Werbung

Optimaler Wasserversorgungsdruck im Gebäude DIN 1988-500: Die deutsche Ergänzungsnorm regelt die Planung und Ausführung von Druckerhöhungsanlagen mit drehzahlgeregelten Pumpen

Der technische Fortschritt macht auch vor der Normenwelt nicht halt. Das zeigt sich auch im Bereich der Druckerhöhungsanlagen. Dieser ist geprägt von zahlreichen Innovationen, mit denen in den vergangenen Jahrzehnten die Pumpen- und Anlagentechnik bei Komfort und Energieeffizienz perfektioniert wurde. Diesen Technologiesprung konnte die aus dem Jahr 1988 stammende DIN 1988 Teil 5 nicht mehr abbilden. Große Teile dieser Norm sind in die europaweit gültige Norm DIN EN 806-2 eingeflossen, sodass auch dort 20 bis 30 Jahre alte Technik beschrieben wird. Deshalb wurde die DIN 1988 Teil 5 im Oktober 2010 durch die neue DIN 1988-500 ersetzt, die Kriterien für die Planung und Ausführung von Druckerhöhungsanlagen mit drehzahlgeregelten Pumpen festlegt. Der folgende Beitrag beleuchtet die Hintergründe und stellt die wesentlichen Neuerungen vor.

Noch bis Ende der 80er-Jahre des vorigen Jahrhunderts wurden zur Druckerhöhung sogenannte Windkessel genutzt. Heute gehört diese Technik der Vergangenheit an.

 

Regelwerke zu Druckerhöhungsanlagen (DEA) gibt es seit dem Jahr 1974, als das von der DVGW herausgegebene Arbeitsblatt W 314 (Druckerhöhungsanlagen in Grundstücken, technische Bestimmungen für Auslegung, Ausführung und Betrieb) erschien. Darin wurden erstmals Richtwerte für die Ermittlung des Wasserbedarfs unterschiedlicher Gebäudetypen angegeben. Außerdem wurde darin festgelegt, dass der unmittelbare Anschluss von DEA dem mittelbaren Anschluss vorzuziehen ist, da bei einem geschlossenen System keine hygienische Beeinträchtigung des Trinkwassers gegeben ist.

Für Druckerhöhungsanlagen mit drehzahlgeregelten Pumpen gibt es zwei Anschlussarten. In der Regel werden sie unmittelbar an das Trinkwassernetz angeschlossen. Der mittelbare Anschluss wird nur dann ausgeführt, wenn der Wasserversorger den Zulaufdruck nicht gewährleisten, den Spitzenverbrauch nicht abdecken kann oder wenn zusätzlich Eigenwasser eingespeist werden soll.

Dieses Arbeitsblatt war die Grundlage für die im Jahr 1988 veröffentlichte DIN 1988 Teil 5 (Druckerhöhung und Druckminderung, Technische Regeln des DVGW) als Teil der Normenreihe DIN 1988 (Technische Regeln für Trinkwasser-Installationen). In dieser Norm wird detailliert auf die Druckstoßproblematik bei unmittelbarem Anschluss eingegangen und dementsprechend die Anschlussart festgelegt. Dabei wurden Anlagen aus den 60er- und 70er-Jahren beschrieben, als Windkesselanlagen Stand der Technik waren. Dabei handelt es sich um Anlagen, in denen großzügig dimensionierte Pumpen das Wasser direkt aus der Versorgungsleitung in einen Druckkessel, den Windkessel, laden. Von dort wird das Wasser mittels Luftdruck, der von einem Kompressor erzeugt wird, zu den Verbrauchern gedrückt. Das Ein- und Abschalten der Ladepumpen führte häufig zu unzulässig hohen Fließgeschwindigkeiten und Druckwerten in der Hausanschlussleitung.

Norm beschreibt 30 Jahre alte Technik
Die wesentlichen Inhalte dieser Norm sind in die europaweit gültige Norm DIN EN 806-2 eingeflossen. Damit wird auch hier 20 bis 30 Jahre alte Technik beschrieben, die im Zusammenhang mit DEA längst als überholt gilt. Erschwerend kommt hinzu, dass bei der Erarbeitung dieser Norm das Prinzip des kleinsten gemeinsamen Nenners angewendet wurde, um die unterschiedlichen Interessen der Mitgliedsländer berücksichtigen zu können. Dementsprechend wird in der DIN EN 806-2 im Abschnitt 15 nur die Planung und Ausführung von DEA mit Pumpen, die mit konstanter Drehzahl arbeiten, beschrieben. Diese Betriebsweise führt zu Druckschwankungen, sodass auf der Vor- und Enddruckseite Membrandruckbehälter erforderlich sind. Sie können die Trinkwasserhygiene beeinträchtigen, da sich auf der medienberührten Seite der Membran ein Biofilm bilden kann, der die Verkeimung des Wassers begünstigt.

