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Mit dem richtigen DruckInstallation von Druckerhöhungsanlagen für die Trinkwasserversorgung in Gebäuden

Mit der Installation von Druckerhöhungsanlagen verbinden sich Anforderungen an Trinkwasserhygiene, Betriebssicherheit, Schallschutz und an den Aufstellraum. Darüber hinaus geht es in der Praxis um Fragen wie Steuerungsarten, Druckbehälter, Elektroanschluss, Inbetriebnahme und energiesparenden Betrieb. Dieser Beitrag gibt einen Überblick über die installationstechnischen Besonderheiten für die Aufstellung, den Anschluss und die Inbetriebsetzung von Druckerhöhungsanlagen.

Der Aufstellraum für eine Druckerhöhungsanlage muss nach DIN 1988 frostfrei und gut belüftet sein sowie über eine ausreichend bemessene Bodenentwässerung verfügen.

 

Druckerhöhungsanlagen (DEA) werden eingesetzt, wenn der Mindestversorgungsdruck aus der öffentlichen Wasserversorgung nicht ausreicht, um an allen Entnahmestellen im Gebäude die geforderten Mindestfließdrücke bereitzustellen. Die Druckerhöhung zählt zu den häufigsten Anwendungsfällen für den Einsatz von Pumpen in der Gebäudetechnik. Beispiele hierfür sind die Trinkwasserversorgung in Wohngebäuden, Krankenhäusern, Hotelanlagen und Bürogebäuden oder die Bewässerung und Betriebswasserversorgung in Gewerbeobjekten.
Eine DEA ist nach DIN 1988 Teil  5 erforderlich, wenn die Summe aus geodätischem Druckverlust (∆pgeo), dem Druckverlust des Wasserzählers (∆pWZ), Rohrreibungs- und Einzelwiderständen [Σ(R · l + Z)], den Druckverlusten von Apparaten (∆pAp) wie Filter oder Anlagen zur Trinkwassernachbehandlung sowie dem für die hydraulisch ungünstigste Entnahmestelle den geforderten Mindestfließdruck pmin, FL größer ist als der Mindestversorgungsdruck pmin V des Wasserversorgungsunternehmens:

pmin V <   ∆pgeo + ∆pWZ + Σ (R · l + Z) + ΣpAp + pmin, FL [bar]

 

Zur Vermeidung von Körperschallübertragung und mechanischen Schwingungen werden Druckerhöhungsanlagen über Kompensatoren angeschlossen. Der Druckbehälter auf der Enddruckseite verhindert bei Druckerhöhungsanlagen mit Kaskadenregelung das Takten der Pumpen.

 

Anschlussarten, Trinkwasser­hygiene und Betriebssicherheit
Für die Installation von Druckerhöhungsanlagen wird zwischen unmittelbarem Anschluss und mittelbarem Anschluss an die Wasserversorgung unterschieden. Bei unmittelbarem Anschluss entnimmt die Druck­erhöhungsanlage das Wasser direkt nach der Wasserzähleranlage aus dem Hausanschluss. Der mittelbare Anschluss bedeutet, dass die DEA das zu fördernde Wasser aus einem vorgeschalteten, drucklosen Vorlagebehälter entnimmt. Diese Anschlussart ist jedoch eher die Ausnahme und wird beispielsweise für Brauchwasserversorgungen wie die Versorgung mit Prozesswasser in industriellen Anwendungen oder für Brandschutzanlagen eingesetzt.
Für eine betriebssichere Versorgung empfiehlt die DIN 1988 eine zusätzliche, betriebsbereit installierte Reservepumpe. Damit müssen auch Klein-Druckerhöhungsanlagen mit mindestens zwei Pumpen ausgerüstet sein. Ausnahmen von dieser Forderung bestehen dort, wo beim Ausfall der DEA vorübergehend auf die Trinkwasserversorgung verzichtet werden kann, zum Beispiel in Wochenendhäusern.

