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Wasserversorgung Pumpen und Armaturen in der Netz-Infrastruktur – Druckmanagement als Qualitätsfaktor

| Autor/ Redakteur: Hans-Jürgen Bittermann / Dr. Jörg Kempf

Schnelle Verbrauchsänderungen oder schnell schließende Armaturen können zu Druckstößen im Netz des Wasserversorgers führen. Im ungünstigsten Fall wird der zulässige Nenndruck von Anlagenteilen überschritten, Sicherheitsausrüstungen lösen aus. Ein konstanter Netz-Druck ist deshalb ein wichtiger Qualitätsfaktor.

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Durch die Anwendung modernster Materialien und Technologien erreichen Vertical Turbine-Pumpen einen beeindruckend hohen hydraulischen Wirkungsgrad von 88 %.
Durch die Anwendung modernster Materialien und Technologien erreichen Vertical Turbine-Pumpen einen beeindruckend hohen hydraulischen Wirkungsgrad von 88 %.
(Bild: Wilo)

Im 19. und im 20. Jahrhundert waren Wassertürme zentraler Bestandteil der Trinkwasserversorgung – in Einzelfällen ist das bis heute noch der Fall: Gemäß dem Prinzip der kommunizierenden Röhren steht mit einem Wasserturm den tiefer gelegenen Verbrauchern am Wasserhahn stets der gleiche Druck zur Verfügung. Pumpen werden lediglich zum regelmäßigen Befüllen des Hochbehälters in den Nachtstunden benötigt. Das hat in einer modernen Siedlungswirtschaft mit einem industrialisierten Umfeld natürliche Grenzen. Hier muss der Netz-Druck mithilfe von Pumpen und Armaturen aufgebaut und insbesondere auf Gleichmäßigkeit eingeregelt werden. Denn Verbrauchsänderungen oder schnell schließende Armaturen können zu Druckstößen, Geräuschen und Belastungen aller Komponenten führen.

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Netzpumpen bieten hohes Einsparpotenzial

Netzpumpen für größere Versorgungs-Infrastrukturen brauchen natürlich Power, wie Wilo das vorführt: Sie sind rund 14 m hoch, wiegen jeweils 20 000 kg und fördern 1850 Liter Wasser pro Sekunde. 1000-kW-Motoren sorgen für die nötige Leistung und garantieren einen konstanten Druck von 4 bar. Die Vertical-Turbine-Maschinen zählen zu den größten Pumpen, die je von diesem Anbieter in Europa für einen Einsatz in Asien produziert worden sind.

Diese neuen Pumpen sind gewiss so effizient, wie es dem aktuellen Stand der Technik entspricht. Ihre Power deutet aber darauf hin, welche Energieeinsparpotenziale ältere Pumpen für das Verteilen des Wassers im zumeist weitläufigen Netz von Wasserversorgungssystemen haben können. Energie einsparen oder zurückgewinnen kann man beispielsweise, wenn man Druckzonen im Netz effizienter gestaltet und Drucküberschüsse abbaut.

Vertrauen ist gut – Überprüfen ist besser

Typisch für solche Pumpen im Bestand ist verschlissene und zudem falsch dimensionierte Technik. Daher ist es sinnvoll, diese Pumpen von Zeit zu Zeit zu überprüfen, dazu raten alle Hersteller. Manche haben dazu auch spezielle Methoden entwickelt.

Beispielsweise offeriert Grundfos das SP Energie-Tool, um rasch Informationen über mögliche Energieeinsparungen zu erhalten. Für eine detailliertere Bewertung rät der Anbieter zu Energiechecks und Pump Audits. Lautet das Ergebnis „Austauschen“, ist es zumeist die günstigste Lösung, mehrere kleine Pumpen parallel zu installieren und sie über eine Mehrpumpensteuerung zu regeln. Eine Kaskadensteuerung mit Drehzahlstellung des Motors sorgt dafür, dass die Pumpen überwiegend im Wirkungsgradbestpunkt laufen.

Die Auslegung derartiger Anlagen erfolgt mithilfe von Belastungsprofilen, die das Verbrauchsverhalten über den Tag abbilden. Sie geben Aufschluss darüber, wie lange eine Pumpe in einem bestimmten Betriebsbereich läuft. Im Vergleich zur herkömmlichen Vorgehensweise können die Investitionskosten erheblich reduziert werden, so dass Amortisationszeiten von einem bis drei Jahren üblich sind. Durch das Umrüsten einer konventionellen Druckerhöhungsanlage mit fester Drehzahl zu einer drehzahlgeregelten Anlage kann der Energieverbrauch um bis zu 50 Prozent gesenkt werden, so die Erfahrungen bei Xylem.

Bleibt zu klären, wie man ein herkömmliches System auf variable Drehzahl umrüsten kann – und welcher Aufwand damit verbunden ist. Voraussetzung ist ein Drehzahlregler, der für das bestehende System kompatibel ist. Das gilt etwa für die neueste Generation Hydrovar, ein Drehzahlregler der Marke Lowara von Xylem. Sie können auf jede vorhandene Druckerhöhungsanlage nachgerüstet werden. Der Einbau der kompakten Frequenzumformer sei für erfahrene Pumpenmonteure schnell und einfach möglich, so der Anbieter. Die Regler kommunizieren nach dem Umbau über ein internes Bussystem, um sicherzustellen, dass die eingesetzte Menge an Energie und die damit geförderte Menge Wasser dem tatsächlichen Bedarf entspricht.

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