Damit Energiesparen nicht zur Gesundheitsgefahr wird: Kann Ultrafiltration Trinkwasserhygiene auch bei abgesenkter Warmwassertemperatur gewährleisten?

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Bei den derzeitigen Energiepreisen fragt sich mancher Hausbesitzer, warum die Vorlauftemperatur seiner Warmwasseranlage im Gebäude 60° C betragen muss, obwohl doch auch 45°C ausreichen würden. Hier ließe sich eine Menge Energie und damit bares Geld einsparen. Denn der Energieeinsatz ist nicht unerheblich, im Jahr werden pro Person etwa 600 bis 800 KWh für die Bereitung von Warmwasser verbraucht, das sind bei den aktuellen Gaspreisen (Nov 22) laut Verivox rund 600 Euro für einen Vier-Personen-Haushalt.

Doch hier ist Vorsicht geboten, denn Krankheitserreger, vor allem die gefährlichen Legionellen, vermehren sich im Trinkwasserleitungssystem von Gebäuden bei Temperaturen zwischen 25 und 50 Grad besonders gut. In den Kalkablagerungen und im Biofilm des Leitungssystems finden sie optimale Lebensbedingungen vor. Ein hoher Legionellen-Bestand im Trinkwasser gefährdet aber die Gesundheit der Bewohner. Wenn sie zum Beispiel beim Duschen Aerosole, also kleinste Wassertröpfchen, einatmen, können die im Wasser befindlichen Legionellen in die Lunge gelangen und eine schwere Lungenentzündung (die sog. Legionärskrankheit) verursachen, die in ca. 10 Prozent der Fälle sogar tödlich verlaufen kann. Besonders gefährdet sind neben älteren und chronisch kranken, immungeschwächten Menschen auch Raucher.

Da Legionellen sich bei Wassertemperaturen über 55 °C jedoch kaum mehr vermehren und oberhalb von 60 Grad zum größten Teil abgetötet werden, ist für Mietshäuser und öffentliche Gebäude eine Vorlauftemperatur von mindestens 60 Grad vorgeschrieben. Eigenheimbesitzer sind zwar nicht verpflichtet, die Regel zu befolgen, sollten dies aber im Interesse ihrer Gesundheit tun.

Der DVGW hat zu dieser Thematik kürzlich eine Online-Konferenz mit 170 Experten aus Gesundheitsbehörden und Ministerien, Mediziner, Hygieniker und Mikrobiologinnen, Installateure und Sachverständige veranstaltet und explizit darauf hingewiesen, dass „Die Temperatur ist das einzige Korrektiv (sei), das die Vermehrung von Legionellen und anderer relevanter Mikroorganismen sicher hemmt. Deshalb ist die Einhaltung der allgemein anerkannten Regeln der Technik zum Schutz der menschlichen Gesundheit unabdingbar.“

Doch sind hohe Wassertemperaturen wirklich die einzige Möglichkeit, Legionellen erfolgreich zu reduzieren? Gibt es nicht auch energieeffizientere Vorgehensweisen? Das Umweltbundesamt fordert seit Jahren Konzepte für effektive Energieeinsparung in der Warmwasserbereitung, welche die Anforderungen der Trinkwasserverordnung trotzdem einhalten. Die hohen Warmwassertemperaturen stehen den Zielen des Klimaschutzes jedoch entgegen, die eine effektive Energieeinsparung in Wohnhäusern anmahnen. Ganz zu schweigen davon, dass die enorm gestiegenen Energiepreise eine solche Vorgehensweise nicht mehr rechtfertigen.

Im Rahmen von Forschungsprojekten wird nach Lösungen gesucht, wie auch bei geringerer Wärme und damit einem geringeren Energieeinsatz die Trinkwasserhygiene gewährleistet werden kann. Das zusammen mit dem DVGW nun seit 2018 laufende Forschungsprojekt ULTRA-F untersucht seit letztem Jahr auch ein durch Seccua ausgestatteten Neubau. Hier wird beim wissenschaftlich begleiteten Feldversuch geprüft, ob der Einbau einer Ultrafiltration am Hauswassereingang (PoE – Point of Entry) nicht das Leitungsnetz eines Neubaus von Krankheitserregern wie Legionellen und Amöben freihalten kann. Im Gegensatz zum Bestand, bei dem die “Kontamination” bereits stattgefunden hat, könnte beim Neubau die Ursache für diese Problematik prophylaktisch und ganzheitlich vermieden werden. Auf diese Weise könnten auch niedrigere Temperaturen ohne hygienisches Risiko in Frage kommen.. Seccua arbeitet zusammen mit der TU Dresden und weiteren Forschungseinrichtungen in dieser Studie, Ergebnisse werden Ende 2023 erwartet.