 

Die Aufstellung einer DEA erfolgt vorzugsweise in einer Technikzentrale. Die Abbildung zeigt eine Druckerhöhungsanlage mit sechs Pumpen. Eine davon arbeitet als drehzahlgeregelte Grundlastpumpe.

 

Aufstellung von Druckerhöhungsanlagen
Druckerhöhungsanlagen werden als kompakte, auf einer Grundplatte vormontierte Einheit gefertigt und bestehen aus zwei bis sechs Pumpen, Rückflussverhinderern, Absperrarmaturen, Verteilerrohren und einem Schaltschrank. Saug- und druckseitige Absperreinrichtungen an jeder Pumpe ermöglichen die Demontage von Pumpen oder Rückflussverhinderern, ohne dass dazu die DEA außer Betrieb genommen werden oder das Rohrleitungssystem und der Druckbehälter entleert werden muss. Vor und nach der Druck­erhöhungsanlage sollte installationsseitig je eine Absperreinrichtung vorgesehen werden. Der Schaltschrank ist bei Kompaktanlagen an der Grundplatte befestigt und fertig mit den Pumpen verdrahtet.
Druckerhöhungsanlagen sind nach DIN 1988-5 in geeigneten Räumen aufzustellen, z.B. in einer Technikzentrale. Der Raum muss frostfrei sein, gleichzeitig dürfen darin keine zu hohen Temperaturen herrschen, um gemäß VDI 6023 bei Stagnation eine unzulässige Erwärmung des Trinkwassers auf über 25 °C zu vermeiden. In großen Gebäuden ist daher der Bereich der Technikzentrale für die Kälte- und Klimatechnik der geeignetere Aufstellort als die Heizzentrale. Zur Vermeidung von Korrosionsschäden durch Tauwasserbildung muss der Aufstellraum gut belüftet sein. Nach DIN 1988-5 muss der Aufstellraum außerdem eine ausreichend dimensionierte Bodenentwässerung aufweisen, damit im Fall einer Leckage austretendes Wasser sicher abgeleitet wird.
Der Aufstelluntergrund muss eben und tragfähig sein, wobei Betonuntergründe am besten geeignet sind. Bei der Aufstellung ist die Verhinderung von Körperschallübertragung zu beachten. Schwingungsdämpfer zwischen Grundrahmen und Stellfüßen unterstützen eine Körperschallentkopplung. Bei erhöhten Schallschutzanforderungen, wenn sich beispielsweise oberhalb des Aufstellraumes Wohn- oder Geschäftsräume befinden, kann die DEA zusätzlich mit einer Schallschutzhaube versehen werden. Dieses Zubehör dämpft als Vollverkleidung den Luftschall. Zur Vermeidung von Körperschallübertragungen auf das Leitungsnetz sind die saug- und druckseitigen Trinkwasseranschlüsse über Kompensatoren anzuschließen.

 

In Gebäuden mit großer Höhe ist eine Druckerhöhung erforderlich, um auch die Trinkwasser-Entnahmestellen in den oberen Geschossen mit ausreichendem Fließdruck versorgen zu können.

 

Pumpensteuerung und Aufgabe der Druckbehälter
Die Betriebsbedingungen für die Druck­erhöhung fordern einen bedarfsweisen Betrieb der Pumpen. Die typische Nutzung in Wohngebäuden, Hotels oder Bürogebäuden ist weniger durch Dauerentnahme gekennzeichnet als vielmehr durch geringe Zapfmengen mit kurz aufeinanderfolgender Entnahme. Um die Pumpen druckabhängig zu schalten, werden Druckerhöhungsanlagen mit einem Steuerbehälter ausgerüstet. Es handelt sich um ein Membran-Druckgefäß, das gemäß DIN 4807-5 durchströmt sein muss und über eine DVGW-Zulassung für den Einsatz in Trinkwasseranlagen verfügen muss. Ein Membrandruckbehälter auf der Enddruckseite ermöglicht eine reduzierte Schalthäufigkeit und eine effizientere Fahrweise der DEA.
Die Druckwerte für das Ein- und Ausschalten der Pumpen werden bei der Auslegung der DEA bestimmt. Ein Drucktransmitter (analoges Druckmessgerät) misst stetig den aktuellen Druck. Beim Erreichen des Einschaltdruckes löst die Steuerung den Einschaltbefehl aus. Der Einschaltdruck pE ist die untere Druckgrenze, um für die hydraulisch ungünstigste Entnahmestelle den geforderten Mindestfließdruck pmin, FL bereitzustellen und entspricht dem Ausgangsdruck pnach einer DEA:

