Trinkwasserhygiene managen

Seit 22 Jahren existiert die Dreifeldsporthalle im Werner-Seelenbinder-Sportpark in Berlin-Neukölln. Sie ist ein wichtiger Bestandteil des Areals, auf dem sich außerdem drei Fußballfelder und ein Eisstadion befinden. Als Mehrzweckhalle auf drei Ebenen mit separater Boxkampfarena und einem Tanzstudio zählt sie zu den meistgenutzten Sporthallen im Bezirk Neukölln. Durch den Schul- und Vereinssport ist die Auslastung der Halle enorm hoch.

Konflikt zwischen berechneter und realer Wasserentnahme

Veränderte Nutzungsgewohnheiten in den Sanitärbereichen führten dazu, dass die Trinkwasserinstallation nicht mehr so betrieben wird, wie sie seinerzeit geplant war. So duschen heute die Schüler nach dem Sportunterricht kaum oder nicht mehr. Erst ab dem späten Nachmittag, wenn die Vereine auf den Plan treten, werden die Duschbereiche häufiger frequentiert. Aber auch hier zeigt sich ein ähnlicher Trend: Vereinssportler erledigen die Körperhygiene zunehmend zuhause. Lediglich bei den wenigen großen Sportveranstaltungen im Jahr arbeitet das Trinkwassersystem der Dreifeldsporthalle mit Volllast. Wie fast in allen Sporthallen in Deutschland ist die Trinkwasserinstallation aber genau auf diesen Volllastbetrieb ausgelegt. Auf den Gleichzeitigkeitsfaktor 1 kann nicht verzichtet werden.

Vor diesem Hintergrund sind die zum Zeitpunkt der TGA-Planung angenommen Gleichzeitigkeiten an den meisten Tagen im Jahr nicht gegeben. Zuletzt betrug der durchschnittliche Tagesverbrauch nur noch 1,2 m³ Wasser für die Sporthalle, obwohl ein fast dreifaches Warmwasservolumen zur Verfügung steht. Dass es somit bei zahlreichen ungenutzten Sanitäranlagen zu Stagnationsproblemen kommt, liegt auf der Hand. Und ein unzureichender Wasseraustausch kann selbst in ansonsten intakten Trinkwassersystemen zu überhöhten Bakterienzahlen führen.

Rascher Handlungsbedarf erkannt

Durch regelmäßiges Beproben der Trinkwasseranlage in der Dreifeldsporthalle trat zunehmend ein Missstand zutage, der im Frühjahr 2017 ein schnelles Handeln erforderte: Die Untersuchungsergebnisse von Wasserproben zeigten hin und wieder grenzwertige Befunde, die wahrscheinlich in direktem Zusammenhang mit dem geringen Wasserwechsel standen. Eine wirkungsvolle Lösung musste her, welche die gemäß der Trinkwasserverordnung zulässigen Stagnationszeiten von bis zu drei Tagen (VDI 6023) bzw. bis zu sieben Tagen (DIN EN 806-5) bei einwandfreier Wasserbeschaffenheit berücksichtigt und in den großdimensionierten Leitungen eine turbulente Strömung erzeugen kann. 

Sanierungskonzept optimal abwägen

In Anbetracht dieser Tatsachen stellte sich die Frage, wie die Trinkwassergüte mit möglichst geringem Sanierungsaufwand auf Dauer sichergestellt werden kann – bei gleichzeitig wirtschaftlich optimiertem Betrieb. Eine kostenintensive Komplettsanierung, die den Rückbau bzw. Austausch des Rohrleitungsnetzes einschließt, kam für das Bezirksamt Berlin-Neukölln nicht wirklich infrage. Denn die damit einhergehende Schließung der Sporthalle über einen längeren Zeitraum hätte erhebliche Einschränkungen für den Liga-Betrieb sowie den Schul- und Vereinssport zur Folge gehabt. Weiterhin hätte der komplette Umbau auf Reihen- und Ringleitungen mit Spülstationen zur Kompensation von Nutzungsunterbrechungen einen erheblichen finanziellen Aufwand bedeutet. Auf der Suche nach einer möglichen Alternative zur Komplettsanierung konnte der Armaturenspezialist Schell die optimale Lösung bieten.