Auch die Studie „Zukunftsstrategie Trinkwasser“ des Handelsblatt Research Institute kommt zu dem Schluss, dass Ultrafiltration einen zentralen Beitrag leisten könnte, Energie durch unnötiges Erwärmen von Trinkwasser einzusparen. „Mittels Membranfilter (mit digitaler Eigen- und Fernüberwachung) werden Bakterien aus dem zirkulierenden Warmwassersystem gefiltert. Anders als bei Desinfektionen beispielsweise wird dem Trinkwasser nichts zugefügt, sodass keine neue Gefahrenquelle entsteht.“ Durch das Zusammenspiel mit weiteren Faktoren wie einem möglichst einfach aufgebauten Installationssystem und automatischen Spülungen „kann die zur Einhaltung der Hygiene notwendige Warmwassertemperatur um mehr als zehn Grad Celsius gesenkt werden. Dies verbessert die Energiebilanz des Gebäudes erheblich.” (Zukunftsstrategie Trinkwasser, Seite 15).

Seccua schließt sich da der Aussage von Bundesbauministerin Klara Geywitz an, die meinte : „Gebäude sind sehr komplex, und deshalb brauchen wir bei der Umsetzung des Gebäudeenergiegesetzes auf jeden Fall eine Technologieoffenheit.“

To prevent energy saving from becoming a health hazard: Can ultrafiltration ensure drinking water hygiene even when the hot water temperature is lowered?

With the current energy prices, many homeowners wonder why the flow temperature of their hot water system in the building has to be 60°C, although 45°C would be sufficient. A lot of energy and thus money could be saved here. After all, the energy input is not insignificant; in a year, about 600 to 800 KWh are consumed per person for the preparation of hot water, which at current gas prices (Nov 22) is about 600 euros for a four-person household, according to Verivox.

However, precaution is advised here, because pathogens, especially the dangerous legionella, multiply particularly well in the drinking water piping system of buildings at temperatures between 25 and 50 degrees. They find optimal living conditions in the limescale deposits and biofilm of the pipe system. But a high level of legionella in the drinking water endangers the health of the residents. If they inhale aerosols, i.e. the smallest water droplets, when taking a shower, the legionella in the water can enter the lungs and cause severe pneumonia (so-called legionnaires’ disease), which can even be lethal in about 10 percent of cases. In addition to older and chronically ill, immunocompromised people, smokers are also particularly at risk.

However, since legionella hardly reproduce at water temperatures above 55°C and are largely killed above 65°C, a supply temperature of at least 60°C is prescribed for apartment buildings and public buildings. Although homeowners are not obliged to follow the rule, they should do so in the interest of their health.

The German Technical and Scientific Association for Gas and Water (DVGW) recently organised an online conference on this topic with 170 experts from health authorities and ministries, physicians, hygienists and microbiologists, plumbers and experts, and explicitly pointed out that “temperature is the only corrective (that) reliably inhibits the proliferation of legionella and other relevant microorganisms. Therefore, compliance with the generally accepted rules of technology is indispensable for the protection of human health.”

But are high water temperatures really the only way to successfully reduce legionella? Aren’t there more energy-efficient approaches? For years, the Federal Environment Agency has been calling for concepts for effective energy saving in water heating that nevertheless comply with the requirements of the Drinking Water Ordinance. However, the high hot water temperatures are contrary to the goals of climate protection, which call for effective energy saving in residential buildings. Not to mention the fact that the enormous increase in energy prices no longer justifies such an approach.

Within the framework of research projects, solutions are being researched as to how drinking water hygiene can be ensured even with less heat and thus less energy input. The ULTRA-F research project, which has been running together with the DVGW since 2018, examined a new building equipped by Seccua last year. Here, the scientifically supervised field trial is testing whether the installation of an ultrafiltration system at the domestic water inlet (PoE – Point of Entry) can keep the pipe network of a new building free of pathogens such as legionella and amoebae. In contrast to the existing building, where the “contamination” has already taken place, the cause of this problem could be prophylactically and holistically avoided in a new building. In this way, lower temperatures could be considered without hygienic risk… Seccua is working together with TU Dresden and other research institutions on this study, results are expected by the end of 2023. Seccua is working together with the TU Dresden and other research institutions on this study, results are expected at the end of 2023.

The study “Future Strategy for Drinking Water” by the Handelsblatt Research Institute also concludes that ultrafiltration could make a key contribution to saving energy by unnecessarily heating drinking water. “Using membrane filters (with digital self and remote monitoring), bacteria are filtered out of the circulating hot water system. Unlike disinfection, for example, nothing is added to the drinking water, so no new source of danger is created.” Through the interaction with other factors such as an installation system that is as simple as possible and automatic flushes, “the hot water temperature required to maintain hygiene can be reduced by more than ten degrees Celsius. This significantly improves the energy balance of the building.” (Drinking Water Strategy for the Future, page 15).

Seccua agrees with the statement of the Federal Minister for Building, Klara Geywitz, who said: “Buildings are very complex, and therefore we definitely need an openness to technology in the implementation of the Building Energy Act.