PTB, Fachbereich Flüssigkeiten November 2015

Transkript

1 PTB, Fachbereich Flüssigkeiten November 215 Untersuchung von Wohnungswasserzählern bezüglich Messverhalten und Messstabilität während ihres Einbaus in kommunalen Versorgungsnetzen 1. Ausgangssituation Sowohl für Wasserversorger wie auch für ihre Kunden sind Informationen über das Verhalten eines Wasserzählers in Abhängigkeit von Bauart, Standzeit, Wasserverbrauch, Wasserqualität und Entnahmeverhalten von großem Interesse. Im Fokus steht dabei insbesondere die Messstabilität der eingebauten Geräte, deren Anzeige die Grundlage für die jeweils zu entrichtenden Gebühren bildet. Verallgemeinerungsfähige Aussagen hierzu erfordern meist sehr umfangreiche und damit kostspielige Untersuchungen, um die Ergebnisse auch statistisch belastbar zu gestalten. Messsicherheit für den Kunden wird u.a. dadurch erreicht, dass Wasserzähler in Deutschland der Eichpflicht unterliegen [1,2]. Die Eichfristen für Wasserzähler betragen derzeit 6 Jahre für Kalt- und 5 Jahre für Warmwasserzähler. Nach Ablauf dieser Frist muss jeder Zähler ausgebaut und durch einen neuen ersetzt werden. Der wirtschaftliche Gesamtaufwand hierfür ist enorm und belastet den Endverbraucher finanziell zusätzlich zu den Kosten für den eigentlichen Wasserverbrauch ebenso wie die Umwelt [3]. Eine Verlängerung der Eichfristen ist für einen Teil der installierten Wasserzähler zwar mittels spezieller Stichprobenverfahren möglich, erfordert jedoch aus heutiger Sicht eine kritische Hinterfragung. Messtechnische Prüfungen an Wasserzählern, die nach Ablauf der regulären Eichfrist aus den Versorgungsleitungen ausgebaut wurden, erfolgten letztmalig zwischen 1982 und 1986 auf der Grundlage der Technischen Richtlinie der W2 [4] der PTB, wobei mehr als 3. Wasserzähler durch staatlich anerkannte Prüfstellen einer Richtigkeitsprüfung unterzogen wurden. Entsprechend der Richtlinie betraf diese Erhebung allerdings nur Kaltwasser- Haushaltszähler. Zwischenzeitlich wurden nicht nur die Wasserzähler technisch weiterentwickelt, auch das Verbrauchsverhalten der Nutzer und die technischen Wohnungsausstattungen haben sich verändert. Ebenso stehen zahlreiche neue und effektive Untersuchungsmethoden für das Messverhalten der Zähler zur Verfügung. Andererseits wurde ein erheblicher Anteil der insgesamt in Deutschland im Netz befindlichen Zähler die Wohnungswasserzähler von diesen Untersuchungen nicht erfasst. Es ist davon auszugehen, dass dies zur Zeit mehr als 2 Millionen Zähler betrifft. 2. Untersuchungsprogramm Im Rahmen eines Forschungsvorhabens der PTB und der Hamburg Wasser GmbH wurde ein Großversuch durchgeführt, in dessen Rahmen Untersuchungen an Haus- und Wohnungswasserzählern erfolgten, die regulär nach Ablauf der Eichfrist aus dem kommunalen Versorgungsnetz ausgebaut worden waren. Dies betraf Hauswasserund Wohnungswasserzähler kalt sowie 2.64 Wohnungswasserzähler warm, also insgesamt Wasserzähler. Erstmals stehen damit statistisch verwertbare Daten auch zu Wohnungswasserzählern zur Verfügung, auf die sich die nachfolgenden Ausführungen weitestgehend beschränken sollen. Für die Prüfungen im Rahmen des Großversuchs Hamburg Wasser wurden Zähler aus Gebieten mit unterschiedlichen, zeitlich aber gleichbleibenden Trinkwasserqualitäten ausgewählt. Mischwassergebiete waren von den Untersuchungen ausgeschlossen, so dass eine Zuordnung der Messergebnisse zur jeweiligen Wasserqualität, deren Parameter den regelmäßig durchzuführenden Trinkwasseranalysen entnommen werden kann, möglich war. Abweichend von üblichen Prüfalgorithmen, wie sie beispielsweise für Stichproben- oder Befundprüfungen an Wasserzählern gelten, wurden sowohl die Anzahl der Prüfpunkte als auch die Prüfreihenfolge geändert: 1

