8. Kolloquium Trinkwasserspeicherung in der Praxis - September 2025 161 Einsatz von PE-Röhren im Neubau beim Trinkwassermanagement und der Trinkwasserspeicherung Dipl.-Ing. (FH) Markus Petry FRANK GmbH, Mörfelden-Walldorf Martin Großkopf, M. Eng. FRANK GmbH, Mörfelden-Walldorf Zusammenfassung Der Beitrag stellt den Einsatz modular aufgebauter Systembehälter aus Polyethylen (PE) im Bereich der Trinkwasserspeicherung und des Trinkwassermanagements vor. Anhand technischer Merkmale, baupraktischer Aspekte und normativer Anforderungen wird gezeigt, wie PE-Systembehälter individuell an Baugrund, Volumenbedarf und Einbausituation angepasst werden können. Die Darstellung umfasst sowohl die Herstellung im Wickelrohrverfahren als auch die Montage und Integration in bestehende Netze. Der Beitrag verdeutlicht, wie durch den Einsatz von PE-Trinkwasserbehältern eine hohe Nachhaltigkeit und Planungssicherheit erreicht werden kann. 1. Einführung Gemäß DVGW Arbeitsblatt W 300-1 [1] können Materialien zum Bau von Trinkwasserbehältern eingesetzt werden, die sowohl die Dichtigkeit gewährleisten als auch die Veränderung des gespeicherten Wassers dauerhaft verhindern. Dabei wird besonderes Augenmerk auf die jeweiligen Prüfanforderungen und die Einhaltung des § 17 der Trinkwasserverordnung [2] gelegt. Zudem soll die Innenoberfläche im Behälter so glatt und porenfrei wie möglich sein, um die Reinigung zu erleichtern und das Risiko eines Bakterienwachstums zu minimieren. In Frage kommen daher • Betone nach DVGW W 347 [3], • Niedrig legierte und Nichtrostende Stähle, • Glasfaserverstärkte Kunststoffe, • Thermoplastische Kunststoffe (PE/ PP) [4], • Flüssigkunststoffe. Die Korrosion der eingesetzten Materialien ist im Vorfeld zu prüfen. Es ist essenziell, ein System zu wählen, das unter technischen und wirtschaftlichen Gesichtspunkten die Trinkwasserversorgung über einen langen Zeitraum ohne Beeinträchtigung des Wassers oder des Behälters sicherstellt. Viele bestehende Trinkwasserbehälter entsprechen heute nicht mehr den aktuellen technischen und hygienischen Anforderungen. Daher besteht die Möglichkeit, diese entweder zu sanieren, zu erweitern oder vollständig neu zu errichten. Die Entscheidung hierfür hängt sowohl von technischen als auch wirtschaftlichen Faktoren ab. Solche Maßnahmen können jedoch zeitaufwendig sein und stellen insbesondere bei prozesskritischen Behältern eine große Herausforderung für alle Beteiligten dar. Darüber hinaus spielen bei der Auswahl des Systems die Wasserqualität, die Kosten sowie der Baugrund eine entscheidende Rolle. Zu dem Baugrund gehört die Grundstücksmaße, die benötigte Kubatur, der Untergrund, die Zuwegung und die Lage. Mit der Einführung der DVGW W 300-6 wird ein weiterer wichtiger Aspekt berücksichtigt: die Systembehälter. Diese sind werksseitig gefertigte Trinkwasserbehälter, die je nach Größe entweder als vollständiges, fertiges Bauwerk am Stück oder in segmentierter Form auf die Baustelle geliefert und vor Ort montiert werden. Bei segmentierten Bauteilen erfolgt die Verbindung durch Schweißarbeiten, sodass am Ende ein vollständig ausgerüsteter Trinkwasserbehälter entsteht - inklusive vollumfänglichen hydraulischer Verrohrung in der Armaturenkammer, mit