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Trinkwasserinstallation

DIN 1988‐300:2012‐05Was hat sich bewährt?

Prof. Dipl.‐Ing. Bernd Rickmann

rickmann@fh‐muenster.de

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Anforderungen aus der Hygiene

Der Arbeitskreis hat sich mit der Feststellung befasst, dass seiner Erfahrung nach Trinkwasserleitungen im Bestand in Hauptverteilungsbereichen häufig überdimensioniert sind.

Der Arbeitskreis sieht aufgrund seiner Erfahrung die Notwendigkeit, darauf zu achten, dass bei einer Neubearbeitung der technischen Regelwerke sowie bereits jetzt bei Sanierungen darauf geachtet wird, dass die Berechnungsverfahren nur so große Rohrleitungssysteme liefern, wie für die Bedarfsdeckung notwendig ist.

www.ak‐wasserhygiene.de

Ein „schlankes System“ beinhaltet ein bedarfsgerecht dimensioniertes Rohrleitungssystem sowohl hinsichtlich Verzweigungsgrad als auch hinsichtlich der Durchmesser

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Änderungen gegenüber DIN 1988-3:1988-12

Änderungen Gegenüber DIN 1988-3:1988-12 und DIN 1988-3 Beiblatt 1:1988-12 wurden folgende Änderungen vorgenommen: a) Absenkung der Berechnungsdurchflüsse von Wasch- und Geschirrspülmaschinen; b) Anpassung der Spitzenvolumenströme an die aktuellen Gegebenheiten und die Einführung von

Nutzungseinheiten zur besseren Erfassung der endsträngigen Spitzenbelastungen (z. B. im Stockwerksbereich);

c) Ausschluss sog. vereinfachter Rechengänge (bei denen z. B. die Druckverluste durch Einzelwiderstände geschätzt werden), wobei nur bei produktneutraler Ausschreibung die angegebenen Referenzwerte für die Einzelwiderstände verwendet werden dürfen;

d) Beginn der Bemessung der Rohrleitungen nach dem Wasserzähler, wobei der vom Wasserversorgungsunternehmen angegebene Mindestdruck nach dem Wasserzähler zu verwenden ist;

e) Prüfung der Plausibilität der Referenzwerte nach dieser Norm (z. B. für den Mindestfließdruck) durch einen Vergleich mit den Herstellerangaben;

f) differenzierte Berechnung der Ringleitungen in der Stockwerksverteilung von Nutzungseinheiten; g) modifizierte Berechnung der Zirkulationssysteme mit dem Ziel, die hygienischen Anforderungen bei

minimalem anlagentechnischem und energetischem Aufwand zu realisieren; h) die Stoffwerte sind temperaturabhängig zu berücksichtigen.

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Maßgebliche Einflussgrößen auf die Rohrdurchmesser

Spitzendurchfluss

hoch

Verfügbare Druckdifferenz

niedrig

niedrig

hoch

Konstruktion Berechnung

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Historisches

Zitat*): „Eine gute Rohrnetzberechnung besteht 

aus vielen Fehlern, die sich gegenseitig aufheben“.*) K.W. Usemann, SIA für Bauwesen Berlin, ca. 1970

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Änderungen gegenüber DIN 1988-3:1988-12

c) Ausschluss sog. vereinfachter Rechengänge (bei denen z. B. die Druckverluste durch Einzelwiderstände geschätzt werden), wobei nur bei produktneutraler Ausschreibung die angegebenen Referenzwerte für die Einzelwiderstände verwendet werden dürfen;

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produktspezifische Widerstandsbeiwerte

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Zwischenfazit

Durch die Verwendung produktspezifischer Widerstandsbeiwerte erhöht sich für alleRohrleitungssysteme rein rechnerisch der Druckverlust im Fließweg gegenüber einer Rohrnetzberechnung nach DIN 1988‐3.

Die Rohrleitungen werden dadurch in Abhängigkeit von der Verbindungstechnik tendenziell größer.

Im Hinblick auf künftige Berechnungen im 3D‐Modell (BIM) ist die differenzierte Berechnung allerdings zwangsläufig.

Wird das Rohrnetz zeichnerisch so dargestellt, wie es anschließend gebaut wird, erhöht sich vermutlich der Anteil der erfassten Einzelwiderstände weiter. 

