Werkstoffe – Wer die Wahl hat …

Pro und Contra: Welcher Werkstoff für die häusliche Trinkwasser-Installation?

Bei der Installation von häuslichen Trinkwasseranlagen kommen in aller Regel Rohrleitungen aus Kupfer, Kunststoff oder Edelstahl zum Einsatz. Die jeweiligen Vor- und Nachteile abzuwägen, fällt Planern und Fachhandwerkern oft nicht leicht, denn zugelassen sind die entsprechenden Rohrleitungssysteme und damit Werkstoffe in Kontakt mit Trinkwasser in der Regel alle. Zumindest, wenn ein Prüfzeichen des DVGW vorliegt. Damit bleibt für den Planer oder Fachhandwerker häufig vor allem eines entscheidend: Welche Konsequenzen hat eigentlich der Einsatz eines bestimmten Werkstoffs für eine Installation – und das über die reinen Materialkosten hinaus?

Eine Überlegung, die bei der Werkstoffauswahl eine zunehmend wichtige Rolle spielt: Denn aufgrund der angebotenen Produkte hat der TGA-Planer oder SHK-Fachmann werkstoffseitig die Qual der Wahl: Edelstahl, Kunststoff (vor allem als Mehrschichtverbundrohr) und Kupfer stehen als Rohr-Werkstoff für Trinkwasser-Installationen in unüberschaubarer Marken- und Artenvielfalt zur Wahl. Und, aber nur noch bedingt: verzinkter Stahl. Der darf laut Positivliste des Umweltbundesamtes (UBA) allenfalls in Trinkwasser kalt führende Installationen verwendet. Ansonsten bleibt für diesen Werkstoff nur noch die Heizungs- und Klimatechnik.

„Je nachdem wie das örtliche Wasser beschaffen ist,
sind unterschiedliche Rohrmaterialien geeignet.“

Also zurück zu Edelstahl, Mehrschichtverbundrohr und Kupfer. Welche Materialpräferenz ein Installateur hat, hängt häufig von persönlichen Vorlieben ab. Und natürlich von der Frage, wie sich der Werkstoff im Kontakt mit den Trinkwässern vor Ort verhält. Das ist übrigens in jedem Einzelfall zu prüfen! Ansonsten gilt es, flotte Marketingargumentationen, vielleicht aber auch lieb gewordene Gewohnheiten und damit die maßgeblichen Rohrwerkstoffe immer wieder einem Faktencheck zu unterziehen.

Kunststoff: seit 30 Jahren im Rennen

Kupferrohre werden biegeweich von der Rolle oder als steife Stangen geliefert

Etwa seit den 90er Jahren des letzten Jahrhunderts kommen Rohrleitungen aus Kunststoffen auch in häuslichen Trinkwasser-Installationen zum Einsatz, vor allem als Mehrschichtverbundsysteme. Empirische Daten über die Langlebigkeit dieses Werkstoffes liegen also nur für einen vergleichsweise eingeschränkten Zeitraum vor. Hersteller rechnen bei einer Dauerbelastung des Systems mit Warmwasser-Temperatur von 70 °C bei einem Druck von 10 bar mit einer Lebensdauer von mindestens 50 Jahren, also der für haustechnische Anlagen allgemein gültigen Maßgröße. Inwieweit das in der Praxis tatsächlich belastbar zutrifft, bleibt jedoch mangels Erfahrung offen.