außenliegenden Anschluss-stutzen für die Integration in das bestehende Netz. Hierbei stehen Planern und Anwendern alle in der DVGW W 300-1 [1] aufgeführten Materialien zur Verfügung. Besonders Polyethylen (PE) erfreut sich aufgrund seines geringen Eigengewichts, seiner Flexibilität und einfachen Handhabung zunehmender Beliebtheit. PE-Systembehälter sind insbesondere in schwierigem Gelände oder bei kurzen Installationszeiten ideal, da die aufwändigen Vorarbeiten werkseitig erfolgen. Auf der Baustelle sind nur noch Erdarbeiten sowie die Anschlussarbeiten an das bestehende Netz notwendig. 162 8. Kolloquium Trinkwasserspeicherung in der Praxis - September 2025 Einsatz von PE-Röhren im Neubau beim Trinkwassermanagement und der Trinkwasserspeicherung Abb. 1: Transport im alpinen Raum, der leichten Segmenten des Trinkwasserspeichers aus PE 2. Hauptkapitel 2.1 Einführung in die Trinkwasserbauwerken aus Polyethylen (PE) Die Trinkwasserspeicherung in Trinkwasserbehältern aus Polyethylen (PE) haben sich in den letzten Jahrzehnten als äußerst bewährtes Material erwiesen und im Neubau, sowie der Sanierung von Trinkwasserbehältern etabliert. Sie bieten eine Vielzahl von Vorteilen, die sowohl die technische Leistungsfähigkeit als auch die Wirtschaftlichkeit betreffen. Die Verwendung von PE-Systemen ermöglicht eine langlebige, hygienisch einwandfreie und wartungsarme Lösung für die Trinkwasserversorgung. 2.2 Werkstoffbezogene Eigenschaften von PE: PE ist ein thermoplastischer Kunststoff, der aufgrund seiner chemischen Struktur viele positive Eigenschaften für den Einsatz im Trinkwassermanagement bietet. PE [4] ist im Rohrleitungsbau seit vielen Jahrzehnten bewährt und nach DVGW W 400-1 auch für Trinkwasserbauwerke optimal geeignet. Die Vorteile umfassen: • Langlebigkeit: PE-Systeme sind gemäß DIN EN 7084/ 7085 auf eine Einsatzdauer von bis zu 100 Jahren ausgelegt. Dies wird durch die hohe Beständigkeit und die sehr gute chemische Widerstandsfähigkeit des Werkstoffs ermöglicht. • Emissionsfreiheit: Bei der Verarbeitung und auch während dem Gebrauch entstehen keine schädlichen Emissionen. • Mechanische Belastbarkeit: PE ist äußerst widerstandsfähig gegen mechanische Beanspruchung, was bei Bau und Betrieb von Behältern von Vorteil ist. • Medienbeständigkeit: Das Material ist pH-neutral im Bereich von 0 bis 14, was bedeutet, dass es mit nahezu allen Wasserqualitäten kompatibel ist, inklusive aggressivem oder stark mineralischem Wasser. • Chemische Resistenz: PE ist generell gegenüber einer Vielzahl von Substanzen sowie auch gegenüber fast allen Reinigungs- und Desinfektionsmitteln beständig. • Schweißbarkeit: Das Material lässt sich sehr gut verschweißen, was eine nahtlose Abdichtung gewährleistet. Die Schweißverfahren (z. B. DVS 2207, DVS 2227-1 [5]) sind gut etabliert und ermöglichen eine dauerhafte Verbindung. • Keine Weichmacher oder Formstabilisatoren: Dies trägt zur hygienischen Unbedenklichkeit bei. • Möglichkeit, ein einheitliches Gesamtsystem aus einem bewährten Werkstoff zu errichten. 