pE = pnach = ∆pgeo + Σ  (R · l + Z) + pmin, FL [bar]

Für Druckerhöhungsanlagen mit Kaskadenregelung dient der Enddruckbehälter dazu, bei geringen Entnahmemengen bzw. kurzzeitiger Wasserentnahme zwischen den Schaltpunkten (Einschalt- und Ausschaltdruck) soviel Wasser abgeben zu können, dass ein Takten der Pumpen und damit eine zu hohe Schalthäufigkeit vermieden wird. Werden alle Pumpen einer DEA drehzahlgeregelt betrieben, ist der Druckbehälter auf der Enddruckseite unter normalen Betriebsbedingungen nicht erforderlich. Drehzahlgeregelte Pumpen arbeiten vorzugsweise mit einer Sanftanlauffunktion und passen die Drehzahl dem momentanen Bedarf an. Einige Druckerhöhungsanlagen arbeiten mit einer drehzahlgeregelten Grundlastpumpe, während die weiteren Pumpen sich bedarfsabhängig hinzuschalten (Kaskadenregelung).

 

Die Installation von Druckerhöhungsanlagen gehört in den Leistungsumfang des Gewerks Sanitärtechnik. Der Anschluss an die Stromversorgung erfordert jedoch elektrotechnisches Fachpersonal.

 

Bei anderen Ausführungen werden alle Pumpen drehzahlgeregelt betrieben. Diese Steuerungsart ist vor allem dann empfehlenswert, wenn die Betriebsbedingungen kleinere, dafür dauernde Entnahmemengen erwarten lassen (siehe Kasten „Steuerungsarten von Druckerhöhungsanlagen“). Im Gegensatz zur kaskadengeregelten Anlage mit zusätzlichem Enddruckbehälter starten die Pumpen nicht abhängig von einem eingestellten Einschaltdruck, sondern reagieren auf Druckabfall, sobald eine Entnahmestelle geöffnet wird.
Pumpen von DEA werden so gesteuert, dass die Pumpen wechselweise betrieben werden. Die Steuerung vertauscht bei jedem Start oder abhängig von der Betriebsstundenzahl die Einschaltreihenfolge, sodass keine der Pumpen einseitigem Verschleiß unterliegt oder infolge permanenten Stillstands irgendwann festsitzt.

 

Fließschema für den Anschluss einer Druckerhöhungsanlage bei unmittelbarem Anschluss an die Trinkwasserversorgung.

 

Elektroanschluss, Erdung
Der Elektroanschluss für eine Druckerhöhungsanlage zählt neben der Verbindung mit dem hydraulischen Leitungssystem zu den wesentlichen Installationsarbeiten, hierzu gehört auch die Montage und Einstellung zugehöriger Schalt- und Steuerungsbauteile. SHK-Anlagenmechaniker mit der Zusatzqualifikation „Elektrofachkraft für festgelegte Tätigkeiten im SHK-Handwerk“ dürfen hier elektrische Anschlussarbeiten ausführen, sofern die DEA nur Einphasen-Wechselstrom benötigt.
Druckerhöhungsanlagen arbeiten jedoch ab bestimmten Leistungsgrößen mit Dreiphasen-Wechselstrom. Damit fallen Arbeiten an Starkstromanlagen an, die ausnahmslos nur von Elektroinstallateuren ausgeführt werden dürfen. Bei diesen Pumpen ist damit die Mitwirkung eines Elektro-Fachunternehmens erforderlich, besonders auch für den notwendigen Anschluss an den Potenzialausgleich.

