Optimierung von Trinkwasserbehältern: Mit einer Simulation wissen, was passiert, bevor gebaut wird

Trinkwasserbehälter sind sehr langlebige Bauwerke, die auf mehrere Jahrzehnte hin ausgelegt und gebaut werden. Je nach Verhältnis des Volumens zum täglichen Wasserdurchsatz, der Geometrie, der Bewirtschaftungsart und der Gestaltung des Zulaufs und der Entnahme kann das Trinkwasser durch Stagnation schon im Hochbehälter hygienisch vorbelastet werden. Durch äußere Einflüsse sind Geometrie und Volumen meist vorgegeben. Der Betrieb und die Ausbildung der Installation können jedoch ideal aufeinander abgestimmt werden. Mit einer Simulation durch ein dreidimensionales Strömungsmodell kann dies schon vor Bau- oder Sanierungsbeginn erfolgen.

I m DVGW-Arbeitsblatt W 300 wird gefordert: „Bei der Festlegung von Speicherinhalt und Form der Wasserkammer sowie Anordnung von Zulauf und Entnahme muss eine gleichmäßige Erneuerung des gespeicherten Wasservolumens berücksichtigt sein.“ Meist versucht man intuitiv, dieser Forderung nachzukommen. An vielen Beispielen in der Praxis ist jedoch zu sehen, dass auch in größeren Behältern Zulauf und Entnahme teilweise an der gleichen Behälterwand oder sogar in der gleichen Behälterecke angeordnet sind. Ein Austausch des Wassers in den entlegenen Zonen der Wasserkammer kann lediglich aufgrund der Wasserspiegelschwankungen erfolgen. Rechnerischer Wasseraustausch in Wasserbehältern Aus dem Regelwerk ergibt sich das benötigte Wasservolumen eines Trinkwasserbehälters nach dem maximalen Tagesbedarf (Qdmax < 4.000 m³/d) oder aus dem Zusammenspiel von Zulauf und Entnahme und der daraus folgenden Wasserspiegelschwankung (Qdmax > 4.000 m³/d). Aus Volumen und Durchsatz kann rechnerisch die mittlere Aufenthaltszeit des Wassers im Behälter ermittelt werden. Je nach Anordnung und Ausbildung von Zulauf und Entnahme und den Schwankungen des Wasserspiegels ergibt sich eine entsprechende Durchmischung des Behälters. Ideal wäre das „first-in-first-out“-Prinzip. Realistisch ist jedoch, dass in gewissen Zonen eine hohe Durchmischung stattfindet. Vorwiegend wird dies der Zulaufbereich sein, da hier durch den Energieeintrag der zulaufenden Wassermengen Wirbel im Wasser entstehen. Je nach Ausprägung der Zonen mit einer hohen Durchmischung kann mehr oder weniger von einem voll durchmischten Behälter ausgegangen werden.
 
Bildquelle: H. Kumpf



Copyright: © wvgw Wirtschafts- und Verlagsgesellschaft Gas und Wasser mbH
Quelle: Heft 05 - 2012 (Mai 2012)
Seiten: 4
Preis inkl. MwSt.: € 4,00
Autor: M.Eng. Holger Kumpf

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