Welche Größen zählen bei der Berechnung von Druckerhöhungsanlagen?

Druckerhöhungsanlagen sorgen für ausreichend Power in der Leitung

Üblicherweise liefern die Versorger Trinkwasser mit einem durchschnittlichen Mindestversorgungsdruck in der Leitung von etwa 2 bis 3,5 bar. Das genügt normalerweise, um die Wasserversorgung bis zur entferntesten Entnahmestelle in einem zweigeschossigen Wohnhaus sicherzustellen. In höheren Gebäuden oder wenn druckmindernde Wasserzähler, Filter oder Wasserbehandlungsanlagen im Zulauf zum Einsatz kommen, reicht der Druck aber nicht mehr aus – und aus der Armatur läuft nur noch ein Rinnsal. In einem solchen Fall muss eine Druckerhöhungsanlage (DEA) für die nötiger Power im System sorgen. 

Mathematisch gesprochen heißt das: Eine DEA ist nach DIN 1988 Teil 500 (Norm für DEAs mit Frequenzumrichter, kaskadisch gesteuerte Anlagen sind künftig zu vermeiden) genau dann erforderlich, wenn die Summe aus geodätischem Druckverlust (Δpgeo) plus dem Druckverlust des Wasserzählers (ΔpWZ) plus Rohrreibungs- und Einzelwiderständen [Σ(R · l + Z)] sowie den Druckverlusten von Apparaten (ΔpAp) wie Filtern oder Anlagen zur Trinkwassernachbehandlung größer ist als der Mindestversorgungsdruck pmin, v (oder SPLN nach neuer Norm) des örtlichen Wasserversorgers. In einer Formel zusammengefasst sieht das dann so aus:

SPLN < Δpgeo + ΔpWZ + [Σ(R · l + Z)] + ΔpAp + pmin, FL

Die technische Herausforderung dabei: Die DEA muss jederzeit einen konstanten Druck bereitstellen – insbesondere bei Lastspitzen. In Neuanlagen oder bei Bestandserneuerungen werden dazu heute DEA mit mehreren drehzahlgeregelten Pumpen montiert, die parallel auf der Grundplatte angeordnet sind – heißt: Die elektronisch drehzahlgeregelten Pumpen schalten sich je nach Bedarf dazu oder ab. Üblicherweise arbeiten diese Pumpen im Wechsel: Die Zuschaltung einer Pumpe erfolgt immer auf die Pumpe mit der geringsten Laufzeit, abgeschaltet wird die Pumpe mit der höchsten Laufzeit. Das gewährleistet eine gleichmäßige Nutzung und verhindert Stagnationswasser in den Pumpen.

Werden in dem Gebäude Feuerlösch- und Brandschutzanlagen installiert, gewährleistet die DEA eine schnelle und zuverlässige Versorgung mit Löschwasser. In Hochhäusern geht es darum, im Ernstfall eine ausreichende Fördermenge sowie den erforderlichen Mindestfließdruck für die Wandhydranten auf den Etagen bereitzustellen. Feuerlöschleitungen und Trinkwasseranlage müssen dabei aber versorgungstechnisch getrennt sein, um eine Verunreinigung bzw. hygienische negative Beeinflussung des Trinkwassers zu verhindern.

Bei der Installation von Druckerhöhungsanlagen gelten hohe Anforderungen

Die Installation einer Druckerhöhungsanlage ist mit strengen gesetzlichen Auflagen verbunden, die ganz verschiedene Bereiche umfassen. Hier die Wichtigsten in der Übersicht:

• Trinkwasserhygiene:

Um eine Verkeimung des Wassers zu verhindern und die Trinkwasserqualität dauerhaft zu sichern, gelten für die Installation von DEAs die strengen Richtlinien der Trinkwasserverordnung – plus die allgemein gültigen Regeln wie z. B. DIN EN 806, DIN EN 1717 und DIN 1988.