2 - Tests zum Großversuch: upstream Q min, Q t, Q n und Q max, anschließend downstream Q max, Q n, Q t und Q min Durch den Beginn der Messreihen bei Q min wird der Zähler in seinem sensibelsten Zustand getestet und ein vorzeitiges Ausspülen möglicher Schwebstoffe vermieden. Ebenso wurden für die Bewertung der Ergebnisse Vergleiche sowohl mit den Verkehrs- wie auch den Eichund Stichprobenfehlergrenzen vorgenommen. Die Untersuchungen wurden auf den Wasserzählerprüfständen der PTB und der staatlich anerkannten Prüfstelle von Hamburg Wasser durchgeführt. 3. Untersuchungergebnisse 3.1 Messabweichungen nach Ablauf der Eichfrist Die nach Ablauf der regulären Eichfrist ermittelten Messabweichungen wurden mit den jeweiligen Eich-, Stichproben- und Verkehrsfehlergrenzen verglichen und in den nachfolgenden Übersichten zusammengefasst. Dabei bedeuten: - EFG: Eichfehlergrenze im Bereich Q t Q Q max : 2 % für Kalt- und 3 % für Warmwasserzähler; im Bereich Q min Q < Q t : 5 % für beide Zählerarten; - : Stichprobenfehlergrenze im Bereich Q t Q Q max : 3 % für beide Zählerarten; im Bereich Q min Q < Q t : 8 % für beide Zählerarten; - VF: Verkehrsfehlergrenze im Bereich Q t Q Q max : 4 % für Kalt- und 6 % für Warmwasserzähler; im Bereich Q min Q < Q t : 1 % für beide Zählerarten In den Tabellen ist informationshalber auch die Anzahl der bei den Untersuchungen auf dem Prüfstand stehen gebliebenen Zähler angegeben. Für diese Zähler gab es vor deren Ausbau keinen Hinweis auf etwaige Blockierungen. Erfahrungsgemäß ist davon auszugehen, dass sie wahrscheinlich durch Verkrustungen, Verschmutzungen oder andere Fremdkörper, die sich erst beim Ausbau oder Transport gelöst haben, verursacht wurden. Diese Stehenbleiber sind in den Angaben der darüber liegenden Zeilen selbstverständlich auch enthalten. Wohnungswasserzähler kalt: Mehrstrahl-Messkapselzähler Q n 1,5 verschiedene Hersteller Prüfreihe A-kalt: Anzahl der untersuchten Zähler: Ausbaugebiet: Versorgungsnetz Hamburg, verschiedene Wasserqualitäten EFG VFG Anzahl Prozent 97,7 99,3 99,3 Blockierte Zähler Anzahl Prozent,6,4,4 2

3 Wohnungswasserzähler warm: Mehrstrahl-Messkapselzähler Q n 1,5 verschiedene Hersteller Prüfreihe B-warm: Anzahl der untersuchten Zähler: 2.64 Ausbaugebiet: Versorgungsnetz Hamburg, verschiedene Wasserqualitäten EFG VFG Anzahl Prozent 98,9 99,7 99,6 Blockierte Zähler Anzahl Prozent,5,2,2 Zur Verifizierung der Ergebnisse, die bisher nur für das Einzugsgebiet von Hamburg Wasser vorlagen, werden die Untersuchungen derzeit auf Zähler anderer Versorger mit anderen Wasserqualitäten ausgedehnt. Die hierzu gewonnenen ersten Ergebnisse bestätigen die Aussagen in vollem Umfang, wie das nachfolgende Beispiel zeigt. Wohnungswasserzähler kalt: Mehrstrahl-Messkapselzähler Q n 1,5 verschiedene Hersteller Prüfreihe C-kalt: Anzahl der untersuchten Zähler: 112 Ausbaugebiet: Versorgungsnetz der Stadt XX, verschiedene Wasserqualitäten EFG VFG Anzahl Prozent 93,8 99,1 1 Blockierte Zähler Anzahl Prozent Insgesamt wurden also mehr als 5.8 Wohnungswasserzähler den genannten Untersuchungen unterzogen. 99,4 % halten nach Ablauf der Eichgültigkeit die Verkehrsfehlergrenzen ein. Kein einziger der außerhalb der Verkehrsfehlergrenzen liegenden Zähler zeigt zu Ungunsten des Endverbrauchers an. 3

