Gemäß dem DVGW-Arbeitsblatt W 400-3 müssen WVU im Erdgeschoss einenMindestwasserdruck von 2 bar garantieren können, wobei pro weiterer Etage 0,35 bar (Bestandsbauten) bis 0,5 bar (Neubaugebiet) addiert werden müssen. Für die Untersuchungen wird festgelegt, dass beim 95. Perzentil der Höhenmeter der Gebäude H₉₅_Perz noch einWasserdruck p von 3 bar vorhanden sein soll. Dies bedeutet, dass 95 Prozent sämtlicher Gebäude, die sich im Versorgungsgebiet befinden, bis zumzweiten Stock (Neubauten) bzw. dritten Stock (Bestandsbauten) einen normgerechten Wasserdruck erhalten. Es werden nur 95 Prozent der Gebäude berücksichtigt, da es sich bei einigenGebäuden imVersorgungsgebiet auch umBauten ohne Wasseranschluss handelt (z. B. Scheunen, Hütten etc.) und zudem angenommen wird, dass in Ausnahmefällen von den Endverbrauchern Druckerhöhungsanlagen einzubauen sind. Die Höhe HSoll, auf welche das Wasser gepumpt werden muss, um diese Anforderungen zu erfüllen, kann – ohne Berücksichtigung der Druckhöhenverluste – gemäß Gleichung (3) berechnet werden. Hierbei gilt eine Dichte ρ von 1.000 kg/m3 und die Fallbeschleunigung g von 9,81 m/s². HSoll = p ρ ∙ g + H₉₅_Perz (3) Für die Abschätzung des Leistungsbedarfs wird vereinfachend angenommen, dass sämtliches von den Wassergewinnungsanlagen geförderte Trinkwasser auf die Höhe HSoll gepumpt werden muss. Abbildung 3 dient zur Veranschaulichung der Förderhöhenbestimmung. Der Leistungsbedarf des zur Wasserförderung notwendigen Elektromotors PFörd kann mithilfe von Gleichung (4) bestimmt werden. Der Wirkungsgrad des Motors ηMotor ist leistungsabhängig und wird gemäß DIN EN 61800-9-2 definiert. Es werden die Werte für das PDS (engl.: power drive system) mit der Effizienzklasse IES1 verwendet. Im PDS finden Motor, Leistungsumrichter zwischen Netz und Motor sowie Erweiterungen wie Schutzgeräte, Transformatoren und Hilfseinrichtungen Berücksichtigung. Die Effizienzklasse IES1 wird verwendet, um auch ältere Bestandsanlagen mit abbilden zu können. PFörd = PPumpe ηMotor (4) Der Leistungsbedarf der Pumpe PPumpe kann hierbei gemäß Gleichung (5) berechnet werden. Für den Pumpenwirkungsgrad ηPumpe wird in Anlehnung an [10] der Wert von 0,58 verwendet (Mittelwert der analysierten Rohwasserbrunnenpumpen sowie der Reinwasserpumpen). Der Trinkwasserförderstrom an einem Spitzentag Qp_Förd (in l/s) kann aus dem Datenbestand zur Wasserförderung der Brunnen unter Berücksichtigung des Tagesspitzenfaktors fd bestimmt werden. PPumpe = ρ ∙ g ∙ Qp_Förd ∙ HA 1.000 ∙ ηPumpe (5) Die Gesamthöhe HA lässt sich durch Addition der geodätischen Förderhöhe Hgeo mit der Summe der Druckhöhenverluste HV annähern, es gilt Gleichung (6). Hgeo entspricht hierbei der zuvor kalkulierten HSoll. Die Druckhöhenverluste hängen maßgeblich mit Art und Innendurchmesser der Rohrleitung, der Durchflussgeschwindigkeit sowie der Länge der Rohrleitung zusammen. Da allerdings keinerlei Informationen zu den Rohrnetzsystemen der WVA vorliegen, wird in Anlehnung an [11] ein pauschaler Wirkungsgrad des Rohrsystems ηRohrsystem von 0,68 (Mittelwert aus konventionellem System mit Drossel und energieeffizientem System mit reibungsarmen Rohren) unterstellt. HA ≈ Hgeo + HV J Annäherung: HA ≈ Hgeo ηRohrsystem (6) Somit kann auch der Leistungsbedarf für die Wasserförderung abgeschätzt werden, wobei der Gesamtbedarf der Förderung bestimmt wird und nicht in Anlagen zur Gewinnung und Druckerhöhung unterschieden wird. Abschließend muss noch der Leistungsbedarf sonstiger Verbraucher Berücksichtigung finden. Gemäß einer Datenerhebung des DVGW beträgt der Energieverbrauch sonstiger Verbraucher typischerweise ca. 9 Prozent [10]. Daher wird angenommen, dass auch 9 Prozent des Gesamtleistungsbedarfs auf sonstige Verbraucher entfallen. In Abbildung 4 wird eine statistische Auswertung des Leistungsbedarfs bayerischer WVA mit Eigengewinnung gegeben, wobei sowohl der gesamte Leistungsbedarf als auch der jeweilige Leistungsbedarf der Förderung, ▸ 37 energie | wasser-praxis 09/2022 BESTEHENDE LEITUNG BESTEHENDE LEITUNG Flexible Hochdruckleitung Bögen von bis zu 45° STARTGRUBE ZIELGRUBE Grabenlose Sanierung von Druckrohrleitungen • Große Einzugslängen von bis zu 2.500 m • Verlängerung der Nutzungsdauer um mindestens 50 Jahre • Produktion, Engineering und Montage aus einer Hand • Geringer Eingriff in die Landschaft Jetzt unverbindlich Sanierungskonzept anfordern! www.primusline.com Rädlinger primus line GmbH D-93413 Cham info@primusline.com
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