Pumpen

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01.02.2017

Wichtiger Teil einer hygienesicheren Trinkwasserzirkulation

Trinkwasserzirkulationspumpen haben in Trinkwasser-Anlagen zwei zentrale Aufgaben: Erstens, ohne Wartezeit bei der Entnahme, die komfortable Trinkwarmwasserversorgung zu gewährleisten. Und zweitens, Stagnation zu vermeiden und damit die Trinkwasserhygiene zu sichern. Die wachsenden Erkenntnisse auf wissenschaftlicher Seite zur Mikrobiologie im Trinkwasser verändern jedoch zunehmend hierbei die Planungs- und Installationspraxis. Die Wechselwirkungen von Durchfluss, Entnahme und Temperaturen im Trinkwassersystem machen beispielsweise deutlich, dass eine genaue Abstimmung aller Komponenten für eine hygienesichere Trinkwasserinstallation erforderlich ist – einschließlich Zirkulationspumpen für Trinkwarmwasser. Denn sie können die Temperaturhaltung im System maßgeblich unterstützen.

Drei deutsche Schlagzeilen aus nur zwei Wochen belegen, wie notwendig die in der Trinkwasserverordnung (TrinkwV) geforderten Untersuchungen der Trinkwasserspeicher in Bestandsanlagen sind: „Legionellen in zwei Friedberger Turnhallen“ (Bayern, „Augsburger Allgemeine“). „Legionellen-Alarm in Dormagener Grundschul-Duschen“ (Nordrhein-Westfalen, WDR). „Duschverbot wegen Bakterien im Trinkwasser“ (Brandenburg, „Märkische Allgemeine“). Diese Aufzählung ließe sich beliebig fortsetzen. Ernste Folgen hat jeder Legionellenbefund, auch wenn zum Glück in den wenigsten Fällen Menschen an der gefürchteten Lungenentzündung als möglichem Infektionsrisiko erkranken. Denn sobald der technische Maßnahmenwert von 100 koloniebildenden Einheiten (KBE) pro 100 Milliliter überschritten wird, verlangt die ÖN B 5019 eine Ursachenanalyse mit anschließend oft kostenintensiver Ursachenbeseitigung.

Fehlende Temperaturhaltung durch Stagnation
Fehlende Temperaturhaltung in stagnierendem Trinkwasser ist der eigentliche Grund für eine Verkeimung. Denn die meisten Mikroben, so auch Legionellen, vermehren sich bei Wassertemperaturen zwischen 25 °C und 45 °C besonders rasant. Und zwar gerade dann, wenn das Wasser in den Leitungen steht und Bakterien dadurch Zeit haben, sich aus dem Nährstoffangebot, beispielsweise dem Biofilm an den Rohrinnenflächen, zu bedienen. In den Friedberger Turnhallen sollen sich beispielsweise in einer Entnahmearmatur Legionellenkolonien gebildet haben, weil eine tropfende Waschtischarmatur außer Betrieb genommen und damit nicht mehr durchspült wurde. In dem anderen Fall sei eine abseits gelegene, kaum genutzte Dusche ursächlich gewesen. Der regelmäßige Wasseraustausch durch den bestimmungsgemäßen Betrieb einer Trinkwasserverteilung und Maßnahmen für die Temperaturhaltung des Trinkkaltwassers unter 25 °C sowie des Trinkwarmwassers über 50 °C sind also entscheidend. Um ein gefährliches Legionellenwachstum zu vermeiden, stehen besonders Trinkwarmwasser-Zirkulationen im Fokus. Denn Legionellen gelangen in der Regel in den menschlichen Körper, wenn kontaminiertes Wasser vernebelt und eingeatmet wird – wie beispielsweise beim Duschen. Vielfach unbeachtet ist hierbei, dass Trinkwasserzirkulationspumpen einen wichtigen Beitrag zur Temperaturhaltung liefern können.

Durchflussmenge passend zu Temperaturniveau
Um Legionellen keine wachstumsfördernden Temperaturen zu bieten, muss gemäß ÖN B 5019 das Wasser beim Eintritt in das Verteilsystem eine Temperatur von mindestens 60 °C aufweisen [1]. Die Rücklauftemperatur am Eintritt in den Trinkwassererwärmer darf um maximal 5 K darunterliegen. Um diese Temperaturspreizung zu gewährleisten, spielt unter anderem die richtige Einstellung der Zirkulationspumpe eine wichtige Rolle. Ein Beispiel: Der spezifische Wärmebedarf einer Warmwasserleitung, die frei verlegt in nicht beheizten Räumen, beispielsweise im Keller, installiert ist, beträgt 11 Watt pro Meter (nach DVGW-Arbeitsblatt W 553). Bei einer korrekten Dämmung aller Leitungen gemäß ÖN H 5155 betragen die pauschalen Wärmeverluste der Verteilleitungen 4 K. Der spezifische Volumenstrom, um die geforderte Temperaturspreizung von 60 °C / 55 °C zu gewährleisten, beträgt hier somit 2,3 Liter pro Stunde. Ist die Wärmedämmung der Trinkwasserleitungen geringer als gemäß ÖN H 5155 ausgelegt, ist der Volumenstrom zu erhöhen, um den höheren Wärmeverlust auszugleichen. Umgekehrt fällt der spezifische Wärmebedarf von Leitungen, die in Schächten verlegt sind, mit 7 Watt pro Meter geringer aus. Der erforderliche Volumenstrom zur Temperaturhaltung ist somit ebenfalls geringer und liegt pauschal bei 1,5 Liter pro Stunde. Diese Werte [1] sind für die Berechnung des Gesamtförderstroms zur Pumpenauslegung, aber auch zur Einstellung der Strangregulierventile zu berücksichtigen.

Temperaturabhängige Drehzahlsteuerung
Gemäß ÖN B 5019 ist eine Abschaltung von Trinkwasserzirkulationspumpen zwar unzulässig, jedoch ist eine Pumpe mit Drehzahlregelung erlaubt. Hier lässt sich im Vergleich zu Pumpen mit konstanter Drehzahl viel Energie sparen. Eine sinnvolle Lösung hierzu bieten Zirkulationspumpen mit eingebautem Temperatursensor. Bei dem temperaturgesteuerten Modus regelt sich die Drehzahl in Abhängigkeit von der Wassertemperatur so, dass die Rücklauftemperatur stets über der vorher eingestellten Mindesttemperatur bleibt. Weiterhin hält die Pumpe den eingestellten Mindestdurchfluss aufrecht, sollte die Temperaturregelung den Durchfluss der Pumpe unter den eingestellten Wert absenken. Somit passt die Pumpe automatisch energiesparend die Pumpenleistung exakt an, ohne die Temperaturhaltung zu gefährden. Einige Zirkulationspumpen mit dieser temperaturabhängigen Drehzahlregelung, wie zum Beispiel die „Wilo-Stratos PICO-Z“, unterstützen darüber hinaus die thermische Desinfektion im Trinkwassersystem: Erkennt die Pumpe über den eingebauten Temperaturfühler, dass eine thermische Desinfektion eingeleitet wurde, läuft sie mit maximaler Betriebsdrehzahl und unterstützt so eine schnelle Verteilung des heißen Wassers bis zur hydraulisch am ungünstigsten gelegenen Entnahmestelle. Die Pumpenlogik der „Wilo-Stratos PICO-Z“ erkennt eine thermische Desinfektion zum einen, wenn die Wassertemperatur 70 °C überschreitet oder von einer gemittelten Durchschnittstemperatur abweicht. So können auch thermische Desinfektionen zur Legionellenbekämpfung unterhalb der 70 °C-Marke durchgeführt werden. Das ist besonders unter dem Aspekt des Verbrühschutzes sinnvoll.

Fazit
Temperaturhaltung, Durchströmung und letztlich die bestimmungsgemäße Entnahme von Warmwasser sind die entscheidenden Parameter zur Vermeidung einer gefährdenden Vermehrung von Bakterien im Trinkwasser. In zirkulierenden Warmwasserleitungen sind die Dimensionierung der Rohrleitungen, die richtige Einstellung der Zirkulationspumpe und die Bestimmung des optimalen Fördervolumens entscheidende Einflussgrößen. Für eine energiesparende Temperaturhaltung im System ist die temperaturabhängige Drehzahlregelung der Pumpe sehr effektiv – wenn die Pumpenleistung zum Verteilungsnetz passt. Der Pumpenhersteller Wilo beispielsweise hat daher Zirkulationspumpen mit diesen Funktionen in unterschiedlicher Größe für die Installation in Mehrfamilienhäusern, kleineren Gewerbeobjekten wie Hotels und Pflegeheimen oder weitverzweigten Trinkwassernetzen wie in Krankenhäusern entwickelt.

[1] Pauschalwerte zum spezifischen Wärmebedarf von Rohrleitungslängen in unterschiedlichen Umgebungen sind im DVGW-Arbeitsblatt W 553, Tabelle 3 zu finden.

Wilo-Stratos PICO-Z

Wilo-Stratos PICO-Z

Die Nassläufer-Zirkulationspumpe mit EC-Motor „Wilo-Stratos PICO Z“ kann durch die Drehzahlregelung die Rücklauftemperatur auf einem voreingestellten Sollwert halten. Sie ist mit einer maximalen Förderhöhe von 6 m und einem maximalen Förderstrom von 3,5 m²/h für Trinkwasserzirkulationen in Mehrfamilienhäusern oder gewerblichen Gebäuden mittlerer Größe konzipiert.