2.3 Vorteile von PE für Wartung und Hygiene PE weist eine geringe Oberflächenenergie auf und gilt daher als niederenergetisch. Dadurch bietet das Material einen guten Schutz gegenüber Biofilmbildung. Zudem ist der Kunststoff chemisch beständig, was die Verwendung von Reinigungs- und Desinfektionsmitteln ermöglicht. Neben den chemischen Vorteilen verfügt PE über eine physikalisch glatte Oberfläche. Dadurch werden Ablagerungen von Sedimenten sowie Mangan- und Eisenablagerungen erheblich reduziert, die Betriebskosten gesenkt und die Wasserqualität langfristig gesichert. Zudem sorgt die chemische Beständigkeit von PE dafür, dass verschiedene Reinigungs- und Desinfektionsmittel eingesetzt werden können, ohne das Material zu beschädigen. 2.4 Herstellung und Verarbeitung von PE Bauteilen für die Trinkwasserbauwerken Die Materialien Polyethylen (PE) und Polypropylen (PP) gehören zu den Thermoplasten und sind durch ihre Schweißbarkeit besonders für die Herstellung von Trinkwasserbauwerken geeignet. Sie können in sämtlichen gängigen Kunststoffverarbeitungsverfahren verarbeitet werden. Neben der Rohr- und Plattenextrusion sowie dem Spitzguss technischer Bauteile kommt auch die Wickelrohrextrusion zum Einsatz, um Rohre mit Innendurchmessern von bis zu 3.500 mm herzustellen. Durch die Anpassung des Rohrauf baus können diese Rohre wirtschaftlich für unterschiedliche statische Lastfälle produziert werden. Für den Bau eines Trinkwasserspeichers werden die benötigten Komponenten materialgleich hergestellt, was die Schweißung der einzelnen Segmente sowie von Rohreinbindungen und weiteren An- und Einbauten ermöglicht. Die formschlüssige Verbindung aller Bauteile gewährleistet nach der Fertigstellung des Behälters eine nachweisbare Dichtigkeit. Dadurch ist es möglich, ein Gesamtsystem aus einem bewährten Werkstoff zu realisieren und ein einheitliches Konzept für die Trinkwasserspeicherung und den Transport zum Endverbraucher zu entwickeln. 8. Kolloquium Trinkwasserspeicherung in der Praxis - September 2025 163 Einsatz von PE-Röhren im Neubau beim Trinkwassermanagement und der Trinkwasserspeicherung Abb. 2: Wickelrohrproduktion aus PE 2.5 Systembehälter Mit der DVGW W 300-6 wird einem weiteren Punkt Rechnung getragen, der in den vergangenen Jahren vermehrt aufgetaucht ist, jedoch keiner Regelung unterlag: Die Systembehälter, insbesondere die modularen Systembehälter aus PE. Für diese Systembehälter gelten die gleichen Anforderungen wie für Neubauten und Sanierungen. Alle Vorgaben der DVGW W 300 Teil 1-5 sind sowohl in Bezug auf die Gestaltung als auch auf Hygiene und Sicherheit einzuhalten. 2.6 Trinkwasserbauwerken aus PE als Systembehälter Der Systembehälter aus PE ist ein modular aufgebauter Rohrspeicher, der für jedes Projekt individuell geplant wird. Der Grundbaustein bildet das schweißbare PE-Wickelrohr bis zu einem Innendurchmesser von 3500 mm. Durch die anpassbare Zusammenstellung der Grundmodule kann für nahezu jede Einbausituation die passende Bauform realisiert werden. Abb. 3: Typische Bauformen der Systembehälter aus PE Systembehälter sind werkseitig vorgefertigte Trinkwasserspeicher. Je nach Größe werden sie entweder als einsatzfähiges Bauteil in einem Stück oder als einzelne Module geliefert und vor Ort montiert. Bei transportbedingt mehrteiligen Behältern werden diese auf der Baustelle zusammengeschweißt, sodass anschließend ein vollständiger Trinkwasserbehälter mit, wenn gewünscht, kompletter