Druckerhöhungsanlagen (DEA) werden eingesetzt, wenn der Mindestversorgungsdruck aus der öffentlichen Wasserversorgung nicht ausreicht, um an allen Entnahmestellen im Gebäude die geforderten Mindestfließdrücke bereitzustellen. Die Druckerhöhung zählt zu den häufigsten Anwendungsfällen für den Einsatz von Pumpen in der Gebäudetechnik. Beispiele hierfür sind die Trinkwasserversorgung in Wohngebäuden, Krankenhäusern, Hotelanlagen und Bürogebäuden oder die Bewässerung und Betriebswasserversorgung in Gewerbeobjekten, Industriebetrieben und öffentlichen Anlagen.
Eine DEA ist nach DIN 1988 Teil5 erforderlich, wenn die Summe aus geodätischem Druckverlust (Δpgeo), dem Druckverlust des Wasserzählers (ΔpWZ), Rohrreibungs- und Einzelwiderständen [Σ(R · l + Z)] sowie den Druckverlusten von Apparaten (ΔpAp) wie Filter oder Anlagen zur Trinkwassernachbehandlung nach Gleichung 1 größer ist als der Mindestversorgungsdruck pvor.
Anschluss an das Trinkwasser-Versorgungsnetz
Für die Installation von Druckerhöhungsanlagen wird zwischen unmittelbarem Anschluss und mittelbarem Anschluss an die Wasserversorgung unterschieden. Bei unmittelbarem Anschluss entnimmt die Druckerhöhungsanlage das Wasser direkt nach der Wasserzähleranlage aus dem Hausanschluss. Der mittelbare Anschluss bedeutet, dass die DEA das zu fördernde Wasser aus einem vorgeschalteten, drucklosen Vorlagebehälter entnimmt. Diese Anschlussart ist jedoch eher die Ausnahme und wird beispielsweise für Brauchwasserversorgungen wie die Versorgung mit Prozesswasser in industriellen Anwendungen verwendet.
In der Gebäudetechnik sind Druckerhöhungsanlagen für die Versorgung von Löschwasseranlagen mit mittelbarem Anschluss auszuführen. Für diesen Anwendungsfall werden Feuerlösch-Trennstationen eingesetzt, die aus einer speziell für Löschwasseranlagen konzipierten Druckerhöhungsanlage mit Vorlagebehälter bestehen. Für Trinkwasserinstallationen muss bei der Zwischenspeicherung in einem zusätzlichen Behälter von nachteiligen Auswirkungen auf die Trinkwasserqualität ausgegangen werden. Gleiches gilt für die häufig praktizierte Installation von Umgehungsleitungen, die ebenfalls ein Risiko für die Trinkwasserhygiene sind und zudem nicht den geltenden Regelwerken entsprechen: Nicht durchströmte Bypassleitungen sind nach der VDI-Richtlinie 6023 nicht zulässig.
Betriebssicherheit sicherstellen
Für eine betriebssichere Versorgung empfiehlt die DIN 1988 eine zusätzliche, betriebsbereit installierte Reservepumpe. Damit müssen auch Klein-Druckerhöhungsanlagen mit mindestens zwei Pumpen ausgerüstet sein. Ausnahmen von dieser Forderung bestehen dort, wo beim Ausfall der DEA vorübergehend auf die Trinkwasserversorgung verzichtet werden kann, zum Beispiel in Wochenendhäusern. Bei Mehrpumpenanlagen werden die Pumpen so gesteuert, dass die Pumpen wechselweise betrieben werden. Die Steuerung vertauscht bei jedem Start oder abhängig von der Betriebsstundenzahl die Einschaltreihenfolge, sodass keine der Pumpen einseitigem Verschleiß unterliegt oder infolge permanenten Stillstands irgendwann festsitzt.
Anforderungen an den Aufstellraum
Druckerhöhungsanlagen sind nach DIN 1988-5 in geeigneten Räumen aufzustellen, zum Beispiel in einer Technikzentrale. Der Aufstelluntergrund muss eben und tragfähig sein, wobei Betonuntergründe am besten geeignet sind. 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. In großen Gebäuden ist daher der Bereich der Technikzentrale für die Kälte- und Klimatechnik der geeignetere Aufstellort als die Heizzentrale. Zur Vermeidung von Korrosionsschäden durch Tauwasserbildung muss der Aufstellraum gut belüftet sein. Nach DIN 1988 Teil 5 muss der Aufstellraum außerdem eine ausreichend dimensionierte Bodenentwässerung aufweisen, damit im Fall einer Leckage (z.B. durch Riss eines Kompensators) austretendes Wasser sicher abgeleitet wird.
