Wissenswertes
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Gesteigerte Wasserversorgungssicherheit
Bedeutung von Druckmanagement in Wasserversorgungssystemen
Druckmanagement in Ihrem Wasserversorgungssystem ist wichtig. Wir geben mit diesem Beitrag einen Einblick in das Druckmanagement und zeigen Gründe auf, warum es sich lohnt, den Druck im System zu steuern.
Druckmanagement bedeutet in erster Linie, die Belastung für das Versorgungssystem so gering wie möglich zu halten und dennoch den notwendigen Druck für die Versorgungssicherheit zu garantieren. So gelingt es auf recht einfache Weise, die Zahl von Rohrbrüchen zu minimieren. Zusätzlich werden Wasserverluste verringert. Resultate sind eine deutlich gesteigerte Wasserversorgungssicherheit und ein verbesserter Ablauf. Nicht zuletzt werden die Energieverbräuche der Förderpumpen optimiert. Dadurch steigert sich die Effizienz und Energie, Zeit sowie Kosten werden gespart.
Systemdruck = notwendiger Druck?
Die Beantwortung der Frage, ob der richtige Systemdruck verwendet wird, führt zu der Frage, welcher Druck notwendig ist. Das lässt sich mit einem Blick auf einige Parameter feststellen.
Um die optimierte Auslegung des Systemdrucks zu bestimmen, werden in der Regel kritische Punkte im Versorgungssystem betrachtet, die einen Mindestdruck benötigen, um die Wasserversorgung zu gewährleisten. Dies sind in der Regel lokale geografische Höhepunkte, auf deren Niveau das Wasser gehoben werden muss.
Die Grafik verdeutlicht, dass der durchschnittliche Zonendruck wesentlich höher ist als der Druck am kritischen Punkt. Zur Optimierung ist der mittlere Zonendruck gerade so hoch zu wählen, dass der kritische Punkt problemlos versorgt wird. Ein höherer Druck belastet das System unnötig und erhöht die Wahrscheinlichkeit für Beschädigungen wie Leckagen. Eine Minderung der Zahl von Leckagen dagegen macht sich direkt bemerkbar an einer geringeren Zahl von Reparatureinsätzen und weniger Ausfallzeiten des Versorgungsnetzes.
Des Weiteren hilft ein geringerer Druck zusätzlich, vorhandene Wasserverluste (etwa durch kleine Undichtigkeiten/Leckagen) zu minimieren. Die Reduzierung des Drucks um 10% verringert den Wasserverlust bei bestehenden Leckagen bereits um ca. 10%. Die Bilder verdeutlichen den Unterschied des Wasserverlustes bei Absenkung des Systemdrucks.
Um hohe Drücke im System auf ein nötiges Maß zu minimieren, werden Druckreduzierventile eingesetzt. Solche Ventile ermöglichen unabhängig vom Vordruck und vom Volumenstrom die Reduzierung auf einen konstanten Nachdruck. Übrigens: das abgebildete Druckreduzierventil arbeitet ohne weitere äußere Energiezufuhr und ist unabhängig. Es wird allein aus der Energie des vorhandenem Systemdrucks bzw. den Unterschieden gesteuert.
Rauf und runter: viel Stress für Rohrsysteme durch Druckschwankungen
Mit diesem Wissen lässt sich ein optimaler Systemdruck bestimmen und einstellen. Weiterhin gilt es, auf Druckschwankungen zu reagieren, denn Druckschwankungen belasten das Rohrsystem ebenfalls sehr. Bekanntermaßen kommt es bei hohen Bedarfen zu einer Druckabsenkung, während es zu Zeiten mit wenig Verbrauchern zu einem Druckanstieg kommt. Der Druck muss also geregelt werden.
Einerseits sorgen Regelventile, insbesondere mit Druckhaltefunktion, dafür, dass Förderpumpen nicht in Überlast geraten. Sollte die Abnahmemenge einen max. zulässigen Durchfluss überschreiten, sorgt das Ventil für eine Volumenstromverminderung und somit eine Druckerhöhung. Auf diese Weise wird Kavitation unterbunden.
