Die fertige DIN

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1 F A C H B E I T R A G Peter Reichert* Die fertige DIN Grundlagen zur Dimensionierung von Trinkwasserinstallationen Anfang Mai 2012 wurden die beiden letzten Teile (-200 und -300) der DIN 1988 veröffentlicht. Damit sind alle nationalen Ergänzungsnormen zur DIN EN 806 fertiggestellt. Die im folgenden Beitrag dargestellte DIN beschreibt die für Deutschland anzuwendenden Berechnungsgänge zur Dimensionierung von Trinkwasserinstallationen: Die DIN Ermittlung der Rohrdurchmesser mit Ausgabedatum Mai 2012 beschreibt die künftig anzuwendenden Berechnungsgrundlagen zur Dimensionierung von Trinkwasserinstallationen. Sie ist die nationale Ergänzungsnorm zur DIN EN 806-3, die aufgrund ihrer zu geringen Normungstiefe für die deutschen Anwenderkreise weitergehende Regelungen erforderlich machte. Als Europäischer Mindeststandard ist die Dimensionierung von Trinkwasserinstallationen in DIN EN 806-3: Berechnung der Rohrinnendurchmesser Vereinfachtes Verfahren geregelt. DIN EN beschreibt ein vereinfachtes Dimensionierungsverfahren, welches ausschließlich für Normalinstallationen verwendet werden darf. Es handelt sich hierbei um ein Belastungswertverfahren, bei dem die Rohrdurchmesser in Abhängigkeit der Anzahl installierter Entnahme- stellen und Sanitärapparate über Tabellen ermittelt Die tatsächlichen Druckverhältnisse vor Ort und weitere wichtige Parameter, wie zum Beispiel die geodätische Höhe, Druckverlust in Appara- Entnahmearmaturen, werden hierbei nicht berücksichtigt. Auch die Bemessung von Zirkulationssystemen ist in DIN EN nicht beschrieben. Insofern ist die Anwendung dieses Berechnungsverfahrens im Einzelfall sorgfältig zu prüfen und abzuwägen. Die DIN beschränkt ebenfalls den Anwendungsbereich der DIN EN Danach dürfen lediglich die Rohrdurchmesser für Kalt- und Warmwasserverbrauchsleitungen in Wohngebäuden mit bis zu 6 Wohnungen nach DIN EN bestimmt werden, sofern der Versorgungsdruck ausreicht und die Hygiene sichergestellt ist. Alle anderen Trinkwasserinstallationen müssen nach dem differenzierten Berechnungsverfahren dimensioniert * Peter Reichert, Leiter Produkt management Rohrleitungssysteme bei der Geberit Vertriebs GmbH, Theuerbachstraße 1, D Pfullendorf Fax ( ) peter.reichert@geberit.com Die DIN gilt in Verbindung mit den Reihen DIN 1988 und DIN EN 806 für Planung, Errichtung, Änderung, Instandhaltung und Betrieb von Trinkwasserinstallationen in Gebäuden und auf Grundstücken und dient zur Ermittlung der Rohrdurchmesser für Trink- und Warmwasserleitungen sowie zur Bestimmung der Bauteilgrößen (Zirkulationsleitungen, Pumpe, Drosselventile) für Zirkulationssysteme. Das Regelwerk zielt darauf ab, bei Spitzenbelastung des Systems die kleinstmöglichen Innendurchmesser zu ermöglichen und an allen Entnahmestellen sicherzustellen. Analog zur DIN ist das ermittelte Rohrreibungsdruckgefälle der Dimensionierungsparameter für alle Teilstrecken. Die wesentlichen Neuerungen der DIN sind: Anpassung der Berechnungs- und Spitzendurchflüsse an die heutigen Gegebenheiten Einführung von Nutzungseinheiten zur besseren Erfassung der Spitzenbelastungen am Strangende Berechnungsstartpunkt nach dem Wasserzähler Berücksichtigung herstellerspezifischer Daten Berücksichtigung der Temperaturabhängigkeit Modifiziertes Berechnungsverfahren für Zirkulationsanlagen Im Folgenden sind die