Bei einem mittelbaren Anschluss der Druckerhöhungsanlage erfolgt zum Schutz des Trinkwassers eine Systemtrennung nach EN 1717. Dabei gelangt das Wasser zuerst über einen freien Zulauf in einen atmosphärisch belüfteten Vorbehälter und wird von dort über die Druckerhöhungsanlage zu den angeschlossenen Verbrauchern gefördert.

Bei der Norm DIN 1988-500 (Druck­erhöhungsanlagen mit drehzahlgeregelten Pumpen, Technische Regel des DVGW) handelt es sich um eine nationale Ergänzungsnorm und gilt nur für Deutschland. Deshalb müssen bei der Planung einer DEA zuerst die europäischen Grundlagennormen, dann aber auch die nationale Ergänzungsnorm beachtet werden.

Vorteile elektronisch geregelter Pumpen
Durch die elektronische Regelung der Pumpen wird die hydraulische Leistung der DEA an die wechselnden Lastzustände der Trinkwasseranlage des Gebäudes angepasst. Bei herkömmlichen Systemen mit ungeregelten Pumpen erfolgt die Auswahl nach der maximalen Leistung, obwohl diese im Schnitt nur während 20% der Betriebszeit wirklich abgerufen wird. Elektronisch geregelte Pumpen laufen demgegenüber mit der Drehzahl, die dem tatsächlich benötigten Förderbedarf entspricht. Meist reicht der deutlich wirtschaftlichere Teillastbetrieb völlig aus, woraus erhebliche Stromeinsparungen resultieren.

Die bedarfsgerechte und effiziente Wasserversorgung der Sanitäranlagen in einem großen ­Gebäude kann durch eine Druckerhöhungsanlage mit elektronisch geregelten Pumpen besonders energieeffizient sichergestellt werden. Dadurch wird die hydraulische Leistung der DEA an die wechselnden Lastzustände der Trinkwasseranlage des Gebäudes angepasst. Diese DEA kommt im Klimahaus Bremerhaven zum Einsatz.

Berechnungen haben ergeben, dass das Stromsparpotenzial im Vergleich zu ungeregelten Pumpen – je nach Einsatzbereich und Pumpenmodell – bis zu 50%, in Einzelfällen sogar noch mehr, betragen kann. Prüfungen für eventuell erforderliche Druckbehälter – bis hin zur Druckprüfung, Innenbesichtigung und TÜV-Prüfung der Druckbehälter – entfallen. Zudem reduziert sich der Platzbedarf, was nicht zuletzt Kosteneinsparungen ermöglicht. Ein weiterer Vorteil der elektronisch geregelten Pumpen besteht darin, dass sie keine Druckschwankungen im Trinkwassernetz verursachen und sogar zulaufseitige Druckschwankungen ausgleichen können.

Unmittelbarer und mittelbarer Anschluss
In der DIN 1988-500 sind nur noch der unmittelbare und der mittelbare Anschluss einer DEA an das Trinkwassernetz aufgeführt. Zur zulaufseitigen Überwachung sollte an der Übergabestelle WVU (Wasserversorgungsunternehmen)/Anlagenbetreiber im Bereich des Wasserzählers ein Manometer mit Schleppzeiger installiert sein. Dabei wird die Empfehlung ausgesprochen, den unmittelbaren Anschluss aus trinkwasserhygienischen und energetischen Gründen dem mittelbaren vorzuziehen. Anschlussvarianten mit Druckbehältern auf der Vor- oder Enddruckseite werden nicht thematisiert, da sie für DEA mit geregelten Pumpen nicht relevant sind.
Beim mittelbaren Anschluss befindet sich vor der DEA ein offener Vorbehälter mit freiem Auslauf. Diese Variante wird gewählt, wenn

  • der Zulaufdruck vom Wasserversorger nicht gewährleistet werden kann und – ggf. nur saisonal – unter 1 bar liegt, sodass vorgeschaltete Verbraucher vor einem Leersaugen geschützt werden müssen oder
  • der Wasserversorger den Spitzenverbrauch nicht abdecken kann oder
  • zusätzlich Eigenwasser eingespeist werden soll.


