohlen < 20 °C) und Trinkwasser warm (PWH) > 55 °C
• regelmäßiger Wasseraustausch an jeder Entnahmestelle der Trinkwasserinstallation unter Beachtung der bei der Anlagenplanung zugrunde gelegten Betriebsbedingungen (Entnahmemengen, Volumenströme und Gleichzeitigkeiten)
• Einsatz geeigneter Werkstoffe und Materialien