Zum Inhalt springen
Umwelttechnik, Abwasser, Trinkwasser, Wasserkraft

Die Wasserverteilungssysteme

Wasserverteilung, Wasserverteilungssysteme

Wasserverteilungssysteme tragen in entscheidender Form dazu bei, dass die benötigte Menge an Trink- und Brauchwasser in bester Qualität bereitgestellt werden kann. In diesem Zusammenhang kommt es natürlich in erster Linie auch auf den richtigen (Wasser-)Druck an, da nur dadurch für eine erstklassige Qualität Sorge getragen werden kann. (Anderenfalls bestünde das Risiko der Keimbildung aufgrund zu geringer Fliessgeschwindigkeiten und somit zu hoher Verweildauer des Wassers in den Leitungen.)

Vor dem Hintergrund der Sicherung einer optimalen Versorgung der Region mit Löschwasser wird der Druck in den öffentlichen Wasserverteilungssystemen stets entsprechend angepasst. Deshalb beträgt der dort zur Verfügung stehende Druck in der Regel etwa sechs bar.

Außerdem sind in Wasserverteilungssystemen Installationen zur Speicherung des Wassers wie auch zur Steigerung des (Wasser-)Druckes angebracht; ebenso wenig dürfen auch die Geräte zur Mengenmessung (zum Beispiel Druckmessgeräte) fehlen. Entnahmeventile und Hydranten zur Gewährleistung einer optimalen Verteilung des kostbaren Gutes gehören gleichermaßen dazu.

Speicherung

Ein kontinuierlicher Verbrauch an Brauch- und Trinkwasser ist die Grundlage für einen ausreichenden Wasserfluss in den vorhandenen Wasserverteilungssystemen. Mancherorts jedoch ist ein zum Teil rapider Bevölkerungsschwund zu verzeichnen, sodass durch den damit einhergehenden geringeren Wasserverbrauch das zur Verfügung stehende Nass weitaus länger im Leitungssystem verbleibt.

Umgehende Gegenmaßnahmen, um beispielsweise der Entstehung von Keimen und Bakterien oder der Bildung von Rostwasser entgegen zu wirken, sind aus diesen Gründen also unerlässlich. Schließlich ist es das erklärte Ziel, für eine bestmögliche Qualität des Trink- und Brauchwassers Sorge zu tragen. Wassertürme können zwar im Gegensatz zu anderen Einrichtungen zur Wasserspeicherung weitaus weniger Wasser fassen, jedoch gewährleisten diese stets einen optimalen Druck im gesamten Leitungsnetz.

Die Speicherung von Wasser ist darüber hinaus auch in künstlich angelegten Speichern möglich. Dieses können beispielsweise Tiefbehälter, Stauseen oder auch Wassertürme sein. Außerdem sind in dieser Hinsicht selbstverständlich auch die natürlichen Reservoirs zur Wasserspeicherung erwähnenswert wie zum Beispiel Flüsse, Seen oder das Grundwasser.

natürliche Speicher

Als natürliche Wasserspeicher werden oberirdische Flüsse und Seen sowie auch die Weltmeere bezeichnet. Bei den Ozeanen bzw. in Bezug auf das Meerwasser ist allerdings zunächst eine Entsalzung des Wassers erforderlich. Eine weitere Form des natürlichen Wasserspeichers ist das Grundwasser.


Stauseen

Bei Stauseen als so genannte Wasserspeicher handelt es sich einerseits um künstlich angelegte Wasserbecken bzw. Seen, welche sich an Talsperren oder Staudämmen bilden. Andererseits können Stauseen jedoch auch auf natürliche Art entstehen. Dieses ist unter anderem im Bereich von Gletscherzungen oder hinter Bergstürzen der Fall. Ein Stausee unterbricht das Weiterfließen von Bächen, Flüssen etc.; so lange, bis das so angesammelte Wasser entweder überläuft oder von Menschenhand abgelassen werden muss. Künstliche wie auch natürliche Stauseen dienen übrigens nicht nur dem Schutz vor Hochwasser, sondern in erster Linie der Gewinnung von Brauch- und Trinkwasser.