Bestandsaufnahme und Lösungsansatz

Zunächst wurden der Zustand der vorhandenen Rohre und die Rohrabmessungen systematisch überprüft. Erwartungsgemäß befanden sich die alten Kupfer­rohre in einem sehr guten Zustand. Jedoch wurde anhand der Rohrabmessungen in den Bestandsplänen und vor Ort schnell klar: Die Über­dimen­sio­nie­rung der Rohre war neben dem unzureichenden Wasserwechsel verantwortlich für die zunehmenden hygienischen Probleme. „Das Anlagevolumen muss regelmäßig über alle Entnahmestellen ausgetauscht werden. Denn jede nicht oder unzureichend genutzte Armatur ist eine Totstrecke und bedeutet ein hygienisches Risiko“, berichtet René Kühl, Vertriebsbeauftragter und Planerberater bei Schell, an den sich das Bezirksamt Berlin-Neukölln wandte.

Rechtzeitig und ­wirtschaftlich gehandelt

Umfassende Überprüfungen des Leitungsnetzes und der Entnahmestellen, die auch vom Schell-Hygienespezialisten Dr. Peter Arens begleitet wurden, gaben die wirtschaftlichste Lösung vor: Statt dem teuren Austausch von Rohrleitungen schlugen die Experten den Einsatz des funkbasierten „eSchell“-Wassermanagementsystems vor.

Nur so können bei Erhalt der ansonsten intakten Installation die hohen Gleichzeitigkeiten der gut 20 Jahre alten Planung nachgestellt und die Wassergüte an jeder Entnahmestelle gesichert werden. 

Das Wassermanagement-System „eSchell“ kann auch mit batteriebetriebenen elektronischen Sanitärarmaturen ein Funknetz aufbauen. Der Vorteil: Es werden keine Strom- und Datenkabel unter den Fliesen benötigt. 

Nachstellen der Gleichzeitigkeiten durch fortschrittliche Technik

„Unter Betrachtung aller objektspezifischen Gesichtspunkte war dies der wirtschaftlichste Sanierungsansatz“, resümiert René Kühl.

Mittels der zentralen Steuerung des Wassermanagementsystems können alle elektronischen Sanitärarmaturen entsprechend programmiert, betrieben, überwacht und gewartet werden. Weiterhin werden die Betriebsdaten, die Stagnationsspülungen und die System- und Auslauftemperaturen manipulationssicher aufgezeichnet – als Nachweis für den Betreiber.

Modernisierung bei laufendem Spielbetrieb

Die Dreifeldsporthalle verfügt auf jeder Etage über mehrere Sanitäranlagen. Um den regen Spielbetrieb in der Sporthalle auch während der Modernisierung aufrechterhalten zu können, wurden die einzelnen Sanitärbereiche konsequent nacheinander saniert. Über den Zeitraum von drei Monaten wurden in allen Dusch- und Toilettenbereichen sowie in den Putzräumen und Küchen die vorhandenen Sanitärarmaturen entfernt und gegen neue elektronische Sanitärarmaturen getauscht, welche kompatibel zum Wassermanagementsystem sind.

Zum Einsatz kamen insge­samt 76 Armaturen von Schell: Dabei handelt es sich um Duscharmaturen „Vitus“ mit Thermostat und Verbrühschutz, wandhängende Waschtischarmaturen „Vitus E“ und Sensor-Waschtischarmaturen „Celis E“, Unterputz-WC-Spülsysteme „Compact II“ mit berührungsloser WC-Steuerung „Edition E“, Urinal-Steuerungen „Edition E“ und berührungslose Urinal-Vorwand-Spülarmaturen „Schelltronic“. Außerdem erhielten die 37 Duschen aero­solarme Kopfbrausen des Herstellers sowie 13 davon einen zusätzlichen Probennahme-Adapter. An sechs von 17 Einzelwaschtischen wurden zudem Probennahme-Eckventile vorgesehen.

Bei der Installation durch den Sanitärfachbetrieb Schaal Haustechnik aus Berlin mussten in Bereichen der bestehenden Armaturentechnik maximal sechs Fliesen pro Unterputzarmatur entfernt und später wieder ersetzt werden. Mehr war nicht erforderlich, da die Stromversorgung der Armaturen und die Funkkommunikation per Batterien erfolgen. Zur Dokumentation und Protokollierung von den Hygienespülungen werden an ausgewählten Waschtischen in Kürze ergänzend spezielle Eckventile mit Temperatursensoren platziert. In den Strangleitungen kamen weitere Temperatursensoren zum Einsatz, welche bei Über- oder Untertemperaturen gezielte Stagnationsspülungen auslösen können.