Andererseits kann bei zu wenig Abnahme der Druck nach der Pumpe enorm ansteigen und den maximal zulässigen Druck überschreiten. Hier sorgen Sicherheitsventile für eine Entlastung und Druckabsenkung: Sie erzeugen einen „künstlichen“ Verbrauch, indem sie Wasser im Kreis zurückführen.
Störfaktor: Luft im Wasserversorgungssystem
Luft im Wasserversorgungssystem hat einen negativen Einfluss auf das Druckmanagement. Es werden Regelventile und Messtechnik beeinträchtigt und es kann zu Druckschwankungen bis hin zu Druckschlägen durch den Abriss von Wassersäulen kommen. Luft im Rohr führt zudem zu einer geringeren Pumpenleistung, einem erhöhten Stromverbrauch und es steigt das Korrosionspotential durch den enthaltenen Luftsauerstoff.
Luftansammlungen verringern den effektiven Rohrquerschnitt und es kommt zu einem Druckverlust, der ausgeglichen werden muss, um im System Versorgungssicherheit zu gewährleisten. Unnötig hohen Druck gilt es bei einem sinnvollen Druckmanagement jedoch zu vermeiden. Folglich ist es notwendig, die Luft aus dem System zu entfernen, um unnötige Druckverluste zu minimieren. Zur Austragung der Luft bieten sich Be- und Entlüftungsventile an.
Im Diagramm ist deutlich zu sehen, dass mit Hilfe des Einsatzes von Be- und Entlüftern die benötigte Förderhöhe deutlich reduziert werden kann. Die Belastung der Rohrleitung wird verringert und die Pumpe benötigt weniger Energie. So lässt sich mittels Be- und Entlüftungsventilen die Versorgungssicherheit des Netzes bei niedrigeren Betriebsdrücken gewährleisten. Die Austragung der Luft aus dem Wasserversorgungssystem hat natürlich noch den willkommenen Nebeneffekt, dass das durch den Luftsauerstoff erhöhte Korrosionspotential Ihrer Rohrleitungen und Armaturen verringert wird.
Alles entspannt mit dem perfekten Druckmanagement
Als Fazit lässt sich festhalten: Wenn man den notwendigen Betriebsdruck anhand der Daten zu kritischen Systempunkten ermittelt hat, kann man über Regelventile den Druck im optimalen Bereich halten. Mit Hilfe entsprechender Ventile lässt sich sowohl ein Maximaldruck einstellen als auch ein Minimaldruck, der einen Abfall des Systemdrucks unter einen kritischen Wert ebenfalls verhindert und Kavitation vorbeugt. So werden Druckschwankungen auf ein Minimum reduziert. Das Zusammenspiel aller Faktoren schützt das gesamte Versorgungssystem und es kommt zu nachhaltigen Effekten zur Ressourcenschonung mit Kosten-, Zeit- und Energieeinsparung.
Hier sehen Sie den Aufbau einer kompletten Druckreduzierstrecke:
Verwendet werden diese Elemente: 1. Be- und Entlüftungsventil, 2. Vorgeschaltetes Absperrventil, 3. Schmutzfänger, 4. Druckreduzierventil, 5. Schnellentlastungsventil / Sicherheitsventil, 6. Nachgeschaltetes Absperrventil, 7. Be- und Entlüftungsventil
Good to know: Digitalisierung der Versorgungssysteme
Um die geregelten Parameter wie Druck und Durchfluss in unserem optimierten Wasserversorgungssystem zu überwachen, bietet AVK eine intelligente Lösung, welche mittels digitaler Sensoren die Daten per Funk in die Leittechnik des Versorgungsunternehmen überträgt. Interessante Informationen dazu finden Sie in einem anderen Beitrag der AVK.
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