Inbetriebnahme
Die Inbetriebnahme einer DEA sollte grundsätzlich durch den Werkskundendienst des Pumpenherstellers vorgenommen werden. Der Grund hierfür ist, dass die damit verbundenen Arbeiten wie Drehrichtungskontrolle oder die Einstellung der Ein- und Ausschaltdrücke sowohl elektrotechnische Fertigkeiten als auch produktspezifische Kenntnisse erfordern. Vom Werkskundendienst erhält das ausführende Installationsunternehmen ein Inbetriebnahmeprotokoll, das für den Auftragnehmer ein wichtiges Dokument für die Übergabe an den Bauherrn ist.

Fazit/Zusammenfassung
Druckerhöhungsanlagen versorgen die Entnahmestellen einer Trinkwasserinstallation mit dem geforderten Fließdruck, wenn der aus dem öffentlichen Versorgungsnetz verfügbare Druck nicht ausreicht. Die Anlagen werden als komplett vormontierte Einheiten geliefert, sodass bei der Installation nur auf die Einhaltung der jeweiligen Regelwerke zu achten ist. Für den Elektroanschluss und die Inbetriebnahme sollten ausführende SHK-Fachunternehmen auf die Zusammenarbeit mit dem Elektro-Fachhandwerk sowie dem Werkskundendienst des Pumpenherstellers setzen und diese Fremdleistungen in der Kalkulation berücksichtigen.


Checkliste: Installation von Druckerhöhungsanlagen
Rücksprache mit WVU (Wasserversorgungsunternehmen): Mindestversorgungsdruck erfragen. Klärung, ob der Druck im Versorgungsnetz für das betreffende Objekt konstant ist oder Druckschwankungen zu erwarten sind. Bei starken Vordruckschwankungen ist mit dem WVU abzustimmen, ob evtl. ein Vordruckbehälter erforderlich ist.

Druckminderer: Auf der Vordruckseite erforderlich bei Vordruckschwankungen (siehe Rücksprache mit WVU), auf der Enddruckseite, wenn der Gesamtdruck (pvor + pDEA) den Auslegungsdruck überschreitet.

Aufstellung der Druckerhöhungsanlage auf Betonfundament oder -sockel.
Rohrleitungen spannungsfrei anschließen, Kompensatoren zwischen Anschluss DEA und Leitungsanlage.
Schallschutzmaßnahmen: Schallentkopplung durch Aufstellung auf schwingungsdämpfenden Stellfüßen.

Anschluss an elektrische Spannungsversorgung und Potenzialausgleich durch Elektrofachkraft.

Montage des Trockenlaufschutzes (separates Zubehör), ggf. durch Werkskundendienst oder Elektrofachkraft.
Inbetriebnahme durch Werkskundendienst: Prüfung von Spannungsversorgung und Erdung, Befüllen der Anlage, Einstellung von Trockenlaufschutz und Motorschutzschalter, Drehrichtungskontrolle, Einstellung von Ein- und Ausschaltdruck, Kontrolle des Trockenlaufschutzes, Entlüften der Pumpen, Vordruck von Steuerdruckbehälter und Enddruckbehälter prüfen, Erstellung eines Inbetriebnahmeprotokolls und Einweisung des Betreibers.


Autor: Wolfgang Heinl, Fach-PR für Unternehmen der SHK-Branche

Bilder: KSB Aktiengesellschaft / Wolfgang Heinl

www.ksb.de

 

Im Anhang als PDF die Tabelle Steuerungsarten

 


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