Aufbau des Wassermanagementsystems

Das Wassermanagementsystem von Schell besteht aus vier wesentlichen Baugruppen: (1) den kommunikationsfähigen Armaturen mit (2) den zugehörigen Bus-Extendern Funk oder Kabel als Kommunikationsmodule, (3) dem Server als Kommunikationszentrale und (4) den optionalen Temperatursensoren. Für die ebenfalls optionale Einbindung des Wassermanagementsystems in eine Gebäudeautomation stehen Gateway-Varianten für alle gängigen Protokolle von BACnet bis KNX zur Verfügung.

Im vorliegenden Fall machte es die hohe Anzahl von 76 Armaturen notwendig, zwei „eSchell“-Server mit Netzteil zu installieren. Die Server, die jeweils bis zu 64 Teilnehmer verwalten können, befinden sich gut geschützt in zwei separaten Verteilerkästen (IP 65) im Erd- und im Obergeschoss der Sporthalle. Zur Positionierung von „eSchell“-Funkmanagern als Repeatern wurden vorhandene Revisionsöffnungen genutzt. Mit Ausnahme der bereits vorkonfektionierten „Vitus“-Armaturen mussten die anderen Armaturen nur noch mittels Steckverbindungen mit einem Bus-Extender Funk verbunden und in das Netzwerk des Servers eingebunden werden. Da jeder dieser Bus-Extender zusätzlich zwei Temperatursensoren verwalten kann, können diese sofort installiert oder bei Bedarf nachgerüstet werden. 

Nachdem am Notebook die WLAN-Verbindung zu den Servern hergestellt wurde, konnten, mithilfe der auf den Servern vorinstallierten „eSchell“-Software, alle Armaturen mit Namen versehen und die Hygienespülungen frei parametriert werden, so z.B. der Spülmodus und die Spüldauer. Im Zuge der Inbetriebnahme erfolgte später die Optimierung der Parameter sowie gemäß den Raumplänen die Zusammenfassung in Gruppen.

Schrittweise an den optimalen Hygienebetrieb angepasst

Im Januar 2017 wurden das Wassermanagementsystem „eSchell“ und die elektronischen Sanitärarmaturen in Betrieb genommen. Um die Trinkwasseranlage dauerhaft hygienisch einwandfrei zu halten, sollten die Hygienespülungen auf die Nutzerfrequenz in den Wasch- und Duschräumen abgestimmt und Intervalle sowie Laufzeiten der Stagnationsspülungen festgelegt werden. Dazu wurde im ersten Schritt überprüft, wie viele Sanitärarmaturen zeitgleich gespült werden können, ohne dass der Versorgungsdruck zusammenbricht. Dieser notwendige Prozess erfordert im Gebäudebestand grundsätzlich ein schrittweises Herantasten an die installationsseitigen Gegebenheiten.

In der Dreifeldsporthalle Berlin-Neukölln wurden daher zunächst alle 43 Armaturen in der unteren Etage gleichzeitig gespült. Der Versorgungsdruck hielt Stand und war ein weiterer Beweis für das enorme Volumen in den Rohrleitungen.

Allerdings konnte das Wasser nicht überall in der jetzt anstehenden Menge abfließen, und es kam kurzzeitig zum Wasserstau an einem Bodenablauf. Ob dies auf Ablagerungen im Abwassersystem oder dessen Unterdimensionierung zurückzuführen ist, konnte noch nicht geklärt werden. Diese Erkenntnis zeigt jedoch die hohe Spülleistung des Wassermanagementsystems und die Bedeutung eines kontrollierten Erstbetriebs für einen reibungslosen Ablauf.

Bündelung der Armaturen zu Spülgruppen

Aufgrund der begrenzten Abflussleistungen nutzten die Verantwortlichen eine wichtige und für dieses Objekt sogar elementare Funktion im Wassermanagementsystem: Es wurden per Laptop kleinere Armaturen-Untergruppen gebildet, so dass die Hy­giene­spülungen zeitlich versetzt und segmentweise erfolgen können. Auf diese Weise lässt sich eine turbulente Strömung in den großdimensionierten Leitungen herbeiführen, die von den Abflussleitungen zu bewältigen ist. Denn zum zukünftigen Regelbetrieb gehört auch, dass die Leitungssysteme über die Entnahmestellen in festgelegten Zeitabständen automatisch gespült werden.

Ein solches Spülkonzept führt jedoch nur dann zum Erfolg, wenn das Wasservolumen pro Spülung ausreichend hoch genug ist: Über jede Armatur muss einwandfreies Kaltwasser und Warmwasser in der hohen Qualität der Wasserbetriebe Berlin (BWB) mit entsprechenden Temperaturen von ≤ 25 °C bzw. ≥ 55 °C bei den Spülungen austreten.