Grundlagen zur Dimensionierung von Trinkwasserleitungen dargestellt. Das in DIN beschriebene Verfahren zur Dimensionierung von Zirkulationsleitungen ist eine Weiterentwicklung des differenzierten Verfahrens nach DVGW W553. Das Kurzverfahren und das vereinfachte Verfahren nach DVGW W553 lierten Ansatzes keine Anwendung mehr in DIN Diese vollzogene Weiterentwicklung des differenzierten Verfahrens nach DVGW W 553 besteht in der Ausschöpfung des sogenannten Beimischpotenzials in den Stromvereinigungspunkten. Während bei der Auslegung nach DVGW W553 von konstanten Strangkopftemperaturen ausgegangen wird, sind diese bei Ausnutzung des Beimischpotenzials unterschiedlich. Dabei werden die Temperaturen in der Sammelleitung vor den Stromvereinigungspunkten abgesenkt. Aus den Strängen wird dagegen wärmeres Wasser beigemischt, sodass die in Fließrichtung gesehen nächste Sammelleitungsteilstrecke in der Temperatur wieder angehoben wird. Diese Beimischung hat zur Folge, dass die Temperaturspreizungen zum Ende des Netzes hin größer und die Zirku - la tionsvolumenströme und Druckverluste entsprechend kleiner werden als bei der Aufteilung nach DVGW W553. Die Rohrdurchmesser aller Teilstrecken einer Trinkwasserinstallation werden im Grundsatz nach folgendem Schema ermittelt: 1. Berechnungsdurchflüsse der Entnahmearmaturen ermitteln 2. Summendurchflüsse ermitteln und den Teilstrecken zuordnen 3. Spitzendurchfluss aus dem Summendurchfluss ermitteln 4. Verfügbares Rohrreibungsdruckgefälle für alle Fließwege berechnen 5. Rohrdurchmesser für den ungünstigsten Fließweg bestimmen 6. Verfügbares Rohrreibungsdruckgefälle und Rohrdurchmesser für den nächsten ungünstigen Fließweg bestimmen 7. Schritt 6 wiederholen, bis alle Teilstrecken bemessen sind 28 SANITÄRJOURNAL

2 Abbildung 1: Graphische Darstellung der Spitzenvolumenstromkurven ist der Entnahmearmaturen- tauglichkeit einer Entnahmearmatur zu gewährleisten, muss unmittelbar vor der Ar- p minfl zur Verfügung stehen. Er korrespondiert mit dem Min- an der hydraulisch ungünstigsten Stelle bei Belastung mit garantiert sein muss. Der dem Rechengang zugrunde gelegte Berechnungsdurch- gung der oberen und unteren Fließbedingungen den Min- oder einen Mittelwert an. Grundsätzlich sind hierbei die Angaben der Hersteller zu berücksichtigen. Diese müssen und den Berechnungsdurch- Wenn zum Zeitpunkt der Planung noch keine Festlegung auf die Fabrikate vorliegt, kann unter Beachtung der nachstehenden Erläuterungen mit Referenzwerten aus Tabelle 2 der DIN gerechnet Dabei ist Folgendes zu beachten: A: Nach der Auswahl der Armaturen liegen die tatsächlichen Werte unter den Richtwerten aus Tabelle 2. in Absprache mit dem Bauherrn nachträgliche Neubemessung mit den tatsächlichen Werten und Aufnahme der Auslegungs- das Raumbuch keine Nachberechnung mit Schaffung von Reserven B: Die tatsächlichen Werte liegen über den Richtwerten aus Tabelle 2. Neubemessung mit den tatsächlichen Werten. Nutzungsart a b c Wohngebäude, Einrichtung für Betreutes Wohnen, Seniorenheim 1,48 0,19 0,94 Bettenhaus im Krankenhaus 0,75 0,44 0,18 Hotel 0,70 0,48 0,13 Schule, Verwaltungsgebäude 0,91 0,31 0,38 1,40 0,14 0,92 durch Addition der Berech- Am Ende eines Fließweges beginnend werden entgegen der Fließrichtung in Richtung Berechnungsstartpunkt die einzelnen Berechnungsdurch- jeweiligen Teilstrecken zugeordnet. Eine Teilstrecke beginnt, in