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Änderungen gegenüber DIN 1988-3:1988-12

d) Beginn der Bemessung der Rohrleitungen nach dem Wasserzähler,   wobei der vom Wasserversorgungsunternehmen angegebene Mindestdruck nach dem Wasserzähler zu verwenden ist; 

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Pauschale Annahme: Druckverlust WZ und Hausanschlussleitung

Wird vom WVU nur der Mindestversorgungsdruck pminV in der Versorgungsleitung angegeben, geht der Planer/Installateur davon aus, dass die vom WVU bemessene Hausanschlussleitung und der Hauswasserzähler zusammen keinen höheren Druckverlust als 850 hPa bei der Spitzenbelastung nach dieser Norm aufweisen. 

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Pauschale Annahme: Druckverlust WZ und Hausanschlussleitung

640,3 l

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Differenziert berechnet: Druckverlust WZ und Hausanschlussleitung

Das WVU gibt den Werkstoff und die Nennweite für die Anschlussleitung sowie die Bauart der HAE und des Wasserzählers an, womit der für die Trinkwasser‐Installation verbleibende Druck bei Entnahme des Spitzenvolumenstroms berechnet werden kann. Die Druckverluste der zur Wasserzähleranlage gehörenden Absperrarmaturen sind über ihre Widerstandsbeiwerte zu erfassen. 

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Differenzierte Berechnung: Druckverlust WZ und Hausanschlussleitung

539,3 l

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Zwischenfazit

Die pauschale Berücksichtigung des Druckverlustes in der Hausanschlussleitung (pHAL) und des Wasserzählers des WVU´s (pWZ) mit insgesamt 850 hPa führt in Trinkwasserinstallationen für mehrgeschossige Gebäude zu unnötig großen Leitungsquerschnitten.

Diese Druckverluste müssen unter Berücksichtigung der Vorgaben des Wasserversorgers differenziert berechnet werden, insbesondere dann, wenn in größeren Trinkwasserinstallationen Woltmannzähler zum Einsatz kommen. 

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Änderungen gegenüber DIN 1988-3:1988-12

a) Absenkung der Berechnungsdurchflüsse von Wasch‐ und Geschirrspülmaschinen; 

b) Anpassung der Spitzenvolumenströme an die aktuellen Gegebenheiten und die Einführung von Nutzungseinheiten zur besseren Erfassung der endsträngigenSpitzenbelastungen (z. B. im Stockwerksbereich); 

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Seniorenheim/Pflegeheim: Spitzendurchfluss

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Seniorenheim (96 Betten): Spitzendurchfluss

697,5 l

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Pflegeheim (96 Betten): Spitzendurchfluss

656,4 l

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Bettenhaus im Krankenhaus: Spitzendurchfluss

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Spitzendurchfluss: Messergebnisse (Zeitintervall 10‐Sekunden)

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Bettenhaus im Krankenhaus: Spitzendurchfluss

Gilt nur für „Kur‐ und Rehakliniken“mit der Betriebscharakteristik eines Hotels

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0

20

40

60

80

100

120

PWH

-Vol

umen

stro

m [

l/m

in]

Uhrzeit [HH:MM]

0

20

40

60

80

100

120

PWH

-Vol

umen

stro

m [

l/m

in]

Uhrzeit [HH:MM]

0

10

20

30

40

50

60

70

Bettenhausüberwiegend innere

Medizin

BettenhausüberwiegendOrthopädie

Bettenhaus Allgemein

Spe

zifis

cher

PW

H-V

erbr

auch

[l/

(Bet

t·Ta

g)]

Vergleich:Bettenhaus innere Medizin (381 Betten)

Vergleich spez. PWH-Verbrauch Bettenhäuser

Bettenhaus Allgemein (362 Betten)

R. Diekmann, KEMPER ThermoSystem KTS, Sanitärtechnisches Symposium FH Münster 2016

Krankenhäuser sind Sonderbauten!

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Sonderbauten: Spitzendurchfluss

Für Sonderbauten (…) und Trinkwasser‐Installationen in Gewerbe‐ und Industrieanlagen sind besondere Betrachtungen über die Gleichzeitigkeit der Wasserentnahme anzustellen. In Industrie‐, Landwirtschafts‐, Gärtnerei‐, Schlachthof‐, Molkerei‐, Wäschereibetrieben, Großküchen, öffentlichen Bädern usw. muss der Spitzendurchfluss in Absprache mit dem Betreiber der Anlage aus dem Summendurchfluss ermittelt werden. Dies gilt auch für Teilbereiche von Trinkwasser‐Installationen, z. B. Gewerbebetriebe in Wohnhäusern. 

