Im Beispielfall liefert eine Rohrnetzberechnung mit den Referenzwerten der Norm (Berechnungsdurchflüsse für Entnahmearmaturen) in der markierten Stockwerks-Verteilungsleitung die Nennweite DN 25. Wird der Spitzendurchfluss zur Dimensionierung der Leitungen unter Verwendung der Herstellerdaten für die tatsächlich verwendeten Entnahmearmaturen berechnet, ergibt sich in der betreffenden Teilstrecke die Nennweite DN 20 (Bild 5) [11]. Der „prägende“ Durchfluss von 0,20 l/s führt zwar in einer Leitung DN 25 zu einer vollturbulenten Strömung mit Reynoldszahlen von Re ≈ 10.000 (Bild 7). Eine Verringerung der Nennweite auf DN 20 würde aber bei gleichem Durchfluss die Reynoldszahl um 30 Prozent auf Re ≈ 13.000 erhöhen und damit auch die regelmäßig an der Rohrwandung angreifenden Scherkräfte (Bild 5).
In Ringleitungen, die an einen Strömungsteiler angeschlossen sind, ist es aus trinkwasserhygienischen Gründen wünschenswert, dass auch die Induktionsvolumenströme, verursacht durch eine „prägende“ Teillast (0,20 l/s), durch Kalt- oder Warmwasserzirkulation oder auch durch Spülvorgänge zur Aufrechterhaltung des bestimmungsgemäßen Betriebs zu turbulenten Strömungen führen (Bild 6 und Bild 8). Zur Sicherstellung einer einwandfreien Funktion wird empfohlen, die hydraulischen Berechnungen mit der Berechnungssoftware Dendrit Studio vorzunehmen. Da Strömungsteiler-Installationen auch mit anderen im Markt eingeführten Berechnungsprogrammen verplant werden, wird vom Hersteller ein externes Berechnungstool zur partiellen Überprüfung von Strömungszuständen in Strömungsteiler-Ringleitungen zur Verfügung gestellt. Mit diesem Tool können die für erforderlich gehaltenen Simulationsrechnungen – jeweils für einen Strömungsteiler – beispielsweise die Druckverluste und Turbulenzgrade bei unterschiedlichen Volumenströmen, die Zeiten für einen vollständigen Wasserwechsel im Ring oder auch die Temperaturverhältnisse bei einer Warm- oder Kaltwasserzirkulation auf einfachem Wege berechnet werden. Das Berechnungstool dient bestimmungsgemäß ausschließlich der Überprüfung und nicht der Dimensionierung von Strömungsteiler-Installationen!
Sind der Volumenstrom in der Verteilungsleitung, die Armaturenkennlinie des Strömungsteilers und die Geometrie der Ringleitung bekannt, kann der Induktionsvolumenstrom und die Reynoldszahl durch Rechnung ermittelt werden (Bild 8). Da sich die Spülströme zur Aufrechterhaltung des bestimmungsgemäßen Betriebs (10 l/min = 0,167 l/s) in der gleichen Größenordnung befinden wie die „prägende“ Teillast (0,20 l/s) ist auch hier Turbulenz in aller Regel zu erwarten. Zur Sicherstellung turbulenter Strömung muss in Ausnahmefällen die Geometrie der Ringleitung (Länge und/oder Nennweite) verändert werden. Zirkulationen zur Temperaturhaltung in Kalt- oder Warmwassersystemen benötigen höhere Volumenströme, die immer zu turbulenten Strömungen in den angeschlossenen Ringleitungen führen.
Fazit
Bedingt durch den konstruktiven Aufbau der Rohrnetze und durch die heute übliche Rohrnetzberechnung mit Referenzwerten für die Berechnungsdurchflüsse von Entnahmearmaturen ergeben sich in der Realität häufig überdimensionierte Leitungssysteme, an die auch noch durchflussreduzierte Entnahmearmaturen angeschlossen werden. Das führt im laufenden Betrieb zu Strömungen mit geringen Fließgeschwindigkeiten und niedrigen Reynoldszahlen und damit aus trinkwasserhygienischer Sicht prinzipiell zu ungünstigen Betriebsbedingungen. Werden bei der Konstruktion und Berechnung eines Rohrnetzes hingegen neben der Sicherstellung der Bedarfsdeckung die vorgenannten trinkwasserhygienischen Zielsetzungen gleichwertig berücksichtigt, kann der Wasserinhalt der Trinkwasserinstallation insgesamt und auch der Wasserinhalt in den jeweiligen Fließwegen reduziert werden. Neben ökonomischen Vorteilen wird so auch der Wasserwechsel forciert. In sogenannten „schlanken“ Trinkwasserinstallationen mit möglichst geringen Innendurchmessern erhöhen sich in allen Betriebszuständen, auch bei Teillast, die regelmäßig an den Rohrwandungen angreifenden Scherkräfte. Bei der prägenden Teillast (0,20 l/s) liegen die Reynoldszahlen in solchen Installationen mindestens um ca. 30 Prozent höher.
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