Erforderliche Schallschutzmaßnahmen
Bei der Aufstellung einer DEA ist zu beachten, dass Körperschallübertragung verhindert werden muss. Schwingungsdämpfer zwischen Grundrahmen und Stellfüßen sorgen für eine zuverlässige Körperschallentkopplung. Beispielsweise bei den KSB-Druckerhöhungsanlagen der Baureihe Hyamat sind die Pumpen bereits schwingungsgedämpft auf der Grundplatte montiert. Bei erhöhten Schallschutzanforderungen, wenn sich beispielsweise oberhalb des Aufstellraumes Wohnräume befinden, kann die DEA zusätzlich mit einer Schallschutzhaube versehen werden. Dieses Zubehör dämpft als Vollverkleidung den Luftschall und schützt gleichzeitig die Anlage vor Verunreinigungen. Zur Vermeidung von Körperschallübertragungen auf das Leitungsnetz sind die saug- und druckseitigen Trinkwasseranschlüsse über Kompensatoren anzuschließen.
Aufgabe des an einer DEA installierten Druckbehälters
Die Betriebsbedingungen für die Druckerhöhung fordern einen bedarfsweisen Betrieb der Pumpen. Die typische Nutzung in Wohngebäuden, Hotels oder Bürogebäuden ist weniger durch Dauerentnahme gekennzeichnet als vielmehr durch geringe Zapfmengen mit kurz aufeinanderfolgender Entnahme. Um die Pumpen druckabhängig zu schalten, werden Druckerhöhungsanlagen mit einem Steuerbehälter ausgerüstet. Der Steuer-Druckbehälter ist ein Membran-Druckgefäß, das gemäß DIN 4807-5 durchströmt sein muss. Das Membran-Druckgefäß muss über eine DVGW-Zulassung für den Einsatz in Trinkwasseranlagen verfügen.
Wann wird ein Enddruckbehälter erforderlich?
Für Druckerhöhungsanlagen mit Kaskadenregelung dient der Enddruckbehälter dazu, bei geringen Entnahmemengen bzw. kurzzeitiger Wasserentnahme zwischen den Schaltpunkten (Einschalt- und Ausschaltdruck) soviel Wasser abgeben zu können, dass ein Takten der Pumpen und damit eine zu hohe Schalthäufigkeit vermieden wird. Ein Membrandruckbehälter auf der Enddruckseite ermöglicht eine reduzierte Schalthäufigkeit und eine effizientere Fahrweise der DEA. Die Druckwerte für das Ein- und Ausschalten der Pumpen werden bei der Auslegung der DEA bestimmt. Ein Drucktransmitter (analoges Druckmessgerät) misst stetig den aktuellen Druck. Beim Erreichen des Einschaltdrucks löst die Steuerung den Einschaltbefehl aus. Der Einschaltdruck pE ist nach Gleichung 2 die untere Druckgrenze, um für die hydraulisch ungünstigste Entnahmestelle den geforderten Mindestfließdruck pmin,FL bereitzustellen und entspricht dem Ausgangsdruck pnach einer DEA:
Werden alle Pumpen einer DEA drehzahlgeregelt betrieben, ist der Druckbehälter auf der Enddruckseite unter normalen Betriebsbedingungen nicht erforderlich. Drehzahlgeregelte Pumpen arbeiten mit einer Sanftanlauffunktion und passen die Drehzahl dem momentanen Bedarf an. Druckerhöhungsanlagen der Baureihe Hyamat V arbeiten mit einer drehzahlgeregelten Grundlastpumpe, die weiteren Pumpen schalten sich bedarfsabhängig hinzu (Kaskadenregelung). Bei der Ausführung Hyamat VP werden alle Pumpen drehzahlgeregelt betrieben. Diese Steuerungsart ist vor allem dann empfehlenswert, wenn die Betriebsbedingungen kleinere, dafür dauernde Entnahmemengen erwarten lassen. Im Gegensatz zur kaskadengeregelten Anlage mit zusätzlichem Enddruckbehälter starten die Pumpen nicht abhängig von einem eingestellten Einschaltdruck, sondern reagieren auf Druckabfall, sobald eine Entnahmestelle geöffnet wird.