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Sonderbauten: Objektspezifische Berechnung des Spitzendurchflusses

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Sonderbauten: Spitzendurchfluss

975,3 lDie Spitzendurchflüsse der Teilbereiche der Trinkwasser‐Installation sind zu addieren, wenn sie zeitlich zusammenfallen. 

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Bettenhaus im Krankenhaus 

1033,2 l

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Spitzendurchfluss: Messergebnisse (Zeitintervall 10‐Sekunden)

Die Spitzendurchflüsse der Teilbereiche der Trinkwasser‐Installation sind zu addieren, wenn sie zeitlich zusammenfallen.

???

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Zwischenfazit

Die Gleichzeitigkeitskurven in DIN 1988‐300 müssen als Referenzkurven bezeichnet werden.Spitzenvolumenströme dürfen nicht addiert werden.

VDI 6023Die zu erwartenden Gleichzeitigkeiten der Trinkwasserentnahme werden in Abhängigkeit von den Angaben des Raumbuchs (von der Art der Nutzung) ermittelt. Dabei sollen nach Möglichkeit aktuelle Erfahrungswerte vergleichbarer Objekte gewertet werden.Die Dimensionierung der Trinkwasserleitung muss nach DIN 1988‐300 und DVGW W 553 sowie den Angaben im Raumbuch unter Berücksichtigung des bestimmungsgemäßen Betriebs erfolgen. Ein kleinstmöglicher Gleichzeitigkeitsfaktormuss gewählt werden, um geringe Nennweiten zu erreichen.

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© B. Rickmann ‐ 14.02.2017 Folie 29 / 62

Änderungen gegenüber DIN 1988-3:1988-12

b) Anpassung der Spitzenvolumenströmean die aktuellen Gegebenheiten und die Einführung von Nutzungseinheiten zur besseren Erfassung der endsträngigen Spitzenbelastungen (z. B. im Stockwerksbereich); 

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Nutzungseinheiten (NE)

Erfahrungsgemäß sind in Fließrichtung zum Ende der Strangleitung hin und in der Stockwerksverteilung von NEs die Durchflüsse nach Gleichung (9) zu hoch, weil nicht mehr als zwei Entnahmestellen zugleich, z. B. in einem Bad, geöffnet sind. 

Deshalb wird der Spitzendurchfluss in jeder Teilstrecke einer NE maximal dem Summendurchfluss der beiden größten an der Teilstrecke installierten Entnahmestellen gesetzt (gilt auch für die Fälle in einer NE, bei denen sich nach Gleichung (9) ein kleinerer Durchfluss ergibt). 

Wird an eine Teilstrecke (z. B. in der Steigleitung) eine zweite NE angeschlossen, addieren sich die Spitzendurchflüsse der beiden NEs, sofern der sich damit ergebende Spitzendurchfluss kleiner ist als der nach Gleichung (9) berechnete. Andernfalls ist der Spitzendurchfluss nach Gleichung (9) zu bestimmen. 

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Wohngebäude (48 Wohneinheiten) mit Nutzungseinheiten

511,4 l

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Wohngebäude (48 Wohneinheiten) ohne Nutzungseinheiten

511,5 l

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Nutzungseinheiten: Datenbasis für Raumbuch

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Zwischenfazit

DIN 1988‐300, 5.2.2 Summendurchfluss Bei der Berechnung von Leitungsanlagen sind grundsätzlich alle Entnahmestellen mit ihren Berechnungsdurchflüssen einzusetzen. Hiervon ausgenommen ist der Fall, wenn in einer Nutzungseinheit (NE) ein zweites Waschbecken, eine Duschwanne zusätzlich zur Badewanne, ein Sitzwaschbecken, ein Urinal oder Zapfventile in Vorräumen von Toilettenanlagen vorhanden ist. Sie werden im Summendurchfluss nicht berücksichtigt. 

Wenn die nachfolgende Regel der Norm beachtet wird, sind gesonderte Berechnungsmodalitäten für Nutzungseinheiten überflüssig!

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Änderungen gegenüber DIN 1988‐3:1988‐12

f) differenzierte Berechnung der Ringleitungenin der Stockwerksverteilung von Nutzungseinheiten; 

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Normative Anforderungen

5.7 Besonderheiten bei Ringleitungen in der Stockwerksverteilung von Nutzungseinheiten

Für eine gleichmäßige hygienische Durchströmung der Ringleitung wird empfohlen, eine Ringnennweite zu wählen. 

