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„PAUL“: Mit Wassertechnik 4.0 gegen Legionellen

Der digitale Hausmeister „PAUL“ (Permanent Analytic Use Log) sorgt für einen dauerhaften Schutz der Trinkwassergüte in Gebäuden: Eine intelligente...

...Steuerung, die mit Smart-Ventilen in allen Leitungen der Trinkwasseranlage für gleiche Volumenströme und gleiche Temperaturen sorgt. Erste Sanierungsprojekte belegen die Funktionalität und Zuverlässigkeit von „PAUL“. Das System unterstützt Betreiber bei der Umsetzung gesundheitsbezogener Ziele.

Die seit 2019 geltende neue EU-Trinkwasserrichtlinie fordert eine Risikobewertung der gesamten Hausinstallation bis hin zu den Wasserhähnen. Das bedeutet: Eigentümer und Immobilienverwalter müssen ihre gesetzlichen Pflichten für die Trinkwasserqualität eigenverantwortlich erfüllen.

Die wichtigsten Aufgaben sind das Einhalten der Temperaturen, der bestimmungsgemäße Wasseraustausch (Stagnation verhindern!) sowie die Inspektion und Instandhaltung des Systems.

Betreiber haben zudem die Pflicht zur Überwachung und Dokumentation: Die Funktionalität der risikominimieren-den Maßnahmen ist zu organisieren, zu kontrollieren und zu dokumentieren.

Eine risikobasierende Inspektion, die jeder Betreiber zur Gefahrenabwehr beziehungsweise Risikominimierung betreiben sollte, muss zur Beurteilung die echten Betriebsbedingungen im System und im „Evergreening“-Zustand berücksichtigen. „Evergreening“ bedeutet: Die Installation entspricht stets den aktuellen Vorgaben des Gesetzgebers und der Normen – ist also hygienisch sicher. Das kann nur ein dynamischer Prozess, der die Aufzeichnung und Analyse von Daten für die Wasserhygiene für die momentane Situation aktualisiert und dokumentiert.

WHO: Water Safety Plan

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.

In der Gefährdungsanalyse sind die Temperaturvorgaben (kalt und warm) nach VDI-DVGW 6023 sowie DVGW W551 (A) zwingend einzuhalten. Weiter ist zu lesen: „Hinsichtlich der Einhaltung der relevanten Betriebsparameter ist eine Überprüfung der Temperaturen und Durchflussmengen unabdingbar.“ Die entsprechenden Aufzeichnungen an repräsentativen Abschnitten des Trinkwassernetzes geben Aufschluss über die vorhandenen Probleme und Ursachen eines eventuell vorliegenden Hygieneproblems. Sogar geeignete technische Ausstattung wie Temperatur-, Durch-fluss- und Druckmessgeräte (vorzugsweise Datenlogger) werden gefordert.

Da es keine DIN-Gerichte oder VDI-Gerichte, aber zum Beispiel Landgerichte bis zum Bundesgerichtshof (BGH) gibt, sollten als Prüfmaßstab für die Trinkwasser-Hygiene die eindeutigen Vorgaben des Temperaturbereichs des Umweltbundesamtes (UBA) herangezogen werden.

Mit welcher wissenschaftlichen und gesetzlich verifizierten Begründung die Normen und Richtlinien das Risikokriterium „Kaltwasser“ auf Temperaturen bis 25 °C festgelegt haben, wenn das UBA bei 20 bis 55 °C davon spricht, es „können sich“ gesundheitlich bedenkliche Legionellenkonzentrationen ergeben – das wird in keiner Norm erwähnt. Vielleicht sollten Betreiber einmal genau die in der DIN 1988-200 (Ergänzungsnorm zur DIN EN 806-2) genannten hygienischen Anforderungen lesen. Unter 9.7.2.1 „Allgemeines“ steht das Schutzziel: „...damit eine massenhafte Vermehrung von Legionellen in der Trinkwasser-Installation verhindert wird…“

Zwischen „massenhafte Vermehrung vermindern“ und „Bakterienwachstum wirksam verhindern“ liegen also nur 5 °C, die Differenz von 20 bis 25 °C. Das wissen die Experten schon seit Jahren, denn sonst gäbe es keine Graphiken wie Bild 1 (Quelle ist der Hygiene-Experte Professor Martin Exner).

Quelle: Martin Exner
Bild 1: Risiko des Legionellenwachstums in Abhängigkeit von der Temperatur (nach Exner).

Merke: Der Abnahme von Leistungen und die Überwachung von Funktionen in Trinkwasseranlagen muss eine höhere Aufmerksamkeit geschenkt werden. Kontrollen und die Dokumentation von richtigen Temperaturen und Anlagenzuständen sind nicht erst nach dem Überschreiten eines technischen Maßnahmewertes „unabdingbar“ und „zwingend“, sondern beim anzustrebenden risikobasierten Betreiben als Präventionsmaßnahme für die Betriebssicherheit notwendig.

