Unerwünschte Wechselbäder

Auslöser dieser unfreiwilligen Wechselbäder sind oft unterschiedliche Druckverhältnisse die entstehen, wenn an mehreren Stellen gleichzeitig Wasser entnommen wird. Temperaturschwankungen können immer dann besonders groß sein, wenn mehrere Zapfstellen an einer Leitung angeschlossen sind. Denn je mehr Entnahmestellen gleichzeitig geöffnet werden, desto geringer ist der Fließdruck.

Die Situation:

Zentraler Trinkwassererwärmer im Keller

Während des Duschvorgangs wird zusätzlich Trinkwasser (kalt) entnommen.

Die Folgen

Druckverlust in der Verteilerleitung erhöht sich

Fließdruck am Anschluss der Mischarmatur sinkt

Durch die geringeren Kaltwasseranteile und die nach wie vor gleichbleibenden Warmwasseranteile steigt die Mischtemperatur unter der Dusche.

Auch der umgekehrte Effekt ist möglich: Anstatt der zusätzlichen Kaltwasserentnahme findet eine zusätzliche Warmwasserentnahme statt. Die Folge: Die Mischtemperatur am Auslauf sinkt. Keine Temperaturschwankungen sind hingegen zu erwarten, wenn in den Verteilleitungen kalt und warm eine gleichzeitige zusätzliche Wasserentnahme stattfindet. Die geringeren Fließdrücke an den Anschlusspunkten vor der Mischarmatur haben dann jedoch einen geringeren Entnahmedurchfluss zur Folge.

Weitere Störfaktoren

Durch die Verwendung von Sparbrausen oder dem Einsatz von Mengenbegrenzern im Auslauf einer Armatur verschärft sich die Situation deutlich. Ist die abfließende Menge im Auslauf geringer als die von der Armatur gelieferte Menge, entsteht im Brauseschlauch ein Rückstau, was wiederum dazu führt, dass das mit eventuell höherem Druck fließende Warmwasser den Weg des geringsten Widerstandes wählt und in die Kaltwasserinstallation drückt. Dieser Gegendruck hat dann zur Folge, dass der Fließdruck in der Kaltwasser-Anschlussleitung steigt und der Kaltwasserfluss merklich gebremst wird oder sogar gänzlich zum Erliegen kommt. Durch die geringen Kaltwasseranteile und die nach wie vor gleichbleibenden Warmwasseranteile steigt die Mischtemperatur beim Auslauf markant an. Wird die Installation für Trinkwasser (kalt) und (warm) mit dem gleichen Druck betrieben, kann es auf Grund der Volumenausdehnung im Trinkwasser (warm) während der Erwärmung zu einer Druckerhöhung auf der Warmwasserseite kommen.

Abhilfe durch Druckminderer

Aufgaben eines Druckminderers:

Herabsetzen eines relativ hohen Versorgungsdrucks auf einen gewünschten Druckwert

Sie halten den gewünschten Druckwert konstant

Sie schützen nachgeschaltete Geräte, Armaturen und Installationen vor zu hohem Druck

Sie reduzieren den Wasserverbrauch

Sie minimieren Fließgeräusche

Die Planung

Nach den normativen Anforderungen der DIN EN 806 in Verbindung mit DIN 1988-200 ist bei Trinkwasser-Installationen folgendes zu vermeiden:

Übermäßige Fließgeschwindigkeiten

Geringe Entnahmearmaturendurchflüsse

Stagnierendes Wasser

Übermäßige Entstehung von Schall

Gleichzeitig soll an allen Entnahmestellen die Gebrauchstauglichkeit unter Berücksichtigung des Druckes, der Entnahmearmaturendurchflüsse und der Wassertemperatur sichergestellt sein. Ein zu hoher Wasserdruck kann an der Hausinstallation Schäden verursachen und ist zudem Ursache für „laute“ Installationen und unwirtschaftlichen Betrieb. Auch der Komfort leidet, wenn die Anlage mit ständig wechselnden Betriebsdrücken belastet wird. Tipp: Um eine Trinkwasser-Installation komfortabel nutzen zu können, muss sie mit einem auf die Anlage abgestimmten Wasserdruck betrieben werden.

Wann kommt ein Druckminderer zum Einsatz

Druckminderer sind gem. DIN EN 806-2 Pkt. 16.1 z. B. erforderlich:

wenn der Ruhedruck an den Entnahmestellen über 500 kPa (5 Bar) steigt

zur Begrenzung des Betriebsdruckes in den Verbrauchsleitungen, wenn der höchstmögliche Ruhedruck an beliebiger Stelle in der Trinkwasseranlage den maximalen zulässigen Betriebsdruck überschreitet oder wenn Apparate und Einrichtungen angeschlossen werden, die nur einem geringeren Druck ausgesetzt werden dürfen

wenn der Ruhedruck vor einem Sicherheitsventil 75 % seines Ansprechdruckes überschreiten kann.