Der Druckbedarf ΔpRing ist für eine gleichzeitige Entnahme an den beiden größten Entnahmearmaturen im Ring differenziert zu berechnen und bei der Ermittlung der verfügbaren Druckdifferenz für die Rohrreibung … zu berücksichtigen: (Dabei dürfen die Fließgeschwindigkeiten … nicht überschritten werden. 

ANMERKUNG Ein geeignetes Verfahren für die differenzierte Berechnung ist in [2] enthalten. 

[2] Cross, H.: Analysis of flow in networks of conduits or conductors. University of Illinois Bull.‐No. 286, 1986, zitiert in Brix, J., Heyd, H., Gerlach, E.: Die Wasserversorgung. München: Oldenburg, 1963 

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Ringleitungsberechnungen unter Berücksichtigung der Gleichzeitigkeit

???

Spöler, Thomas ‐ Entwicklung eines Berechnungsverfahrens zur Dimensionierung von vermaschten Trinkwassernetzen in Gebäuden unter Berücksichtigung der Gleichzeitigkeit der Entnahme. Fachhochschule Münster 2015

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Ringleitungsberechnungen nach Spöler‐Cross

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Ringleitungsberechnungen nach Spöler‐Cross

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Zwischenfazit

Für die allgemeingültige Anwendung des Cross‐Verfahrens auf ausgedehntere Ringleitungsstrukturen und sogenannte vermaschte Netze in der Trinkwasserinstallation, muss eine Modifikation vorgenommen werden, damit die Gleichzeitigkeit der Entnahme gemäß DIN 1988‐300 bei der Dimensionierung von Ringleitungen berücksichtigt werden kann.

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Zirkulation

g) modifizierte Berechnung der Zirkulationssysteme mit dem Ziel, die hygienischen Anforderungen bei minimalem anlagentechnischem und energetischem Aufwand zu realisieren; 

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Beimischverfahren

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Beimischgrad = 0 / 0,5 / 1,0: Horizontale Verteilung

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Beimischgrad = 0,0 – 1,0 : Vertikale Verteilung

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Beimischgrad = 1,0: Simulation 

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Beimischgrad = 0,0: Vertikale Verteilung

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Beimischgrad = 0,0: Simulation 

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Zwischenfazit

Bei horizontalen oder auch bei vertikalen Erschließungskonzepten, bei der die Zirkulation über die Stockwerksleitungen führt, bleibt ein Beimischgrad > 0 ohne signifikante Effekte auf die Verteilung der Volumenströme im Zirkulationssystem.

Zur Sicherstellung einer einwandfreien Funktion größerer Zirkulationssysteme bei Verwendung von Thermostatventilen mit Werkseinstellung ist die Durchführung einer Simulationsrechnung mit einem variablen Beimischgrad zwingend erforderlich.

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DIN 1988‐200, 3.6

Bei bestimmungsgemäßem Betrieb darf maximal 30 s nach dem vollen Öffnen einer Entnahmestelle die Temperatur des Trinkwassers kalt 25 °C nicht übersteigen und die Temperatur des Trinkwassers warm muss mindestens 55 °C erreichen.

Betriebstemperaturen: 30‐Sekunden‐Regel

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Überwärmtes Kaltwasser in den Stockwerks‐/Einzelzuzleitungen

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Umgebungstemperaturen / thermische Entkopplung

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Berechnete Temperatur‐Zapfprofile / Nachweis der 30‐Sekunden‐Regel

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PWH‐Temperatur‐Zapfprofil bei funktionierender Zirkulation

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Berechnete Temperatur‐Zapfprofile / Nachweis der Komfortklasse 

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DIN 1988‐300, 5.2.1 Berechnungsdurchfluss 

Grundsätzlich sind für die Bemessung der Rohrdurchmesser die Angaben der Hersteller über die Berechnungsdurchflüsse und die Mindestfließdrücke … der Entnahmearmaturen zu berücksichtigen. 

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Zwischenfazit

Der Nachweis der 30‐Sekunden‐Regel und der Komfortklassen nach VDI 6003  bereits in der Planungsphase ist verlässlich nur möglich, wenn Herstellerdaten(Mindestfließdruck und Berechnungsvolumenstrom) für die verwendeten Entnahmearmaturen zur Verfügung stehen.   

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Fazit

DIN 1988‐300Was hat sich bewährt?

Der Wasserinhalt vergleichbarer Trinkwasserinstallationen hat sich mit Einführung der Bemessungsregeln der DIN 1988‐300 vergrößert und nicht verringert.

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Herzlichen Dank für Ihre Aufmerksamkeit