Bei der Dimensionierung des Behälters wird der Mindestversorgungsdruck der Anschlussleitung bzw. der verfügbare Druck vor dem Vorbehälter sowie der Spitzendurchfluss der Verbrauchsanlage berücksichtigt.
An die Ausführung des Behälters werden ebenfalls besondere Anforderungen gestellt:

  • er muss korrosionsbeständig sein,
  • Materialien oder eventuell vorhandene Beschichtungen dürfen die Trinkwasserqualität nicht beeinflussen, schädliche Gase und Licht dürfen nicht eindringen,
  • Totzonen sind zu vermeiden,
  • alle Öffnungen müssen gegen Insekten und Kleintiere gesichert sein,
  • ein Überlauf muss vorhanden sein, der nicht unmittelbar mit der Kanalisation verbunden ist und
  • es muss sichergestellt sein, dass die nachgeschaltete DEA keine Luft ansaugen kann.


Berechnung der DEA

Da eine drehzahlgeregelte DEA keine Druckzonen ersetzen kann, müssen diese auch weiterhin geplant werden. Im Allgemeinen gelten 2,0 bar Wasserdruck für die Versorgung des Erdgeschosses eines Gebäudes als ausreichend. Für jedes weitere Geschoss sind 0,35 bar zusätzlich zu veranschlagen. Daraus ergibt sich beispielsweise für ein Gebäude mit vier Etagen ein Versorgungsdruck von 3,4 bar.
Druckzonen sind hingegen erforderlich, wenn an der Entnahmestelle ein Fließdruck über 4 bar und ein Ruhedruck über 5 bar vorliegt. In den unteren Etagen eines Gebäudes ist dies in der Regel nicht der Fall. Hier reicht der von Wasserversorgungsunternehmen bereitgestellte Versorgungsdruck aus, sodass diese als Normalzone bezeichnete Druckzone nicht von einer DEA versorgt werden muss. Erst mit steigender Geschosszahl nimmt der aus der geodätischen Höhe sowie aus den Rohren und Armaturen resultierende Druckverlust zu, sodass diese Druckzone von einer DEA versorgt werden muss.

Bei Druckerhöhungsanlagen, die mit ungeregelten Pumpen ausgestattet sind, können Druckschwankungen von 3 bar auftreten. Durch drehzahlgeregelte Pumpen, die mittels einer Vorlaufregelung zugeschaltet werden, können diese Druckschwankungen auf bis zu 0,15 bar minimiert werden.

Bei höheren Gebäuden kann es ggf. nötig sein, mehrere Druckzonen vorzusehen, die alle von einer oder mehreren DEA versorgt werden. Hierzu liefert die Norm bzw. der zugehörige Kommentar die nötige Berechnungsgrundlage, mit der die maximale Höhenausdehnung einer Druckzone rechnerisch ermittelt werden kann. Dabei ist zu berücksichtigen, dass der Ruhedruck an der hydraulisch günstigsten Entnahmestelle aus Schallschutzgründen 5 bar nicht überschreiten darf.

Anforderungen an die Pumpentechnik
Darüber hinaus stellt die DIN 1988-500 auch zahlreiche Anforderungen an die Pumpentechnik. So müssen DEA zur Versorgungssicherheit mit mindestens einer Reservepumpe ausgestattet sein, die wie die Hauptpumpe auf den Spitzendurchfluss ausgelegt ist. Dabei ist sicherzustellen, dass die zweite Pumpe im Falle eines Ausfalls automatisch den Betrieb übernimmt und die Störung angezeigt oder gemeldet wird. Von dieser Regelung ausgenommen sind nur kleinere Objekte wie beispielsweise Ein- oder Zweifamilienhäuser, die ohne zusätzliche Reservepumpe betrieben werden dürfen. Außerdem muss die Wartung oder Reparatur einer Pumpe auch bei laufendem Betrieb möglich sein.
Um in Mehrpumpenanlagen Stagnationswasser zu vermeiden, wird eine automatische, zyklische Vertauschung der Pumpen gefordert, die auch die Reservepumpe einschließt. Dabei muss jede Pumpe innerhalb von 24 Stunden mindestens einmal den Betrieb übernehmen.