Fließrichtung gesehen, mit dem Formstück, an dem sich der Summendurch- der Rohrdurchmesser ändert. für den Kalt- und Warmwasserweg separat zu bestimmen, an der Abzweigstelle vor dem Trinkwassererwärmer addieren sich die beiden und Warmwasserweg. Im Grundsatz sind alle Berech- nahmestellen und Sanitärapparaten zu erfassen. Wasserentnahmen mit einer Dauer > 15 Minuten werden als Sie gehen nicht in die rechnerische Ermittlung von Sum- erverbrauchern werden zum ren Entnahmestellen addiert. Innerhalb einer Nutzungseinheit greift jedoch eine Ausnahme von dieser Regel, die im Folgenden erläutert wird. den die Rohrleitungen dimensioniert Der Spitzen- rücksichtigung der nutzungs - abhängigen Gleichzeitigkeit der Wasserentnahme den nach folgender Gleichung bestimmt. Für die Konstanten a, b, c, gilt Tabelle 1. Die Abbildungen 2 und 3 Hugo Feurich, Lars Kühl SANITÄR-TECHNIK 10., erweiterte Auflage 2011, 2033 Seiten in 2 Bänden, ca Abbildungen und ca. 500 Tabellen 148,00 zzgl. Versandspesen Mit der 10. Auflage erfolgt ei ne grundlegende Moderni sie rung und Neugestaltung des zweiteiligen Werks. Ausgehend von dem jetzt umstrukturierten und ergänzten Abschnitt 7 Warm - wasserbereitung sollen die ver bleibenden Abschnitte ebenfalls aktualisiert, ergänzt und modernisiert, aber auch im Sinne eines praxisorientierten Nach - schlagewerks kompakt aufbereitet Das Wesen des Werks als Kompendium der Sa - nitärbranche soll damit beibehalten und der Weg in die Zu - kunft multimedialer Wissens - vermittlung erfolgreich be - schritten Zu beziehen durch: Paentzer Druck + Verlag-Service GmbH Buch- und Zeitschriftendienst Postfach 253 D Winnenden Fon ( ) Fax ( ) info@paentzer-buchservice.de SANITÄRJOURNAL

3 FACHBEITRAG Abbildung 2: Nutzungsart Wohngebäude Abbildung 3: Nutzungsart Schule Veränderungen bei der Bewer- Einführung von Nutzungseinheiten Die Senkung der Spitzenvolumenstromkurven führt tendenziell zu kleineren Rohrdurchmessern in den Hausanschluss- und Verteilleitungen. Aus den Abbildungen 2 und 3 ist ersichtlich, dass sich bei geringen Volumenströmen kaum Änderungen ergeben, so dass in den endsträngigen Anlagenteilen (Stockwerksinstallation) ein neuer Gleichzeitigkeitsansatz gefunden werden musste. Deshalb wurden sog. Nutzungseinheiten (NE) heit ist ein Raum mit Entnahmestellen oder Sanitärapparaten mit wohnungsähnlicher Nutzung. Die Nutzung ist dadurch charakterisiert, dass maximal zwei Entnahmestellen gleichzeitig geöffnet sind. Beispiele für Nutzungseinheiten sind: Bad im Wohnungsbau Küche Hausarbeitsraum Hotelbad Bad in Altenheim oder in Bettenhaus Innerhalb einer Nutzungseinheit gilt für die Ermittlung des de Ausnahme: Innerhalb einer Nutzungseinheit wird ein zweites Waschbecken, eine Duschwanne zusätzlich zur Badewanne, ein Bidet und Urinal bei der Ermittlung des Summendurchflusses nicht berücksichtigt. Nutzungseinheit Beispiel 1 Für die Spitzenvolumenstromermittlung gilt bei Nutz ungseinheiten: Der Spitzenvolumenstrom innerhalb einer Nutzungseinheit wird durch die Aufsummierung der beiden größten Einzelberechnungsdurchflüsse bestimmt. Werden an eine Teilstrecke zwei oder mehrere Nutzungseinheiten angeschlossen, addieren sich die Spitzendurchflüsse der beiden Nutzungseinheiten, sofern der sich damit ergebende Spitzendurchfluss kleiner ist als der nach Gleichung Nutzungsart berechnete. Die nachstehenden Beispiele zeigen die Systematik dieser Ausnahmeregeln auf: Beispiel 1 1 und wird in den Rechengang eingesetzt. Badezimmer mit WC, Bidet, 2 Waschtischen, einer Dusche und einer Badewanne 30 SANITÄRJOURNAL