Werkseitig alles vormontiert
Druckerhöhungsanlagen werden als kompakte, auf einer Grundplatte vormontierte Einheit gefertigt und bestehen aus zwei bis sechs Pumpen, Rückflussverhinderern, Absperrarmaturen, Verteilerrohren mit Anschlussgewinde oder Flanschanschluss und einem Schaltschrank. Saug- und druckseitige Absperreinrichtungen an jeder Pumpe ermöglichen die Demontage von Pumpen oder Rückflussverhinderern, ohne dass die DEA außer Betrieb genommen werden oder das Rohrleitungssystem und der Druckbehälter entleert werden muss. Vor und nach der Anlage sollte installationsseitig je eine Absperreinrichtung vorgesehen werden. Der Schaltschrank ist bei Kompaktanlagen bereits fertig mit den Pumpen verdrahtet.
Beim Elektroanschluss beachten
Der Elektroanschluss für eine Druckerhöhungsanlage zählt neben der Verbindung mit dem hydraulischen Leitungssystem zu den wesentlichen Installationsarbeiten; hierzu gehört auch die Montage und Einstellung zugehöriger Schalt- und Steuerungsbauteile. SHK-Anlagenmechaniker mit der Zusatzqualifikation „Elektrofachkraft für festgelegte Tätigkeiten im SHK-Handwerk“ dürfen hier elektrische Anschlussarbeiten ausführen, sofern die DEA nur Einphasen-Wechselstrom benötigt. Druckerhöhungsanlagen arbeiten jedoch ab bestimmten Leistungsgrößen mit Dreiphasen-Wechselstrom. Damit fallen Arbeiten an Starkstromanlagen an, die ausnahmslos nur von Elektroinstallateuren ausgeführt werden dürfen. Bei Pumpen für 3∼400 V ist damit die Mitwirkung eines Elektro-Fachunternehmens erforderlich, besonders auch für den notwendigen Anschluss an den Potenzialausgleich, für den an der Grundplatte der DEA eine Erdungsklemme vorgesehen ist.
Fachgerechte Inbetriebnahme
Zur Inbetriebnahme einer DEA empfiehlt es sich, diese durch den Werkskundendienst des Pumpenherstellers vornehmen zu lassen. Der Grund hierfür ist, dass die damit verbundenen Arbeiten wie Drehrichtungskontrolle oder die Einstellung der Ein- und Ausschaltdrücke sowohl elektrotechnische Fertigkeiten als auch produktspezifische Kenntnisse erfordern. Vom Werkskundendienst erhält das ausführende Installationsunternehmen ein Inbetriebnahmeprotokoll, das für den Auftragnehmer ein wichtiges Dokument für die Übergabe an den Bauherrn ist.
Fazit
Druckerhöhungsanlagen versorgen die Entnahmestellen einer Trinkwasserinstallation mit dem geforderten Fließdruck, wenn der aus dem öffentlichen Versorgungsnetz verfügbare Druck nicht ausreicht. Die Anlagen werden als vormontierte Einheiten geliefert, sodass bei der Installation nur auf die Einhaltung der jeweiligen Regelwerke zu achten ist. Für den Elektroanschluss und die Inbetriebnahme sollten ausführende SHK-Fachunternehmen auf die Zusammenarbeit mit dem Elektro-Fachhandwerk sowie dem Werkskundendienst des Pumpenherstellers setzen und diese Fremdleistungen in der Kalkulation berücksichtigen.
INFO
Steuerungsarten von Druckerhöhungsanlagen
Im Betrieb soll eine Druckerhöhungsanlage konstante Fließdrücke bereitstellen, gleichzeitig aber auch für einen energieoptimierten Pumpenbetrieb sorgen. Je nach Betriebsart, Anlagengröße und Anzahl der DEA-Pumpen stehen dazu folgende verschiedene Steuerungskonzepte zur Auswahl:
Druckabhängige Kaskadenregelung
Stufenlose Drehzahlregelung einer Pumpe
Stufenlose Drehzahlregelung aller Pumpen
Autor
Wolfgang Heinl schreibt als Fachjournalist für die SHK-Branche, 88239 Wangen, Telefon (0 75 22) 90 94 31, E-Mail: wolfgang.heinl@t-online.de