So oder so. Die in Trinkwasseranlagen überwiegend installierten Mehrschichtverbundrohre setzen sich in der Regel aus mindestens drei Schichten zusammen, dem Innenrohr, einer hauchfeinen umhüllenden Aluschicht als Diffusionssperre und dem Außenrohr, wiederum aus Kunststoff aufextrudiert. Innen- und Außenrohr sind dabei aus diversen Kunststoffen gefertigt, beispielsweise hochtemperaturbeständigem Polyethylen (PE-RT). Haftschichten zwischen den einzelnen Rohren sorgen für Stabilität. Dabei sind diese Rohre dennoch flexibel, von Hand leicht zu biegen und daher vor allem in Vorwandkonstruktionen einfach zu verlegen. Der Nachteil sind die Längenausdehnungen unter Wärmeeinfluss und damit deutlich mehr notwendige Befestigungspunkte als bei metallenen Rohrwerkstoffen. Das wirkt sich insbesondere in den großen Nennweiten kostentreibend aus. Zudem setzt die fehlende Stabilität solchen Installationen als Steigestränge gewisse Grenzen.

Vor allem bei der Inbetriebnahme stellen Rohrleitungssysteme aus Kunststoff aufgrund des hohen Kohlenstoffanteils der wasserberührten Flächen zudem anfangs einen guten Nährboden für Keime dar. Rohrleitungssysteme aus Kupfer hingegen haben von Natur aus hygienische Eigenschaften, und die wirken insbesondere bei einer Neuinstallation. Der Effekt gleicht sich im bestimmungsgemäßen Betrieb jedoch an.

Anders sieht es bei den Geschmacks- und Geruchsbeeinträchtigungen aus, die bisweilen nach der Neuinstallation von Rohrleitungen aus Kunststoff auftreten. Diese Beeinträchtigungen sind überwiegend auf fertigungstechnische Probleme zurückzuführen und können in Einzelfällen über Spülung mit heißem Wasser (> 70 °C) ausgemerzt werden. Ist das nicht möglich, muss die Installation ersetzt werden.

Im Vergleich zu den metallenen Werkstoffen ist zudem das Recycling von Rohrleitungsinstallationen aus Kunststoff problematisch und in vielen Fällen aufgrund der unterschiedlichen eingesetzten Kunststoffe weder ökologisch noch ökonomisch sinnvoll. Eine sortenreine und qualitativ gleichwertige Rückgewinnung von Kunststoffen ist derzeit aus technischen und wirtschaftlichen Gründen (noch) nicht möglich. Nicht umsonst spricht man hier vom „Downcycling“. Die unter Beimischung von wiederverwendetem Material hergestellten Produkte sind also von schlechterer Qualität bzw. nur noch für bestimmte Einsatzbereiche zugelassen. Für die Produktion von Kunststoff-Rohrleitungen in bestimmten Versorgungsleitungen bedeutet das beispielsweise einen maximalen Anteil von etwa 10 bis 20 Prozent Recyclingmaterial.

Dieses Thema bekommt zukünftig deutlich mehr Gewicht: Welcher Rohrleitungswerkstoff läßt sich beim Rückbau am besten recyceln? Kupfer kann zu 100% und sortenrein widerverwendet werden.

Zwar hat die Branche ein bundesweites Sammel- und Wiederverwertungssystem etabliert, doch einen wirklichen funktionierenden Recyclingkreislauf für Kunststoffe gibt es nicht – europaweit werden deshalb mehr als 70 % des eingesetzten Kunststoffs einfach verbrannt.  An die wenigen aus der Wiederverwertung hervorgehenden neuen Kunststoffprodukte können jedoch keine sicherheitsrelevanten Anforderungen gestellt werden: Für die Trinkwasser- und Gasversorgung darf sogar ausschließlich Neuware verwendet werden.

Ein völlig neues und bisher ungeklärtes Problem stellt in diesem Zusammenhang der Eintrag von sogenannter Mikroplastik durch Kunststoffleitungen in das Trinkwasser und damit in den menschlichen Organismus dar. Wie in vielen anderen Bereichen auch setzt sich mehr und mehr die Erkenntnis durch, dass der menschliche Körper über eine Vielzahl von Lebensmitteln, Umweltbelastungen und Materialien kleinste Kunststoffpartikel aufnimmt, deren Langzeitfolgen zurzeit noch nicht absehbar sind.