Anordnung von Druckminderern

Die Anordnung eines Druckminderers erfolgt im Normalfall zentral im Bereich des Hausanschlusses. Auf diese Weise wird die gesamte Trinkwasseranlage, also die Kalt- und Warmwasserleitungen, mit annähernd gleichem Druck betrieben. Diese Betriebsbedingung ist eine wichtige Voraussetzung für die einwandfreie Funktion von Entnahmearmaturen, wie Einhebelmischern und Thermostatbatterien. Würde ein Einhebelmischer mit sich deutlich unterscheidenden Drücken auf der Kalt- und Warmwasserseite versorgt, geht der Komfortbereich der Armatur verloren. Ist der Kaltwasserdruck z. B. deutlich größer als der anliegende Warmwasserdruck, kann man an der Armatur kaum einen Mischwasserbereich einregeln; beim Schwenken des Hebels wechselt die Temperatur des ausfließenden Wassers direkt von „kalt“ auf „heiß“.

Zentral vs. Dezentral

Eine zentrale Anordnung des Druckminderers direkt im Bereich des Hausanschlusses stellt annähernd gleiche Drücke auf der Kalt und Warmwasserseite sicher. Voraussetzung: Die Fließwege für das kalte und das warme Wasser sind in etwa gleich lang. Eine Ausnahmesituation ist beispielsweise ein Gäste-WC im EG mit Einhebelmischer: Das Kaltwasser wird unmittelbar hinter dem Wasserhausanschluss abgezweigt. Das warme Wasser für diese Armatur fließt aber erst ins Dachgeschoss, wird dort z. B. in einer Dachheizzentrale erwärmt und muss dann wieder den gesamten Fließweg zurück ins Erdgeschoss antreten. Ergebnis: Die zentrale Anordnung des Druckminderers führt zu unerwünschten, unterschiedlichen Kalt- und Warmwasserdrücken im System. Der Kaltwasserdruck wird zwar zentral geregelt, jedoch zweigt die Zuleitung zum Trinkwassererwärmer vor dem Druckminderer ab. Die Lösung: Das Wasser erreicht ungemindert den Trinkwassererwärmer und wird dann unmittelbar vor diesem auf den gewünschten Druck reduziert. Dieser Einsatz von zwei zentralen/dezentralen Druckminderern hält dann auch bei stark unterschiedlichen Leitungswegen oder Druckverlusten die druckbedingten Komforteinbußen in Grenzen.

Bei der dezentralen Anordnung werden die Kaltwasserleitungen ohne Druckminderung betrieben und der Druckminderer sitzt vor dem Trinkwassererwärmer. Die Folge: Es entstehen unterschiedliche Drücke in der Kalt- und Warmwasserleitung. Neben den Komforteinbußen besteht hier zusätzlich noch die Gefahr eines so genannten Überströmens: In den Entnahmearmaturen (z. B. Zweigriffarmatur, Einhandmischer, Thermostat) mischt sich das kalte und das warme Wasser – hier allerdings mit unterschiedlichen Drücken.

Die Folgen: Das Kaltwasser drückt mit einem höheren Fließdruck über die Armatur in die Warmwasserleitung zurück. Der unerwünschte Druckanstieg im Warmwasser führt zu einem ständigen Abtropfen des Sicherheitsventils am Trinkwassererwärmer.

Überströmen bei Zentraler Anordnung

Ein Überströmen über Entnahmearmaturen kann jedoch auch stattfinden, wenn der Druckminderer zentral im Bereich des Hausanschlusses angeordnet ist. Nämlich dann, wenn der Hinterdruck des Druckminderers geringer ist als der Ansprechdruck des Sicherheitsventils am Trinkwassererwärmer. Die Folgen:

Trinkwassererwärmer heizt auf

Druck auf der Warmwasserseite steigt an

Der warmwasserseitige Druck ist höher als der in der Kaltwasserleitung.

Warmwasser drückt gegen die Fließrichtung in die Kaltwasserleitung zurück und erzeugt hier einen ungewollten Druckanstieg.