Dafür gibt es mit „PAUL“ nun eine zeitgemäße Lösung – unter technischen Gesichtspunkten ebenso wie unter dem Aspekt der Rechtssicherheit für den Betreiber.

Wasser 4.0-Technologie: „PAUL“

Das „PAUL“-Konzept (Permanent Analytic Use Log) basiert auf dem Einbau motorgesteuerter Kugelventile mit Messsonden für Temperatur, Durchfluss und Differenzdruck (Bild 2) – ein Beitrag zur Digitalisierung des Trinkwassernetzes („Wasser 4.0-Technologie“). Die motorgesteuerten Kugelventile (Smart-Ventile) sorgen durch eine zeit- und temperaturgesteuerte Wasserdynamik für ein hygienisches Temperaturniveau durch Erfassen, Speichern und Auswerten folgender systemrelevanter Anlagenparameter:

  • Temperatur am Warmwasserausgang und am Warmwassereingang,

  • Temperatur der einzelnen Zirkulationsleitungen,

  • Frequenz der Spülvorgänge sowie Temperaturverhalten während der Spülungen,

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

Ergebnis ist ein dokumentierbares Monitoring; Stärken, aber auch Schwächen des Systems, werden erkannt.

Bild 2: Das
Quelle: BWT Wassertechnik GmbH
Bild 2: Das "PAUL"-Konzept (Permanent Analytic Use Log) basiert auf dem Einbau motorgesteuerter Kugelventile mit Messsonden für Temperatur, Durchfluss und Differenzdruck.

Wird nach dem Erfassen der Temperaturverläufe der Regler zugeschaltet, erfolgt ein dauerhafter thermischer und hydraulischer Abgleich. Die motorgesteuerten Kugelventile sorgen durch eine intelligente elektronische Regelung mit Hilfe des „PAUL“-Systems für nachhaltige, dokumentierbare Temperaturen. Auch ein bestimmungsgemäßer Wasseraustausch von Verbrauchern kann erfasst und gemeldet werden. Erstmaßnahmen bei Störungen sind per Online-Zugriff möglich. Auf die Zustandsdokumentation des Trinkwassersystems kann problemlos an jedem Ort (auch im Büro des Verwalters) zugegriffen werden. Stränge mit auffälligen, geringen oder auch kontinuierlichen Wasserverbräuchen (Leckage) können gemeldet, automatisch gespült beziehungsweise abgesperrt werden.

Projektbeispiele: Zwei Mehrfamilienhäuser

Am konkreten Beispiel der Sanierung eines Mietshauses können die Stolpersteine für die hygienischen Mindest-maßnahmen aufgezeigt werden. Insbesondere kann die Notwendigkeit einer Aufzeichnung von Temperaturen und Wasserverbräuchen aus Betreibersicht konkret dargestellt werden (Bild 3).

Bild 3: Im Objekt wurden mehrere Legionellen-Kontaminationen mit > 3.500 KBE/100ml festgestellt. Eine Ortsbegehung zeigte sehr schnell die großen Fehler wie mangelnde Wartung und Inspektion, gefährliche Temperaturen und mangelnder hydraulischer Abgleich.
Quelle: BWT Wassertechnik GmbH
Bild 3: Im Objekt wurden mehrere Legionellen-Kontaminationen mit > 3.500 KBE/100ml festgestellt. Eine Ortsbegehung zeigte sehr schnell die großen Fehler wie mangelnde Wartung und Inspektion, gefährliche Temperaturen und mangelnder hydraulischer Abgleich.

Im Objekt wurden mehrere Kontaminationen mit > 3500 KBE/100 ml Legionellen festgestellt. Eine Ortsbegehung zeigte sehr schnell die großen Fehler wie mangelnde Wartung und Inspektion, gefährliche Temperaturzonen und mangelnder hydraulischer Abgleich.

Am 13. März 2019 wurde der Einbau des Systems „PAUL“ begonnen, die Ist-Aufnahme und das sogenannte Einlernen begann mit einem ΔT von bis zu 11 °C, einer Speichertemperatur von 57,5 °C und einer Strangtemperatur von bis zu 44 °C. Ab dem 4. April startete „PAUL“ das Einregeln des Objektes. Da sich die Temperaturen nicht weiter als ΔT = 9 °C (Speichertemperatur 59 °C, niedrigste Strangtemperatur 50 °C) einregeln ließen, wurde am 15. April anhand des gemessenen und dokumentierten Volumenstroms der Zirkulationspumpe festgestellt, dass die Zirkulation nachts und mehrmals am Tag abschaltet.