Diese Anforderungen können Anlagen, die mit drehzahlgeregelten Pumpen ausgestattet sind, optimal erfüllen. Sie erzeugen einen konstanten Fließdruck, wobei Fließdruck, Mindestfließdruck und Ruhedruck – unabhängig vom schwankenden Zulaufdruck – nahezu auf einer Drucklinie liegen.

Aufstellung der DEA
Als Aufstellungsort für die DEA emp­fiehlt die Norm entweder die Technikzentrale des Gebäudes oder einen frostfreien, gut durchlüfteten, abschließbaren und nicht anderweitig genutzten Raum. In beiden Fällen dürfen keine schädlichen Gase in den Raum eindringen.
Die Praxis hat jedoch gezeigt, dass vielfach erst nach der Fertigstellung eines Objekts erkannt wird, dass zwar eine DEA notwendig, aber kein separater Raum vorhanden ist. Deshalb kann die Forderung nach einer zweckentsprechenden Unterbringung der DEA nur dann erfüllt werden, wenn bereits in der Planungsphase ein geeigneter Raum vorgesehen wurde. Befindet sich die DEA in der Heizzentrale, muss aus trinkwasserhygienischen Gründen sichergestellt sein, dass das Trinkwasser – auch bei längeren Stillstandszeiten – von der dort herrschenden Umgebungstemperatur nicht über 25 °C erwärmt wird.
Da jede DEA während des Betriebs mehr oder weniger starke Schwingungen verursacht, ist eine mechanische Entkopplung von der Rohrinstallation empfehlenswert. Zur Schwingungsdämpfung können elas­tische Rohrelemente wie Kompensatoren oder Metallschläuche (die mit Längenbegrenzern ausgestattet sind) verwendet werden. Sie müssen dauerhaft standfest und leicht auszutauschen sein.
Außerdem sollte sich der Raum, in dem die DEA untergebracht ist, aus Gründen des Schallschutzes nicht in unmittelbarer Nähe von Schlaf- oder Wohnräumen befinden. Für den Fall, dass die Pumpentechnik der DEA besonders leise arbeiten muss, empfehlen sich Hochdruckkreiselpumpen in Nassläuferbauweise. Sie arbeiten erheblich geräusch- und vibrationsärmer als Trockenläuferpumpen vergleichbarer hydraulischer Leistung. Statt 60 dB(A) sind nur 40 dB(A) möglich.
Eine Nassläuferpumpe ist nur mit statischen Dichtungen ausgestattet und benötigt keine verschleißanfällige Gleitringdichtung. Dadurch ergeben sich eine besonders hohe Betriebssicherheit und ein geringerer Wartungsaufwand als bei Trockenläuferpumpen, da kein regelmäßiger Wechsel der Gleitringdichtung erforderlich ist.

Inspektion und Wartung
Die neue Norm schreibt zudem vor, dass nach dem Ende der Installationsarbeiten die Betriebsbereitschaft der DEA beim Wasserversorgungsunternehmen zu melden ist. Außerdem muss der Ersteller nachweisen, dass die Anschlussbedingungen erfüllt sind.
Ein Novum ist der Hinweis auf Inspektion und Wartung, der ebenfalls in die Norm aufgenommen wurde, denn DEA unterliegen der Inspektions- und Wartungspflicht. Demnach hat der Betreiber alle sechs Monate eine Inspektion vorzunehmen. Diese besteht aus
der visuellen Kontrolle auf Zustand und Dichtheit sowie der Manometerstände der Anlage,
der Kontrolle des Zustands der Kompensatoren und
der Kontrolle des Schaltspiels und der Laufruhe der Pumpen.

Zusätzlich muss jährlich eine umfangreiche Wartung von einem Fachunternehmen ausgeführt werden, bei der alle relevanten Teile der DEA auf Funktion geprüft und ggf. gereinigt werden.

Fazit
Die Norm DIN 1988-300 beschreibt den neuesten Stand der Technik und schließt damit eine Lücke in der Normenwelt, die seit Jahren auf dem Gebiet der DEA bestand. Daraus ergibt sich für den Anwender ein hohes Maß an Planungssicherheit, sodass ein komfortabler, hygienischer und energieeffizienter Betrieb von mit drehzahlgeregelten Pumpen ausgestatteten Druckerhöhungsanlagen gegeben ist.

Autor: Manfred Neuhaus-Melsheimer, Planerberater bei der WILO SE, Dortmund

Bilder: Wilo

www.wilo.de

 


Artikel teilen:
Weitere Tags zu diesem Thema: