Trinkwasserversorgung im Gebäude - Verantwortung und Ursachen für Probleme - SSHV
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Trinkwasserversorgung im Gebäude –
Verantwortung und Ursachen für Probleme
Institut für Gebäudetechnik und Energie IGE
Zentrum für Integrale Gebäudetechnik
Stefan Kötzsch
Senior Wissenschaftlicher Mitarbeiter
T direkt +41 41 349 34 73
stefan.koetzsch@hslu.ch
Hochschule
Horw Luzern Technik & Architektur
Institut für Gebäudetechnik und Energie
Stefan Kötzsch
Bild: F. Hammes
Trinkwasserversorgung im Gebäude
Trinkwassermikrobiologie Einleitung …
1 x 1 cm
Dichtung
Glas 14 Tage Wartezeit
Hahnenwasser Raster-
Elektronenmikroskop
Folie 2, 17.04.2019
30x
1 cm
10 mm
10'000 μm
17.04.2019
Folie 3, 17.04.2019
1‘000x
0,01 cm
0,1 mm
100 μm
Folie 4, 17.04.2019
0,001 cm 10‘000x
0,01 mm
10 μm
Folie 5, 17.04.2019
60'000'000 Bakterien/cm2
=
Einwohnerzahl
von
Italien
Folie 6, 17.04.2019
Trinkwasserversorgung im Gebäude
Trinkwassermikrobiologie Einleitung …
Gebäudeinstallation
Bezugsquelle
Aufbereitung
Hauptverteilung
F. Hammes F. Hammes F. Hammes F. Hammes
Folie 7, 17.04.2019
Trinkwasserversorgung im Gebäude
Normale Bakterienkonzentrationen …
➢ Wasserphase: 1'000 – 100'000 Bakterien/mL
➢ Biofilmphase: 10'000 – 10'000'000 Bakterien/cm2
➢ >99 % der Bakterien leben im Biofilm
1 mL 1 cm2
Folie 8, 17.04.2019
Wasser (Planktonische Phase) Oberfläche (Sessile Phase) Folie
Biofilmbewuchs auf Kunststoff Biofilmbewuchs auf der Erde
Wasser Foto: Fluoreszenzmikroskop Foto: ISS
(Planktonische Phase)
Suspendierte Bakterien
Wachstum
Anheftung Ablösung
Wachstum
Oberfläche Biofilmbewuchs
(Sessile Phase)
Folie
(Schleimbildung)Trinkwasserversorgung im Gebäude
Wachstum …
➢ Pro Bakterienzelle beträgt das zum Wachstum benötigte Nährstoffverhältnis ...
Kohlenstoff : Stickstoff : Phosphor
100 : 10 : 1
➢ Das Wachstum von Bakterien und damit die Ausbildung von Biofilmen wird in
der Regel durch die Verfügbarkeit von assimilierbaren organischen Kohlenstoff-
Verbindungen (AOC) limitiert.
➢ Diese Verbindungen werden hauptsächlich von den Oberflächen der verbauten
Produkte (Metalle und Kunststoffe) abgegeben (Migration).
➢ Aus 1 μg AOC können sich 10 Millionen Bakterien bilden.
Folie 11, 17.04.2019Trinkwasserversorgung im Gebäude
Wachstum …
+ =
1 mL
Zuckerwürfel = 3 g Pool = 2'500 m3
5'000 Bakterien/mL
(= 1,3 g AOC)
12,5 Billionen Bakterien im Pool
(12'500'000'000'000)
Folie 12, 17.04.2019Trinkwasserversorgung im Gebäude
Wachstum …
➢ Wasserphase: 1'000 – 100'000 Bakterien/mL
➢ Biofilmphase: 10'000 – 10'000'000 Bakterien/cm2
➢ >99 % der Bakterien leben im Biofilm
1 mL 1 cm2
Vielfalt der Bakterien …
➢ Ca. 200 – 10'000 Arten
➢ Der Grossteil der Bakterienarten ist für den
Menschen nicht gefährlich. Im Gegenteil, sie
sind nützlich und notwendig.
Folie 13, 17.04.2019Trinkwasserversorgung im Gebäude
Krankheitserreger …
Fakultativ oder obligat pathogene Mikroorganismen, die in ein
Verteilsystem eingetragen werden und/oder aufwachsen können.
Bakterien Pilze Protozoen Viren
Enterococcus spp. Aspergillus fumigatus Acanthamoeba T4 Mimivirus and
Legionella spp. A. terreus Balamuthia mandrillaris Mamavirus of amoebae
Pseudomonas aeruginosa Candida albicans Naegleria fowleri Norovirus
Non-tuberculous mycobacteria C. parapsilosis Acanthamoeba Rotavirus
Acinetobacter baumannii Exophiala dermatitidis Vahlkampfia Adenovirus
Aeromonas hydrophila Vannella spp. Enterovirus
ARB* (e.g. Afipia, Bosea, Vermamoeba vermiformis
Parachlamydia) Giardia spp.
E. coli (toxigenic strains) Cryptosporidium spp.
Listeria monocytogenes
Staphylococcus aureus
Stenotrophomonas maltophili
Shigella spp.
Vibrio Cholerae
Clostridium spp.
(spp. = Species Pluralis)
Ashbolt (2015) Curr Environ Health Rpt. 2(1): 95-106)
BAG (2010) Anerkannte Aufbereitungsverfahren für Trinkwasser. BBL, S 08.10 1200 d 400 f 100i 40EXT1011.
Folie 14, 17.04.2019Trinkwasserversorgung im Gebäude
Krankheitserreger …
Fakultativ oder obligat pathogene Mikroorganismen, die in ein
Verteilsystem eingetragen werden und/oder aufwachsen können.
Bakterien
Legionella spp.
U.a. besonders relevant für die
Trinkwasserverteilung im Gebäude
(spp. = Species Pluralis)
Ashbolt (2015) Curr Environ Health Rpt. 2(1): 95-106.
BAG (2010) Anerkannte Aufbereitungsverfahren für Trinkwasser. BBL, S 08.10 1200 d 400 f 100i 40EXT1011.
Folie 15, 17.04.2019Trinkwasserversorgung im Gebäude
Krankheitserreger …
Bild: ppdictionary.com
Legionella spp.
➢ Legionellen sind weltweit in Oberflächengewässern, Böden und in technischen Wasser-
systemen verbreitet. Sie können durch Aufbereitungs- und normale Desinfektionsverfahren
nicht 100%ig vermieden werden. Sie sind fester Bestandteil der natürlichen mikrobiellen
Gesellschaft.
• Relevant für z.B. Trinkwasser-Installationen, Sprudelbäder, Kühltürme, Rückkühlwerke
➢ Von Legionellen sind aktuell 57 Arten und 79 Serogruppen bekannt. Ca. 90 % der Infektionen
werden durch Legionella pneumophila ausgelöst.
➢ Das Bakterium ist fakultativ pathogen. Für sein Wachstum in technischen Systemen sind
mehrere Faktoren massgebend.
• Stagnation, Temperatur, heterogener Biofilm, Amöben und Material
Folie 16, 17.04.2019Trinkwasserhygiene - Mikrobiologie
Wasser
AufbereitungPhase)
(Planktonische & Nachweis
➢ Legionellen werden von Amöben beim „abgrasen“ des Biofilms
Besiedlungsverhalten von Legionellen
aufgenommen und können sich in den Amöben sowie im Biofilm
vermehren.
Unbesiedeltes Heterogener
Leitungssystem Biofilm im ➢ Amöben bieten den Legionellen zusätzlichen Schutz, da Amöben
Leitungssystem resistenter gegenüber Desinfektionsverfahren (z.B. Chlorung)
sind.
➢ Letztlich lysiren die Amöben und setzten die Legionellen frei. So
freigesetzte Legionellen haben für mehrere Tage eine gesteigerte
Infektiosität . Zusätzlich lösen sich auch Legionellen aus dem
Biofilm ab.
Oberfläche
(Sessile
Folie
Phase)
17, 17.04.2019Trinkwasserversorgung im Gebäude
Krankheitserreger …
Legionella spp. Bild: ppdictionary.com
➢ Der Temperaturbereich, in dem sich Legionellen sehr gut vermehren können, reicht von
25 °C bis 45 °C. Bevorzugt werden Warmwassersysteme aber auch im Kaltwasser können
sie aufwachsen. In verschiedenen Studien wurden Legionellen im Temperaturbereich von
6 °C – 66 °C nachgewiesen.
➢ Eine Legionellen-Infektion (Legionellose) kann zum sogenannten Pontiac-Fieber oder einer
Pneumonie (Legionärskrankheit) führen, wobei letztere in 10 bis 15 % der Fälle tödlich
endet.
➢ In beiden Fällen geschieht die Infektion durch das Einatmen von lungengängigen Aerosolen,
die Legionellen enthalten. Eine solche Aerosolbildung entsteht z.B. durch Rückkühlwerke,
Whirlpools, Duschen, Komposterde oder seltener durch Verschlucken (Mikroaspiration).
➢ In Abhängigkeit der Kontaminationsquelle treten Einzelerkrankungen als auch Epidemien
auf (Dusche/Kühlturm).
Folie 18, 17.04.2019Trinkwasserversorgung im Gebäude
Krankheitserreger …
Legionella spp. Bild: ppdictionary.com
➢ Eine Legionellose ist in der Schweiz sowie in vielen anderen Ländern meldepflichtig.
➢ Der lückenlose Nachweis einer Legionellen-Infektionskette (Patient → Quelle) ist sehr
schwierig, aufwändig sowie kostenintensiv und führt bei Einzelerkrankungen selten zum
Erfolg.
➢ 2018 wurden in der Schweiz 567 Legionellose-Fälle gemeldet. Es wird von einer starken
Unterfassung der Fälle ausgegangen.
➢ Im europäischen Vergleich hat die Schweiz eine 3x höhere Melderate. Zudem bildet sich
weltweit eine steigende Tendenz ab.
Folie 19, 17.04.2019Trinkwasserversorgung im Gebäude
Krankheitserreger …
Legionella spp. Bild: ppdictionary.com
➢ Monatliche Inzidenz pro 100'000 Bevölkerung bis Woche 52/2018 (567 Fallmeldungen)
Folie 20, 17.04.2019Trinkwasserversorgung im Gebäude
Krankheitserreger …
Legionella spp. Bild: ppdictionary.com
➢ 2018 wurden in Deutschland 1'621 Legionellose-Fälle gemeldet. Das Robert Koch-Institut
(RKI) geht davon aus, dass der Infektionsort von über 50 % der jährlich gemeldeten Fälle
im Privatbereich liegt, gefolgt von Hotels und medizinischen Einrichtungen.
➢ Laut den Hochrechnungen einer Studie des Excellence Network for Community Acquired
Pneumonia (CAPNETZ) von 2008, verursachen Legionellen in Deutschland 15'000 – 30'000
Pneumonien, von denen 1'500 – 2'000 tödlich verlaufen.
➢ Das Pontiac-Fieber (grippeähnliche Symptome) tritt RKI-Schätzungen zufolge 10 – 100 mal
häufiger auf als die Pneumonie und verursacht dadurch einen relevanten wirtschaftlichen
Schaden. Ein Erregernachweis wird meist nicht durchgeführt, da zu Aufwendig.
Von Baum H, Ewig S, Marre R, Suttorp N, Gonschior S, Welte T, Lück C: Community-acquired Legionella pneumonia: new insights from the German competence network for community acquired pneumonia.
Clin Infect Dis 2008; 46 (9): 1356–1364.
RKI: Pontiac-Fieber: Diagnostische Möglichkeiten zum Nachweis von Legionellen als Ursache. Epidemiologisches Bulletin 2011; 28.
RKI: Infektionsepidemiologisches Jahrbuch meldepflichtiger Krankheiten für 2016. Datenstand: 1. März 2017.
Folie 21, 17.04.2019
www.bag.admin.ch/bag/de/home/service/zahlen-fakten/zahlen-zu-infektionskrankheiten/meldepflichtige-infektionskrankheiten---woechentliche-fallzahlen.htmlTrinkwasserversorgung im Gebäude
Krankheitserreger …
Legionella spp. Bild: ppdictionary.com
➢ Zu den Risikogruppen für eine
Legionellen-Infektion zählen u.a. ältere
Menschen, chronisch Kranke, Menschen
mit einer Immunsuppression, Raucher,
Alkoholiker und Extremsportler.
➢ Männer erkranken im Schnitt 2.4x
häufiger als Frauen.
RKI: Infektionsepidemiologisches Jahrbuch meldepflichtiger Krankheiten für 2016.
Verteilung der Fälle von Legionärskrankheiten je
Datenstand: 1. März 2017.
European Centre for Disease Prevention and Control:Annual Epidemiological Report for 2017
100 000 Einwohner nach Alter und Geschlecht
Legionnaires’ disease.
Folie 22, 17.04.2019
EU / EWR 2017.Trinkwasserversorgung im Gebäude
Verantwortung …
Bezugsquelle
Aufbereitung
Hauptverteilung Gebäudeinstallation
Störung der
biologischen
Stabilität
Verantwortung: Wasserversorger Eigentümer / Betreiber
Folie 23, 17.04.2019Trinkwasserversorgung im Gebäude
Verantwortung …
Architekt/GU Installationsänderung Eigentümer
Sanitär-Vorprojekt Installationsalterung oder
Ausschreibung/Offerte Saisonale Nutzung Betreiber
Planer Ausführungsplanung Ferienabwesenheit
Installationsbewilligung Seltene Nutzung Wird faktisch zum
Bauablaufplanung Wohnungsbezug Trinkwasserversorger
Produkte- u. Materialwahl Leerbestand
Hersteller Produkteherstellung
Bauübergabe
Materiallieferung
Materiallagerung Spülung
Rahmen-Vorfabrikation Trinkwasser Inbetriebnahme
Installateur Druckprüfung Hygiene Installationskontrolle Installateur
Installation Stockwerk Fertigmontage
Druckprüfung Druckprüfung
Installation Energiezentrale Installation Kellerverteilung
Folie 24, 17.04.2019Trinkwasserversorgung im Gebäude
Verantwortung …
Gesetze
Verordnungen
und Erlasse
Anerkannte Normen
Spezifikationen und
Richtlinien von Verbänden
Firmennormen
Folie 25, 17.04.2019Trinkwasserversorgung im Gebäude
Verantwortung …
➢ Gesetz (definiert die Begriffe)
− Bundesgesetz über Lebensmittel und Gebrauchsgegenstände (LMG)
➢ Verordnungen (definieren die Verantwortungsbereiche und Rahmenbedingungen)
− Lebensmittel- und Gebrauchsgegenständeverordnung (LGV) + Erläuterungen
− Verordnung über Trinkwasser sowie Wasser in öffentlich zugänglichen Bädern und
Duschanlagen (TBDV) + Erläuterungen
➢ Normen (eindeutige und anerkannte Regeln der Technik)
− SIA Normen z.B. 385/1 & 2 Anlagen für Trinkwarmwasser in Gebäuden, etc.
➢ Richtlinien (Empfehlungen und technische Vorschläge)
− SVGW W3: Richtlinie für Trinkwasserinstallationen + Erweiterungen E1/E2/E3
Folie 26, 17.04.2019Trinkwasserversorgung im Gebäude
Ursachen für Probleme …
Bezugsquelle
Aufbereitung
Hauptverteilung Gebäudeinstallation
Folie 27, 17.04.2019Trinkwasserversorgung im Gebäude
Ursachen für Probleme …
Verdichtetes Bauen
Wunsch nach mehr Komfort
Steigende Lebenserwartung
Leerstand Vervielfachung der
Entnahmestellen
Zunahme der Pflege im häuslichen Umfeld
Energieeinsparung
Warmwasser
Verändertes
Nutzerverhalten
Zunahme der Hygienerelevanz
Bild: Wikipedia Bild: Wikipedia
Wassereinsparung
Gebäudedämmung
Vielfältige Material- und
Produktsituation
Bild: Keystone
Bild: Tagesanzeiger
Folie 28, 17.04.2019Trinkwasserversorgung im Gebäude
Ursachen für Probleme …
Hauptverteilung vs. Gebäudeverteilung
Gesamtlänge
Rohrinnenoberflächen Wasservolumen
Rohrleitungen
1,5 %
25 %
80 %
75 % 98,5 %
20 %
Folie 29, 17.04.2019Trinkwasserversorgung im Gebäude Ursachen für Probleme … Haupteinflussfaktoren für biologische Instabilität ➢ Dichtungs- und Rohrmaterial ➢ Stagnation ➢ Temperaturen (Warm- und Kaltwasser) ➢ Rohrdurchmesser (Oberflächen/Volumenverhältnis) Folie 30, 17.04.2019
Trinkwasserversorgung im Gebäude
Ursachen für Probleme …
Kritische Faktoren
➢ Bauphase und Erstbefüllung
• Bauliche Verunreinigungen
• Verschmutzte Verbindungsschläuche
• Verschmutztes Wasser
• Suboptimale Temperaturen
(Kalt- und Warmwasser)
• Langzeitstagnation
• Installationsfehler
Folie 31, 17.04.2019Trinkwasserversorgung im Gebäude
Ursachen für Probleme …
Kritische Faktoren
➢ Bauphase und Erstbefüllung ➢ Betriebsphase
• Bauliche Verunreinigungen • Installationsfehler
• Verschmutzte Verbindungsschläuche • Suboptimale Temperaturen
• Verschmutztes Wasser (Kalt- und Warmwasser)
• Suboptimale Temperaturen • Langzeitstagnation
(Kalt- und Warmwasser) • Hydraulik
• Langzeitstagnation • Generierung sehr grosser Oberflächen
• Installationsfehler (z.B. Filter, Enthärtungsanlagen)
Folie 32, 17.04.2019Trinkwasserversorgung im Gebäude
Ursachen für Probleme …
Bezugsquelle
Aufbereitung
Hauptverteilung Gebäudeinstallation
Mikrobiologische Kontrollen
➢ Der Wissenstand zur hygienischen Situation der Gebäudeinstallationen in der Schweiz
ist ausbaufähig.
➢ Die Diskussion zum Thema sollte sachlich geführt werden. Dramatisierung oder
Bagatellisierung sind dabei nicht zielführend und zu vermeiden.
➢ Die Prävention nimmt bezüglich der Gebäudeinstallation die wichtigste Rolle ein.
Folie 33, 17.04.2019Trinkwasserversorgung im Gebäude
Generell …
➢ Mikrobiologische Probleme treten meist nur auf, wenn zuvor massive Fehler im Bereich
Planung, Installation oder Betrieb gemacht wurden.
➢ Mikrobiologische Probleme im Trinkwasser nimmt man meist nicht wahr. Die menschliche
Sensorik (Geruch, Geschmack, Sehen) ist dazu nicht im Stande.
10 Legionellen/L 1'000'000 Legionellen/L
➢ Wenn die menschliche Sensorik etwas wahrnimmt, ist das mikrobiologische Problem meist
schon sehr massiv ausgeprägt.
➢ Die Eliminierung von mikrobiologischen Kontaminationen kann sehr aufwendig und
langwierig sein.
Folie 28, 17.04.2019Trinkwasserversorgung im Gebäude
Generell …
➢ Im Wesentlichen kann die Trinkwasserqualität im Gebäude durch
• eine qualitativ hochwertige Installation,
− Planung bezogen auf den späteren Gebäudenutzen
− ausschliessliche Verwendung von Produkten mit Hygienezertifikat (SVGW/DVGW)
− Installation nach Stand der Technik
• einen regelmässigen Wasseraustausch sowie
− jede Entnahmestelle (kalt und warm) mehrmals pro Woche
• durch kontinuierlich optimale Temperaturen erhalten werden.
− Kaltwasser„Bakterien? Kleinigkeiten!”
Stanislaw Jerzy Lec
➢ Weiterführende Informationen
− Bundesamt für Lebensmittel und
Veterinärwesen (BLV)
− Bundesamt für Gesundheit (BAG)
− Kantonale Labore
− Schweizerischer Verein des Gas- und
Wasserfaches (SVGW)
− suisstec (Verband für Gebäudetechniker)
Bild: F. HammesFolie 36, 17.04.2019Sie können auch lesen