Nach Einsatz der für die Programmierung zuständigen Fachfirma wurden die Absenkungen entfernt. Die Steuerung war zwar auf „Tagbetrieb“ umgestellt, doch schaltete die Zirkulationspumpe durch eine eigene Steuerung danach noch immer nachts ab – festgestellt anhand der Aufzeichnungen. Nach dem zweiten Umprogrammieren am 23. April konnte „PAUL“ bis zum 2. Mai nun ein ΔT von 4 °C, als Speichertemperatur 59,5 °C und am schlechtesten Strang eine Temperatur von 54 °C erreichen. Am 3. Mai wurde die Speichertemperatur um 2 °C auf 61,5 °C angehoben. Zur Energieeinsparung können Zirkulationssysteme für maximal 8 Stunden in 24 Stunden mit abgesenkten Temperaturen betrieben werden. Eine abgesenkte Betriebstemperatur unter 55 °C bis minimal 50 °C ist allerdings nur bei hygienisch einwandfreien Verhältnissen möglich (Vermeidung von Stagnation und korrekte Temperaturen im gesamten System – was zu belegen wäre). Ein hygienisch tolerierbarer Absenkbetrieb des Zirkulationssystems kann somit nur mit Temperaturkontrolle (auch dokumentierbar) oder durch eine Pumpensteuerung über Temperaturfühler erreicht werden.

Energieeinsparungen mit einem bestimmungsgemäß richtig eingestellten Zirkulationssystem belegt ein zweiter Praxisfall: „PAUL“ identifizierte im Strang 8 Temperaturen um die 35 °C – und das bei Speicheraustrittstemperaturen von 68 bis 69 °C. Durch hydraulischen Abgleich und mehrfach kontrolliert durchgeführte Spülvorgänge konnte dieser Strang wieder im richtigen Temperaturbereich mit einem ΔT von ca. 2 °C anstelle der vorgefundenen 32 °C betrieben werden. Da die alten Temperaturfühler differente Werte zu den ermittelten Temperaturen zeigten, wurde die Temperaturabsenkung in zwei Schritten auf Basis der genaueren „PAUL“-Temperaturen durchgeführt. Die Temperaturmessungen wurden verifiziert. Die Energieeinsparung und die temperaturgeregelten Stränge können Bild 4 entnommen werden.

Eine Energieeinsparung mit einem bestimmungsgemäß richtig eingestellten Zirkulationssystem zeigt dieser Praxisfall.
Quelle: BWT Wassertechnik GmbH
Eine Energieeinsparung mit einem bestimmungsgemäß richtig eingestellten Zirkulationssystem zeigt dieser Praxisfall.

Über den Hauptsatz der VOB, Teil C

Die Funktionalität der Komponenten der Trinkwassersysteme wurde auch durch den Zustand der „Verpackung“ und seiner Regelarmaturen wesentlich beeinflusst. Der Ausbau der vorhandenen Regelarmaturen zeigte nicht nur Verschmutzungen in den Regulierventilen, die zu Beeinträchtigungen im Regelkreis führten. Offensichtlich wurden auch Korrosionsvorgänge und die Steinbildung in den Rohrleitungen nicht genügend berücksichtigt. Warmwasserbereiter werden vielfach leider im Interesse der Vermeidung von Kalkablagerungen auf Kosten der Hygiene mit zu niedrigen Temperaturen betrieben; die jährliche Kontrolle auf Ablagerungen unterbleibt. Das ist fatal, sind doch an einem zu hohen Legionellenwert häufig auch Kalkablagerungen und Korrosionsprodukte mit schuld. Grund: Das Wasser kann dann nicht mehr ausreichend durch die Leitungen und Regelkomponenten fließen, es können optimale Bedingungen für Legionellen entstehen. Vergrößerte Oberflächenangebote, Schutz vor Desinfektionsmaßnahmen und wachstumsförderndes Nährstoffangebot sind zusätzliche Gründe, warum der Hauptsatz der VOB C so formuliert wurde: „Hygienische Anforderungen müssen erfüllt und Korrosionsvorgänge sowie Steinbildung weitgehend eingeschränkt werden.“

Fazit

Das von der neuen EU-Trinkwasserrichtlinie geforderte „risikobasierende Betreiben“ mit Hilfe des digitalen Hausmeisters „PAUL“ sichert die Trinkwassergüte durch richtige und regelmäßig überwachte Temperaturen und Volumenströme (Verbräuche). Zudem führt der Hausmeister über alle erfassten Daten Buch und realisiert damit für den Betreiber die Pflicht zur Dokumentation gegenüber Behörden und Versicherungen. Hygiene-Sicherheit – kombiniert mit Rechts-Sicherheit – eine unschlagbare Kombination!

Sonntag, 13.12.2020

Autoren dieses Artikels

Willibald Schodorf
Leiter Technische Geschäfte, BWT Wassertechnik GmbH
Sascha Müller
ACTAQUA GmbH
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