4 Stockwerksleitung PWC Eine Nutzungseinheit Nutzungseinheit Beispiel 2 Beispiel 2 Badezimmer mit WC, Waschtisch, Dusche und Badewanne (Nutzungseinheit NE 1) Küche mit Küchenspüle (Nutzungseinheit NE 2) Gemeinsame Stockwerksleitung PWC Nutzungsart Wohngebäude 1 ist kleiner als die Addition der Spitzen- den Rechengang eingesetzt. 2 ist kleiner als die Addition der Spitzen- den Rechengang eingesetzt. Keine Kompromisse bei Qualität und Sicherheit. SANCO Installationsrohre bestehen aus hochwertigem Kupfer mit einem Reinheitsgrad von mindestens 99,9 %. Ihre Herstellung erfolgt nach einem patentierten Verfahren, das die Rohre extrem sicher, beständig und damit langlebig macht. Sie sind gasdicht, sauerstoffdiffusionsdicht, UV-beständig und kompatibel mit Fittings verschiedenster Hersteller. Nahtlos gezogen und permanent zertifi ziert steht SANCO für gleichbleibend hohe Qualität und ein zusätzliches Plus an Sicherheit.

5 FACHBEITRAG Ermittlung des verfüg baren Druckgefälles Für jeden Fließweg (Strömungsweg vom Berechnungsstartpunkt bis zur Entnahmearmatur) in einer Trinkwasser instal - lation muss das verfügbare Rohrreibungsdruckgefälle R V in hpa/m ermittelt Das Rohrreibungsdruckgefälle R v [hpa/m] ist als Orientierungswert zu verstehen, mit dem die Rohrdurchmesser bestimmt Geändert haben sich der Berechnungsstartpunkt sowie die differenziertere Betrachtung weiterer Druckverluste. Der Startpunkt der Berechnung liegt nun hinter dem Wasserzähler und wird als Fließdruck p minwz bezeichnet. Der Wasserversorger ist aufgefordert, auf Anfrage den Fließdruck nach dem Wasserzähler anzugeben. Wenn das WVU lediglich den Mindestversorgungsdruck in der Versorgungsleitung SPLN (p minv ) angibt oder über die Hausanschlussleitung keine hydraulisch relevanten Daten verfügbar sind, werden pauschal angesetzt: Druckverlust der Hausanschlussleitung p HAL Druckverlust im Hauswasserzähler p WZ Ist der Einbau eines Druckminderers vorgesehen, soll überprüft werden, ob der für die Berechnung angesetzte Versorgungsdruck dauerhaft gewährleistet ist. Ist dies sichergestellt, gilt als Startpunkt der Dimensionierung der als Sollwert eingestellte Ausgangsdruck des Druckminderers. Wenn in Zeiten zu geringen Versorgungsdruckes ein Druckminderer nicht notwendig ist, ist der Einzelwiderstand des geöffneten Druckminderers als Apparatewiderstand zu berücksichtigen. Bei den Druckverlusten aller im Fließweg eingebauten Ap- Ap ) sind grundsätzlich die Herstellerangaben zu berücksichtigen. Aus den für einen Betriebspunkt angegebenen Werten sind die tatsächlichen Druckverluste rechnerisch zu ermitteln. Dies gilt sowohl für die Druckverluste in Filtern, Enthärtungs- und Dosieranlagen als auch für Gruppen-Trinkwassererwärmer. Separat betrachtet werden hierbei auch die Druckver- RV ), weil sich diese Druckverluste aufgrund der unter- schen Ansprechdrücke nicht über einen Widerstandsbeiwert erfassen lassen. Für alle anderen Einzelwiderstände aus Form- und Verbindungsstücken ist in die Gleichung für das verfügbare Druckgefälle ein prozentualer Wert a einzusetzen. Als Erfahrungswert für Wohngebäude doch lediglich eine Hilfsgröße zur Bestimmung des RV. Nach Festlegung der Rohrdurchmesser und Berechnung der Druckverluste