Tiefbehälter

Um eine optimale Versorgung der Bevölkerung mit Trinkwasser aus Tiefbehältern zu gewährleisten, ist zunächst ein Hochpumpen des hierin enthaltenen Wassers erforderlich. Denn zu berücksichtigen ist diesbezüglich, dass der Wasserspiegel in einem Tiefbehälter niedriger ist und demzufolge auch der Druck angehoben werden muss. Aufgrund der Tatsache, dass sie unter anderem auch mögliche Verbrauchsschwankungen ausgleichen, können Tiefbehälter auch als Saugbehälter bezeichnet werden.

Hochbehälter

Im Hinblick auf Opens internal link in current windowWasserverteilungssysteme sind Hochbehälter zur Speicherung des Wassers von grundlegender Relevanz. Bei Hochbehältern verhält es sich so, dass diese in bestimmten Höhen aufgestellt sind und dadurch den jeweils benötigten Wasserdruck aufweisen können. Dabei spielt sicherlich auch die Beschaffenheit der Region selbst eine große Rolle, denn beispielsweise in gebirgigem Gelände sollten Hochbehälter in so genannten geodätischen Höhen angeordnet werden. Dadurch kann ein optimaler Versorgungsdruck gewährleistet werden. Das Prinzip der Hochbehälter basiert ganz einfach darauf, dass der darin vorhandene Wasserspiegel höher angelegt ist als das jeweils zu versorgende Gebiet.

Hochbehälter dienen unter anderem auch der Wasserspeicherung für Feuerlöschzwecke, sie werden darüber hinaus auch für die Notversorgung oder als so genannte Unterbrechbehälter (zum Beispiel im Hinblick auf die Funktionalität von Fernleitungen etc.) verwendet. In erster Linie jedoch werden sie zur Beibehaltung des optimalen Wasserdrucks in den Versorgungssystemen eingesetzt.

Löschwasserspeicher

Für den Fall, dass in bestimmten Regionen keine örtliche Wasserversorgung gegeben ist und dementsprechend die Wasserressourcen nicht ausreichen (zum Beispiel in bestimmten Notfallsituationen), bieten sich so genannte Löschwasserspeicher geradezu an. Hierbei ist in der Regel nicht einmal eine vorherige Aufbereitung erforderlich, da das in einem Löschwasserspeicher enthaltene Wasser nahezu ausschließlich zum Löschen, nicht aber für die Verwendung als Trinkwasser genutzt wird.

Erdhochbehälter

Die bekanntlich in wirtschaftlicher Hinsicht wohl effizienteste Lösung ist der Erdhochbehälter. Hierbei handelt es sich um Hochbehälter, welche zum größten Teil unterhalb der Erdoberfläche angelegt sind. Die Opens internal link in current windowSpeicherung bzw. auch die Weiterleitung des darin enthaltenen Wassers funktioniert nach demselben Prinzip, wie dies beim klassischen Hochbehälter der Fall ist.

Wasserturm

Ein Wasserturm wird zur Trink- und Brauchwasserspeicherung verwendet. Ähnlich wie beim Hochbehälter sorgt die erhöhte Position des integrierten Speicherbeckens für eine gleichmäßige Druckverteilung im gesamten Wasserversorgungsnetz. Ein Wasserturm kann entweder aus Stahl, aus Beton oder auch aus Backstein bestehen.

Drucksteigerung

Ist bei der Förderung bzw. bei der Weiterleitung von Wasser der vorhandene Druck zu gering, so können sich Keime und Bakterien bilden; die Qualität des Wassers kann aufgrund dessen also in hohem Maße beeinträchtigt werden. Dieses betrifft übrigens sowohl den industriellen Bereich als auch den privaten Gebrauch. Eine Drucksteigerung ist somit unerlässlich, denn diese trägt zu einer starken Verbesserung der Förderqualität in den Versorgungssystemen bei.