• Betriebssicherheit:

Hier empfiehlt die DIN 1988 eine zusätzliche, betriebsbereit installierte Reservepumpe. Daher müssen auch kleine DEAs mit mindestens zwei Pumpen ausgerüstet sein. (Diese Regelung entfällt bei Ein- und Zweifamilienhäusern.)

• Aufstellraum:

Nach DIN 1988-500 sind Druckerhöhungsanlagen in geeigneten Räumen aufzustellen, zum Beispiel in einer Technikzentrale. Der Untergrund muss eben und tragfähig sein, 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.

Zusätzlich gelten noch weitere nationale und regionale Vorschriften rund um die Aufstellung, die Anschlussarten, die Inbetriebnahme, die regelmäßige Wartung etc., die bei DEAs beachtet werden müssen.

Welche Parameter beeinflussen die Auslegung einer Druckerhöhungsanlage?

Die genaue Berechnung einer DEA für ein größeres Gebäude ist alles andere als trivial und erfordert umfassendes Verständnis und Know-how. Grundsätzlich jedoch wird empfohlen, den Förderdruck nach der folgenden Grundformel zu berechnen:

∆pP = pnach - pvor in (bar)

Heißt: der erforderliche Förderdruck(∆pP) sollte dem bei Spitzendurchfluss erforderlichen Einschalt- oder Solldruck NACH der DEA (pnach) minus dem verfügbaren Mindestversorgungsdruck VOR der DEA (pvor) entsprechen. So weit, so simpel. Komplizierter wird es bei den einzelnen Berechnungen von pnach und pvor. Hier spielen eine ganze Reihe von Einflussgrößen eine Rolle:

• der Mindestversorgungsdruck des Wasserversorgungsunternehmens (WVU) vor der DEA (am Hausanschlusspunkt) Dieser wird in der Norm auch SPLN genannt (lowest normal service pressure)
• der Mindestfließdruck an der hydraulisch ungünstigsten Entnahmestelle
• der Druckverlust aus dem Höhenunterschied zwischen DEA und der höchsten Entnahmestelle (geodätischer Höhenunterschied) vor und nach der DEA
• Druckverlust aus Rohrreibungs- und Einzelwiderständen vor und nach der DEA
• Druckverlust des Wasserzählers
• Druckverluste der zwischengeschalteten Apparate, (z. B. Filter, Dosiergerät, Mischbatterien, Schwallbrause etc.) vor und nach der DEA 

Für eine überschlägige Berechnung des Spitzenvolumenstroms sollte zudem die Gebäudeart berücksichtigt werden: Beispielsweise eine Schule oder ein Hotel haben unterschiedliche Nutzungsverhalten.

Die genaue Ermittlung des erforderlichen Drucks (Förderhöhe) und der Fördermenge (Spitzenvolumenstrom) nach der DEA, die Bestimmung der richtigen DEA-Variante und die Gesamtkostenbetrachtung würden den Rahmen an dieser Stelle sprengen. 

Zusammenfassung und Fazit

Eine Druckerhöhungsanlage wird nötig, wenn der Mindestversorgungsdruck des örtlichen Wasserversorgers nicht ausreicht. Dabei sind die Druckerhöhungsanlagen und Zusatzkomponenten so auszulegen und zu betreiben, dass weder die öffentliche Wasserversorgung noch andere Verbrauchsanlagen störend beeinflusst werden. Und: Eine nachteilige Veränderung der Trinkwasserqualität muss ebenfalls ausgeschlossen werden. 

Angesichts der vielfältigen DEA-Möglichkeiten (Kaskadenregelung, Drehzahlregelung einer oder mehrerer Pumpen, mittelbarer oder unmittelbarer Anschluss) ist es besonders wichtig, schon in der Projektierungsphase das richtige Konzept auszuwählen und durchzuplanen. KSB als Komplettanbieter unterstützt Sie dabei gern. Laden Sie sich dazu unsere Know-how-Broschüre „Planungshinweise Druckerhöhungsanlagen“ herunter, um genauere Einblicke in die Konzeption und Berechnung von DEAs zu erhalten – oder nehmen Sie persönlich Kontakt zu uns auf.