Edelstahl – für hohe Ansprüche

Als inerter Werkstoff (inert = träge, unbeteiligt, passiv) ist Edelstahl prädestiniert nicht nur für den Transport von Trinkwasser, sondern für nahezu alle flüssigen Substanzen. Grund für die Korrosionsfestigkeit dieser Legierung aus Eisen, Chrom und Nickel (plus unterschiedliche Beimischungen anderer Metalle) ist eine Schicht aus Chromoxid, die sich sofort nach Inbetriebnahme der Trinkwasserinstallation an der Innenseite der Rohrleitungen bildet und die sich auch nach Beschädigung rasch wieder erneuert. Deshalb verhält sich Edelstahl „passiv“. Das verhindert weitgehend Korrosion.

Eine Herausforderung für die Korrosionsbeständigkeit stellen allerdings hohe Chloridgehalte in der Umgebungsluft dar, beispielsweise in Schwimmbädern oder im Trinkwasser selbst. Das kommt beispielsweise immer vor, wenn es der Wasserversorger mit der Desinfektion des Trinkwassers „zu gut meint“ und die zentral inhibierte Chlorung zur Reduktion mikrobieller Belastungen punktuell zu hoch ausfällt. Ein anderer Schwachpunkt von Installationen aus Edelstahl ist die elektrolytische Korrosion, die beim Schweißen auftreten kann. Und nicht zuletzt: Edelstahl hat seinen Preis. Deshalb kommen Legierungen aus Edelstahl hauptsächlich in hygienisch und ästhetisch besonders anspruchsvollen Trinkwasser-Installationen zum Einsatz. Dazu zählen Krankenhäuser, Sanatorien, Pflege- und Seniorenheime.

Kupfer – gut verarbeitbar, langlebig und wirtschaftlich  

Quizfrage (nicht nur für Besserwisser): Welches Metall ist nach einer Insel benannt? In der Antike war Zypern ein Zentrum des Kupferbergbaus. Der lateinische Name des Buntmetalls „Cuprum“ (= Kupfer) ist daher von der Insel „Cyprium“ abgeleitet. Kupfer ist als weiches Metall generell vergleichsweise leicht zu verarbeiten und deshalb das erste, das Menschen am Ende der Steinzeit schon vor 10.000 Jahren zu nutzen lernten.

Als Rohrleitungswerkstoff kann Kupfer heute in nahezu allen Wasserversorgungsgebieten für Trinkwasser-Installationen eingesetzt werden. Wenige Ausnahmen stellen Regionen mit „saurem“ Wasser dar. Für Kupferrohr gilt ein pH-Wert des Wassers gleich oder höher 7,4. Eine Ausnahme ist Wasser mit einem TOC-Wert (Menge an organischem Kohlenstoff) von weniger als 1,5 mg/l. Dann kann der pH-Wert problemlos niedriger, zwischen 7,0 und 7,4 liegen. Da sich die Zusammensetzung der Rohwässer durchaus ändert und die Versorger die Wasserqualitäten nur innerhalb gewisser Grenzen gewährleisten, empfiehlt sich also bei Neuinstallationen in jedem Fall ein Blick in die aktuelle Wasseranalyse.

Trinkwasser-Installationen aus Kupfer gelten ansonsten als besonders langlebig, bis zu hundert Jahre uneingeschränkte Funktionstauglichkeit sind in der Praxis keine Seltenheit. Die Haustechnik-typische Grenze von 50 Jahren für einen hygienisch und technisch einwandfreien Betrieb ist also gewissermaßen gängiger Standard. Das liegt nicht zuletzt an der schützenden Oxid-Schicht, die sich schon wenige Wochen nach Inbetriebnahme einer Trinkwasseranlage an den Innenwandungen der Rohre bildet.