Ausstattung der entsteht. Hierbei wird die Armaturenkammer auch aus einem PE-Wickelrohr gefertigt. Die nach außen geführten Anschlussstutzen ermöglichen eine einfache und unkomplizierte Verbindung an das Bestandsnetz. Hier stehen Planern und Anwendern die volle Bandbreite der in der DVGW W 300-1 aufgeführten Materialien zur Verfügung. Aufgrund des geringen Eigengewichts und der flexiblen Gestaltungsmöglichkeiten erfreuen sich Systembehälter aus Polyethylen in den letzten Jahren zunehmender Beliebtheit. Abb. 4: Trinkwasserspeicher und Armaturenkammer aus PE Besonders in schwierigem Gelände oder bei kurzen Installationszeiten kann ein PE-Systembehälter seine Vorteile voll ausspielen. Da die zeitaufwändigen Arbeitsschritte bereits werkseitig erfolgen, sind auf der Baustelle nur noch die Erdarbeiten und die Anschlusstätigkeiten an das bestehende Netz notwendig. Die Systembehälter werden nach Abschluss der Arbeiten erdüberdeckt und fügen sich harmonisch in die Umgebung ein, s. Abb. 5. 164 8. Kolloquium Trinkwasserspeicherung in der Praxis - September 2025 Einsatz von PE-Röhren im Neubau beim Trinkwassermanagement und der Trinkwasserspeicherung Abb. 5: Beispiel der harmonischen Einbindung des Systembehälters aus PE in die Natur im Schwarzwald. 3. Fazit: Vorteile von PE in Trinkwasserbauwerken Der Einsatz von PE-Auskleidungen und PE-Systembehältern bietet eine Vielzahl nachhaltiger Vorteile: • Langlebigkeit: -Nutzungsdauer von ≥100 Jahren • Kurze Bauzeiten: -Schnelle Montage durch werkseitige Vorfertigung • Recyclingfähigkeit: -100 % recycelbar, umweltfreundliches PE • Geringer Wartungsaufwand: -Weniger Zeit- und Kostenaufwand für Reinigung, Desinfektion und Wartung • Modularität: -Flexibel erweiterbar und auch nachträglich anpassbar • Physiologische Unbedenklichkeit: -Rein (unbedenklich für die Gesundheit) • Langfristiges Erscheinungsbild: - Einheitliches, ansprechendes Farbbild auch nach langer Nutzungszeit • Verschleißfestigkeit: -Keine Abnutzung oder Abrieb • Innenoberfläche: -Poren- und rissfrei, hygienisch und leicht zu reinigen • Dichtheit: - Geschweißte Wanddurchführungen und Systemeinbauten gewährleisten dauerhaft dichte Bauwerke • Schutz vor Infiltration und Wurzeleinwuchs: - Kein Wasserverlust, keine unerwünschten biologischen Einflüsse • Planungssicherheit: -Vollständige Kostenerfassung in der Planungsphase, keine unerwarteten Nachträge bei sorgfältiger Planung • Wirtschaftlichkeit und Nachhaltigkeit: -Lösung in allen Bereichen u. a. durch lange Nutzungsdauer Literatur [1] DVGW Arbeitsblatt W 300-1 (A) (Trinkwasserbehälter - Teil 1: Planung und Bau); Technische Regel; 10-2014; [2] Neufassung der Trinkwasserverordnung vom 10.03.2016, § 17 Anforderungen an Anlagen für die Gewinnung, Aufbereitung oder Verteilung von Trinkwasser; 03-2016 [3] DVGW W 347 Hygienische Anforderungen an zementgebundene Werkstoffe im Trinkwasserbereich; 05-2006 [4] Scholz; Baustoffkenntnis; 12. Auflage; ISBN 3-8041-3411-4; Seiten 645-657 [5] DVS 2227-1 Schweißen von Halbzeugen aus Polyethylen hoher Dichte (PE) für die Abdichtung von Betonbauwerken im Bereich des Grundwasserschutzes und zum Korrosionsschutz, Stand 08-2004 [6] Dr. Lukas Kriem; Wie entstehen Biofilme; Fraunhofer-Gesellschaft; 12-2023