Pumpen zur Drucksteigerung, Besonderheiten

So genannte Booster-Pumpen werden in der Regel zum Zwecke der Drucksteigerung innerhalb eines Rohrnetzes eingesetzt. Ähnlich wie klassische Kreiselpumpen dienen auch sie zudem der Förderung von Wasser. Natürlich erhöhen jeweils parallel geschaltete Pumpen (gleich welcher Art) den Druck um ein Vielfaches – und somit natürlich auch die Fördermenge des Wassers. In dieser Hinsicht sollte aber berücksichtigt werden, dass nach Möglichkeit so genannte Windkessel eingesetzt werden. Hiermit können beispielsweise Druckstöße im Verteilernetz effektiv vermieden werden. Bei Windkesseln handelt es sich um in sich geschlossene Behältnisse, welche aufgrund eines darin vorhandenen Luftvolumens in der Lage sind, mögliche Druckstöße „abzufedern“.

Pumpen, die der Drucksteigerung dienlich sein sollen, bestehen in der heutigen Zeit nahezu ausschließlich aus Stahl, Kunststoff, Faserbeton oder Gusseisen. Ganz im Gegensatz zur althergebrachten Handhabe gehört der Einsatz von Bleirohren mittlerweile der Vergangenheit an. Zwar muss auf der einen Seite Wert auf eine größtmögliche Drucksteigerung gelegt werden, jedoch besteht hierbei die Gefahr, dass demzufolge gewisse Druckverluste zu verzeichnen sind. Ergo sollte die Geschwindigkeit des Drucks nicht zu hoch angesetzt sein. Andererseits darf sie auch nicht zu gering sein, da ansonsten mit einer Keimbildung oder mit Geschmacksbeeinträchtigungen zu rechnen sein könnte.

Die Änderung der Drehzahl bei den verschiedenen Pumpen zur Drucksteigerung kann übrigens sehr effektiv sein; gleichermaßen ist freilich auch das Vorhandensein so genannter Druckbegrenzer, Rückschlagklappen, Rückflussverhinderer und Druckmessgeräte von relevanter Bedeutung.

technische Lösungen zur Vermeidung von Druckstößen

Aufgrund der Tatsache, dass Druckstöße insbesondere auch in Trinkwassersystemen ein weit verbreitetes, häufig auftretendes Problem sind, ist rascher Handlungsbedarf gefragt. Technische Lösungen zur Vermeidung von Druckstößen sind unabdingbar, denn die mit den Druckstößen oftmals einhergehenden Geräuschbelästigungen oder der starke Druckanstieg wirken sich in äußerst negativer Weise aus; erst recht natürlich dann, wenn die Druckspitzen der Pumpen in nicht mehr vertretbare Bereiche gehen. Auch mit zum Teil gravierenden Beschädigungen muss im Fall unkontrolliert auftretender Druckstöße natürlich gerechnet werden. Das oberste Prinzip ist in diesem Zusammenhang also die unbedingte Vermeidung von Druckstößen. Dieses geschieht am besten durch den Einsatz von Energiespeichern, um dadurch die Umwandlung von Bewegungsenergie (des Wassers) in so genannte Verformungsenergien zu vermeiden.