Das bedeutet, dass auch dem Spülvolumen pro Spülung eine hohe Bedeutung zukommt. Dieses Volumen lässt sich am einfachsten ermitteln, indem man die Temperaturen an den Auslassstellen misst und im Betrieb über Temperatursensoren zumindest an repräsentativen Stellen kontrolliert und dokumentiert.

Abschnitt für Abschnitt der Installation wurde in dieser Testphase mehrmals gespült. Dieser Prozess bewirkte einen gewünschten, aber in der Praxis bis dahin noch nicht gezeigten Nebeneffekt: Die hohe Fließgeschwindigkeit im gesamten Leitungsnetz mobilisierte alte Sedimente, die im Rahmen der Rohrspülung nach der Installation der Armaturen nicht vollständig entfernt worden waren. Solche Sedimente fördern gemäß CEN/TR 16355 das Wachstum von Legionellen und werden sich in der Dreifeldsporthalle zukünftig kaum wieder bilden können.

Endgültiger Betrieb

Unter der Berücksichtigung entsprechender Spülmengen bei regulärer Benutzung sowie zweckmäßiger Spülzyklen zur Sicherstellung der Trinkwasserhygiene erstellte Dipl.- Ing. Axel Westphal, Serviceeinheit FM, Fachbereich Hochbau, Fachgruppe HLS im Bezirksamt Neukölln von Berlin, mit Unterstützung von Schellberater René Kühl im letzten Schritt einen Spülplan.

Beispielsweise lässt sich anhand von Untersuchungsergebnissen überprüfen, inwieweit es Sinn macht, die aktuellen Spülintervalle von derzeit 24 h auf 72 h zu erhöhen oder die zugehörigen Spülvolumen zu verringern.

Bei einer solchen Optimierung hilft immer ein Temperaturmonitoring, das man über die installierten Sensoren in den Eckregulierventilen automatisch über das Wassermanagementsystem durchführen kann. Denn über die „eSchell“-Software hat das Bezirksamt Neukölln Zugriff auf die gesamte Dokumentation aller Nutzungen, Stagnationsspülungen und Temperaturverläufe – sowie auch auf wichtige „Nebeninformationen“, wie z.B. den Energiestand der Batterien.

„Der erste Schritt zur Sicherstellung der Trinkwassergüte im Bestand ist immer die Sicherstellung des bestimmungsgemäßen Betriebes, so wie ihn der Planer vor einem oder zwei Jahrzehnten geplant hatte. Dieser ist jedoch im älteren Gebäudebestand nicht oder nur selten in vollem Umfang gegeben“, berichtet René Kühl und zieht folgenden Schluss: „Mit moderner Armaturentechnik und dem ,eSchell‘- Wassermanagementsystem ist es aber möglich, selbst überdimensionierte Installationen zu erhalten, indem man elektronisch die Gleichzeitigkeiten über die Sanitärarmaturen wieder so herstellt, wie sie ursprünglich geplant waren.“

Fazit

Ob Stadion, Sporthalle, Hotel, Konzert- und Messehallen oder Krankenhaus: In fast allen Gebäuden ändert sich langfristig die Nutzung der Trinkwasserinstallation: Es wird weniger geduscht als früher, es gibt längere Ferien und saisonbedingte Nutzungsunterbrechungen oder gar zeitweiligen Leerstand. Das „eSchell“-Wassermanagementsystem sichert durch gezielte Stagnationsspülungen den Erhalt der Trinkwassergüte in Objekten innerhalb des gesamten Lebenszyklus einer Immobilie. Es ermöglicht sogar grundlegende Umnutzungen ohne größeren Rückbau der Versorgungsleitungen. Dazu müssen lediglich die vorhandenen Entnahmestellen mit kommunikationsfähigen Armaturen ausgestattet und über einen Server zentral verwaltet werden.

Das Beispielobjekt „Dreifeldsporthalle im Werner-Seelenbinder-Sportpark Berlin-Neukölln“ beweist, dass auch im problematischen Baubestand der bestimmungsgemäße Betrieb laut Regelwerk gewährleistet werden kann – ohne dass große bauliche Maßnahmen erforderlich sind. Alter Rohrbestand kann weiter genutzt werden. Das Projekt belegt weiterhin, dass technisch ausgereifte Funktionalität nicht nur einen praktischen Zusatznutzen bietet und ökonomisch ist, sondern in erster Linie in hygienerelevanter Hinsicht sinnvoll ist.