Es kommt daher auf die richtige Dimensionierung an. Tipp: Druckminderer dürfen niemals nach der Nennweite der Leitung ausgewählt werden, sondern müssen nach dem erforderlichen Durchfluss dimensioniert werden. Eine für den tatsächlich durchfließenden Volumenstrom zu groß ausgelegte Armatur muss unter Umständen mit einer für sie relativ kleinen Durchflussmenge arbeiten. Das hat zur Folge, dass das Ventil nahezu im Schließbereich agiert: Eine geringe Wassermenge passiert das Ventil. Dies erzeugt auf der Ausgangsseite einen Schließdruck. Unmittelbar nachdem der Druckminderer geschlossen ist, öffnet er auf Grund des Druckabfalls (bedingt durch die immer noch stattfindende Wasserentnahme) wieder auf der Ausgangsseite.

Folge: der Druckminderer beginnt zu „pumpen“. Das kann zu Instabilitäten im Regelverhalten und schlimmstenfalls zu Geräuschentwicklung und Beschädigungen durch Kavitation bei metallenen Druckminderen mit metallenen Sitzeinheiten führen.

Dimensionierung im Anlagenbau

Während die Rohrleitungen neuer Trinkwasser-Installationen heute aus Gründen der Hygiene bedarfsangepasst dimensioniert werden, sind im Anlagenbestand häufig überdimensionierte Leitungen zu finden. Tipp: Zumindest überschlägig den zu erwartenden Spitzenvolumenstrom ermitteln und die Armatur danach auslegen.

Die Wahl des richtigen Materials

Untersuchungen, die im Jahr 2013 durch das Umweltbundesamt veröffentlicht wurden, zeigen, dass Blei auch bei sehr niedrigen Aufnahmemengen toxisch wirkt. Es kann hierdurch zum Beispiel zu Beeinträchtigungen von Intelligenz- und Aufmerksamkeitsleistungen bei Kindern kommen. Nach § 17 TrinkwV dürfen für die Neuerrichtung und auch für die Instandhaltung von Trinkwasser-Installationen nur Materialien und Werkstoffe mit folgenden Eigenschaften eingesetzt werden:

Materialien müssen ausdrücklich für Trinkwasser geeignet sein.

Trinkwasser darf durch diese nicht nachteilig verändert werden.

Der Geruch oder der Geschmack des Trinkwassers darf durch diese nicht verändert werden.

Damit beispielsweise ein potenziell vorhandener Bleigehalt im Trinkwasser möglichst niedrig ist, sollten aus Blei gefertigte Bestandteile in Hausinstallationen ersetzt werden, wenn dies wirtschaftlich und technisch machbar ist, insbesondere im Falle einer Instandsetzung oder Sanierung bestehender Installationen. Diese Bauteile sollten durch Materialien ersetzt werden, die die festgelegten Mindestanforderungen für Materialien einhalten, die mit Wasser in Berührung kommen. Im aktuellen Entwurf der EU-Richtlinie über die Qualität von Wasser für den menschlichen Gebrauch ist zwar noch ein Grenzwert für Blei im Trinkwasser von 10 µm/l festgehalten, jedoch verbunden mit der dringenden Empfehlung, diesen Wert innerhalb der kommenden 15 Jahre auf 5 µm/l zu reduzieren.

Tipp: Bei Instandhaltungsarbeiten bzw. beim Austausch von Bauteilen in einer Trinkwasser-Installation nur Bauteile aus Materialien verwenden, die vollständig ohne Blei als Legierungsbestandteil auskommen, z. B. bleifreie Messing- und Rotguss-Legierungen oder Edelstahl.

Fazit: Geregelte Verhältnisse

Eine unzureichende Druckregelung in Trinkwasser-Installationen kann zu sich oftmals ändernden Fließdrücken führen. Solche Druckschwankungen bewirken vor der Entnahmearmatur eine häufige Änderung der Mischverhältnisse des Kalt- zu Warmwasseranteils – die Folge sind Temperaturschwankungen, die besonders beim Duschen empfindlich wahrgenommen werden. Druckminderer können hier für „geregelte“ Verhältnisse sorgen.

Gerade, wenn die tatsächlichen Spitzenvolumenströme nur nachträglich geschätzt werden können, kann es wichtig sein, einen Druckminderer zu verwenden, der zur Deckung von Bedarfsspitzen einen hohen Volumenstrom erlaubt, um die Anforderungen der DIN EN 806 Teil 2 zu erfüllen. Druckminderer mit einer geringen Regelträgheit (kleine Hysterese) ermöglichen zudem eine bessere Regelung bei Mischprozessen. Tipp: Bei der Instandsetzung von Trinkwasser-Installationen muss darauf geachtet werden, nur Bauteile aus Werkstoffen und Materialien zu verwenden, die trinkwasserhygienisch geeignet sind. Mehr Informationen auch unter www.goetze-armaturen.de.