Sicher ist jedoch, dass Druckstöße nahezu ausschließlich im Falle rascher Veränderungen hinsichtlich der jeweils gegebenen Wasser-Strömungsgeschwindigkeiten oder aber infolge eines Pumpenausfalls auftreten können. Kompressor- oder Windkessel nehmen allerdings nach einem Pumpenausfall den Überschuss an Energie auf und geben sie an den Ausgängen – jeweils gleichmäßig verteilt – wieder ab. Diesbezüglich sei jedoch gesagt, dass Windkessel eher für Leitungen geringeren Volumens geeignet sind, Kompressorkessel hingegen für Systeme größeren Umfangs die sinnvolleren Einrichtungen sind. Aspekte, die vor dem Hintergrund der Vermeidung von Druckstößen ebenfalls berücksichtigt werden müssen, sind der kontinuierliche Wasseraustausch und die regelmäßige Überwachung des Füllstandes mithilfe entsprechender Messgeräte bzw. Einwegwasserschlösser.

Von relevanter Bedeutung kann diesbezüglich unter anderem auch die Installation spezieller Belüftungseinrichtungen sein; Nachsauganlagen leisten in dieser Hinsicht freilich ebenfalls sehr gute Dienste.

Druckerhöhungsanlagen

Unverzichtbarer Bestandteil von Wasserverteilungssystemen sind so genannte Druckerhöhungsanlagen, denn sie sollen dazu beitragen, den im Trink- und Löschwasserbereich vorhandenen Druck so anzuheben, dass sämtliche Etagen eines Gebäudes (zum Beispiel Hochhäuser) mit dem richtigen (Wasser-)Druck versorgt werden können. Nicht immer reicht der Druck des zuständigen Wasserwerkes aus, um die Leitungen bzw. auch die Hydranten entsprechend nutzbar zu machen. Druckerhöhungsanlagen werden übrigens ebenfalls zur Anhebung der Wasserförderhöhe in entsprechenden Verteilungssystemen verwendet.

Verteilungseinrichtungen

Verteilungseinrichtungen sind in den unterschiedlichsten baulichen bzw. industriellen Bereichen anzutreffen. Diesbezüglich kann sowohl von Strom-, Luft- oder Wasserverteilungseinrichtungen (sprich: Wärmeverteilungs- und Warmwasserleitungen) die Rede sein. Um diesbezüglich für einen stets gleichmäßigen Druck bzw. für eine kontinuierliche Funktionsfähigkeit Sorge zu tragen, ist es wichtig, in regelmäßigen Abständen Überprüfungen auf mögliche undichte Stellen, Ablagerungen und andere Auffälligkeiten durchzuführen.

Einrichtungen zur Messung

Damit in Wasserversorgungssystemen stets ein optimaler Druck gewährleistet werden kann, sind bestimmte Einrichtungen zur Messung von entscheidender Wichtigkeit. Unzureichende Druckverhältnisse können unter anderem ursächlich sein für Beschädigungen innerhalb des Rohrleitungssystems; darüber hinaus tragen sie nicht selten auch zu Versorgungsengpässen bei. Im Gegensatz dazu besteht bei einem eventuellen Überdruck ebenfalls das Risiko starker Beeinträchtigungen. So genannte Manometersensoren können bereits im Vorfeld dazu beitragen, kontinuierliche Messungen des (Leistungs-)Drucks durchzuführen und so nachhaltige Systembeeinträchtigungen zu verhindern. Nicht weniger relevant ist in dieser Hinsicht auch die Überwachung der jeweiligen Durchflussmenge. Entsprechende Messungen können beispielsweise mithilfe besonderer Ultraschalldurchflussmessgeräte erfolgen – sowohl in Wasserleitungssystemen als auch in offenen Gewässern.

Einrichtungen zur Entnahme

Saugschläuche oder Pumpen werden bei der Wasserentnahme aus Flüssen, Seen, Löschteichen, Bächen und anderen offenen Gewässern in der Regel verwendet. Die Wasserentnahme selbst erfolgt aus speziellen, offenen Wasserentnahmestellen. Auch so genannte Überflur-Hydranten stehen für eine Wasserentnahme zur Verfügung; ebenso wie eine Wasserstrahlpumpe oder spezielle Tauchpumpen. Letztere fördern das Wasser unter Zuhilfenahme eines elektrischen Motors.