Kupfer als Rohrleitungswerkstoff eignet sich für alle Einsatzbereiche in der Hausinstallation, hier für eine Wandheizung. Das reduziert die Lagerhaltung und macht den Fachhandwerker auf der Baustelle weitestgehend flexibel.

Kupfer lässt sich gerade im Vergleich zu Edelstahlsystemen auf der Baustelle deutlich leichter be- und verarbeiten, was entscheidend zur weiten Verbreitung und hohen Akzeptanz des Werkstoffs beiträgt. Zudem lässt es sich kostengünstig zu 100 Prozent sortenrein und ohne Qualitätsverlust wiederverwenden, ein wichtiges Argument für eine nachhaltige Kreislaufwirtschaft. Dieses Argument dürfte künftig noch wesentlich an Gewicht gewinnen, wenn durch die Planungsmethodik Building Information Modeling (BIM) immer öfter über „Green Buildings“ und sowie über die Lebenszykluskosten inklusive Rückbau eines Projektes gesprochen wird, zumal Kupfer ein natürliches Material ist und keine chemischen Zusätze enthält. Zudem steigert der Einsatz von Kupfer aufgrund seiner ausgezeichneten Wärmeleitfähigkeit beispielsweise in der Wärmeverteilung die Energieeffizienz und ist ein idealer Begleiter beim Einsatz erneuerbarer Energien (Stichwort: Wärmepumpe).

Und die Kosten?

Edelstahl gilt als der teuerste Werkstoff für eine Trinkwasser-Installation. So kostet beispielsweise ein 90-Grad-Bogen aus dem Werkstoff bei einem bekannten Marken-Hersteller etwa fünfmal mehr als ein vergleichbarer Bogen aus Kupfer. Und ein Meter Rohr aus Edelstahl ist über 70 Prozent teurer als ein vergleichbares aus Kunststoff. Entscheidend für ein kalkulatorisches Pro und Contra ist jedoch in der Summe immer der Gesamtaufwand für eine vergleichbare Installation, also Materialkosten inklusive der Verbinder, Befestigungen und Isolierungen plus Lohnkosten. In der Vollkostenbetrachtung sind es danach insbesondere die Verbinder und die Verarbeitungskosten, die über die Wirtschaftlichkeit eines Rohrleitungssystems entscheiden.

Hinzu kommt gerade bei Sanierungsarbeiten im Bestand die Frage, inwieweit die vorhandene Rohrleitungsinstallation – überwiegend Kupfer – zum Beispiel mit Mehrschichtverbundrohren kompatibel sind. Zwar stehen herstellerseitig für wohl jeden Werkstoffwechsel geeignete Übergänge zur Verfügung. Gerade in komplexen Anlagen mit ohnehin reduziertem Versorgungsdruck an weit entfernten Zapfstellen kann ein Systemwechsel auf Mehrschichtverbundrohre aber das Ende einer hinreichend komfortablen Versorgung bedeuten. Hintergrund sind die systemtypischen Querschnittsverengungen der Kunststoffverbinder, die deutlich höhere Zeta-Werte (Widerstandsbeiwerte) aufweisen als Verbinder aus metallenen Werkstoffen. Derartige Einschränkungen können juristisch gesehen zu einem „berechtigten Mangel“ führen, der vom Betreiber der Trinkwasser-Installation nicht hingenommen werden muss.

Fazit

Die Frage, welches Rohrleitungssystem in Kontakt mit Trinkwasser „das Beste“ ist, lässt sich nicht pauschal beantworten. In der Praxis weist der Rohrleitungswerkstoff Kupfer aber durch die einfachere Verarbeitung, die allgemeine Verfügbarkeit, die universelle Einsetzbarkeit, die nachgewiesene Langzeitbeständigkeit und nicht zuletzt die geringeren Kosten eindeutig klare Wettbewerbsvorteile auf. Diese werden im Hinblick auf die geforderte Ressourcenschonung durch Recycling künftig weiter an Bedeutung gewinnen.

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