aus Rohrreibung und Einzelwiderständen muss später überprüft werden, ob die getroffene Annahme des prozentualen Wertes a zutreffend war. Gegebenenfalls ist ein zweiter Rechengang mit geänderten Rohrdurchmessern erforderlich. Bestimmung der Rohrdurchmesser Zunächst wird für jede Teilstrecke des hydraulisch ungünstigsten Fließweges unter Berücksichtigung des rechnerischen durchmesser gewählt, dessen Rohrreibungsdruckgefälle möglichst nahe am zuvor ermittelten Wert Rv liegt. Dabei dürfen die maximalen rechnerischen Fließgeschwindigkeiten und die verfügbare Druckdifferenz für Rohrreibung und Einzelwiderstände nicht überschritten Bei der Dimensionierung hat die max. zulässige Fließgeschwindigkeit lediglich eine Begrenzungsfunktion, sie ist nicht der Dimensionierungsparameter. In der Hausanschlussleitung darf sie Verbrauchsleitungen kann sie in Abhängigkeit von Dauerverbrauchern und Widerstandsbeiwerten von Absperrarmaturen bis zu 5 m/s betragen. Bei der Dimensionierung der hydraulisch günstigeren Fließwege sind die Druckverluste der bereits bemessenen Teilstrecken zu berücksichtigen. Bei der Auswahl der Rohrdurchmesser wird Wassertemperatur auf den Rohrreibungsdruckverlust berücksichtigt. Bei erwärmtem Trinkwasser ergeben sich aufgrund der geringeren Dichte und der geringeren kinematischen Viskosität niedrigere Rohrreibungsdruckverluste als bei kaltem Trinkwasser. Die Rohrhersteller müssen künftig also Druckverlusttabellen für Kaltwasserleitungen (10 C) und Warmwasserleitungen (60 C) zur Verfügung stellen. Produktneutrale Ausschreibung Nach DIN müssen im Grundsatz alle Druckverlust - Für produktneutrale Berechnungen als Grundlage für produktneutrale Ausschreibungen können die Rohrinnendurchmesser nach DIN , Anhang A, Tabelle A.1 in Verbindung mit den Widerstandsbeiwerten nach DIN , Anhang A, Tabellen A.2. A.5 verwendet Beim Einsatz von Gruppen- Trinkwassererwärmern können zudem die Referenzwerte für Druckverluste nach DIN , Tabelle 4, verwendet Mit diesen Referenzwerten wird ein Dimensionierungsergebnis erzielt, welches mit hinreichender Genauigkeit für alle Rohrleitungssysteme im Ausschreibungsprozess anwendbar ist. Nach der Vergabe muss jedoch im Zuge der Montageplanung mit dem tatsächlich zum Einsatz kommenden Rohrleitungssystem und ggf. mit dem tatsächlich zum Einsatz kommenden Gruppen-Trinkwassererwärmer nachgerechnet Fazit und Status quo Als Weiterentwicklung der schon bei der DIN zugrunde gelegten wissen- die DIN die neuesten Erkenntnisse. Nachdem die Reihe der DIN EN 806 nun vollständig vorliegt und auch die nationalen Ergänzungsnormen der Reihe 1988 in den Teilen 100 bis 600 fertiggestellt sind, sind die alten Teile 1-8 ausser Kraft gesetzt. Wie schnell die DIN Eingang in die Status einer allgemein anerkannten Regel der Technik erlangt, hängt unter anderem von der Verfügbarkeit der Kenndaten der Hersteller ab. Zurzeit arbeiten diese mit Hochdruck an der Erstellung dieser Datensätze sowie deren Integrationsfähigkeit in die entsprechenden Planungsprogramme. Hierzu enthält die DIN den Vorschlag, den Datenaustausch gemäß VDI 3805 zu regeln. Die Tiefe des in der DIN vorgeschriebenen Berechnungsverfahrens hat zur Folge, dass nun wesentlich mehr Daten für die Dimensionierung benötigt Daraus resultiert wiederum die Notwendigkeit, neue Softwareprogramme zu entwickeln, deren Logik den Vorgaben der DIN folgt. 32 SANITÄRJOURNAL