4 3.2 Messverhalten in Abhängigkeit vom Summenverbrauch während der Standzeit Ergänzend dazu wurden die Messabweichungen auch bezüglich der jeweiligen Zählerstände nach dem Ausbau analysiert. Der mittlere Verbrauch pro Wohnungswasserzähler lag bei 31,5 m3/jahr für Kaltwasser und bei 14, m3/jahr für Warmwasser. Eine Abhängigkeit des Messverhaltens vom jeweiligen Summenverbrauch über die Gesamtstandzeit der Zähler im Netz konnte nicht festgestellt werden, wie dem nachfolgenden Bild 1 zu entnehmen ist. Wohnungswasserzähler - kalt 1 Messabweichung in % Qmin -15 Qt -2 Qn -25 Volumenanzeige in m3 Wohnungswasserzähler - warm Messabweichung in % Qmin -15 Qt -2 Qn -25 Volumenanzeige in m3 Bild 1: Messabweichungen der untersuchten Zähler bei den drei Prüfdurchflüssen Q min, Qt und Qn in Abhängigkeit vom während der Standzeit im Netz gemessenen Gesamtvolumen (ohne Stehenbleiber mit einer Messabweichung von -1%)) a) für Kaltwasser-Wohnungszähler b) für Warmwasser-Wohnungszähler mit den jeweils eingetragenen Verkehrsfehlergrenzen in Blau für Qmin und in Rot für Qt und Qn 4

5 3.3 Untersuchung der Unterschiede im Verhalten der Zähler bei horizontalem und vertikalem Einbau Eine weitere spezielle Untersuchung befasste sich mit der Ermittlung möglicher Unterschiede im Messverhalten der Zähler bei ihrem Einbau entweder in vertikaler oder in horizontaler Lage. Hierfür wurden 1 weitere Zähler Q n 1,5 der Klasse A mit unterschiedlichen Ausbauständen zwischen m 3 und 36 m 3 verwendet und dem gleichen Prüfablauf, wie in Abschnitt 2 beschrieben, in beiden Einbaulagen unterzogen. Wohnungswasserzähler kalt: Mehrstrahl-Messkapselzähler Q n 1,5 kalt Prüfreihe D - horizontal: Anzahl der untersuchten Zähler: 1 Ausbaugebiet: Versorgungsnetz der Stadt XX, verschiedene Wasserqualitäten EFG EFG Anzahl Prozent Davon blockierte Zähler Anzahl 2 Prozent 2 Wohnungswasserzähler kalt: Mehrstrahl-Messkapselzähler Q n 1,5 kalt Prüfreihe E - vertikal: Anzahl der untersuchten Zähler: 1 Ausbaugebiet: Versorgungsnetz der Stadt XX, verschiedene Wasserqualitäten EFG EFG Anzahl Prozent Davon blockierte Zähler Anzahl 3 Prozent 3 Unterschiede im Verhalten der Zähler in den beiden Einbaulagen konnten nur in den Prüfreihen festgestellt werden, die mit dem Prüfpunkt Q min beginnen. Die Anzeigen aller auffälligen Zähler lagen dabei im Minusbereich und ausschließlich bei den kleinen Durchflüssen, was auf Schwergängigkeit im Anlaufbereich der Zähler hinweist. Beide Zähler, die in horizontaler Einbaulage blockierten, taten dies auch bei vertikalem Einbau. Bei den Messungen in der üblichen Prüfreihenfolge (nicht mit Q min beginnend) lagen alle Zähleranzeigen innerhalb der Eichfehlergrenzen. Signifikante Unterschiede in den Messergebnissen zwischen vertikalem und horizontalem Einbau konnten nicht festgestellt werden. 5

6 Messabweichung in % 3.4 Zusätzliche Dauertests unter konstanten Messbedingungen Zusätzlich wurden ausgewählte Zählerbauarten speziellen Dauertests auf der Prüfanlage der PTB unterzogen. Darunter befand sich auch ein Messkapsel-Wohnungswasserzähler Q n 1,5, der über einen Zeitraum von insgesamt 7 Monaten bei annähernd Q n betrieben wurde. In regelmäßigen Abständen wurden die kompletten Fehlerkurven aufgenommen, die Ergebnisse für Q min, Q t, Q n und Q max sind in Abhängigkeit vom angezeigten Summendurchfluss in Bild 2 zusammengefasst. Insgesamt haben den Zähler 6.43 m 3 Wasser durchströmt, was dem mehr als Zweihundertfachen des für Hamburg ermittelten Durchschnittsverbrauchs entspricht. Es sind für keinen der betrachteten Prüfdurchflüsse signifikante Tendenzen eines veränderten Zählerverhaltens festzustellen. Die Testbedingungen wurden nach 3.72 m 3 dahingehend verschärft, dass das Prüfwasser von normalem Trinkwasser in destilliertes, also weiches Wasser (Härtegrad dh) getauscht wurde. Die Analysen des Großversuchs in Hamburg hatten zur Vermutung geführt, dass - wenn überhaupt Einflüsse seitens der Wasserqualität auf das Messverhalten der Zähler zu beobachten waren, dies bei weichem Wasser erfolgen könnte. Bei Flügelradzählern wurden diese Tendenzen jedoch weder in Hamburg noch bei den Tests in der PTB festgestellt Messkapsel-Wohnungswasserzähler - kalt Volumenanzeige in m 3 Qmin Qt Qn Qmax Normales Trinkwasser 8,3 dh, ph=7,5 Weiches Wasser dh, ph=7,2 Bild 1: Messabweichungen eines Messkapsel-Flügelradzählers Q n 1,5 in Abhängigkeit vom durchgeströmten Wasservolumen für zwei unterschiedliche Wasserqualitäten mit den jeweils eingetragenen Verkehrsfehlergrenzen in Blau für Q min und in Rot für Q t und Q n 4. Ergebnisse aus anderen Forschungsvorhaben Zur Bewertung des Messverhaltens von Wohnungswasserzählern unter praktischen Einsatzbedingungen sollten in jedem Fall auch die Ergebnisse eines weiteren Forschungsvorhabens herangezogen werden, das sich in den Jahren 28 bis 212 speziell mit der Messkapsel- Problematik befasst hat. Ausgangspunkt hierfür war die Notwendigkeit sicher zu stellen, dass Messkapsel-Wasserzähler, die den weitaus größten Teil der Wohnungswasserzähler darstellen, auch im Sinne der Europäischen Messgeräterichtlinie MID [5] als Wasserzähler gelten und damit auch weiterhin eingesetzt werden können. Das absolvierte Messprogramm umfasste umfangreiche Untersuchungen an Ein- und Mehrstrahl-Messkapselzählern hinsichtlich ihres Verhaltens unter realen Verbrauchsbedingungen. Dabei konnte nachgewiesen werden, dass sich aus messtechnischer Sicht keinerlei Nachteile bei Verwendung dieser Zählerausführung ergeben. Es wurde im Gegenteil gezeigt, dass Messkapselzähler auf Grund ihrer spezifischen Konstruktion nahezu unempfindlich gegenüber Verschmutzungen und Ablagerungen aller Art sind [6]. 6

7 5. Aktualisiertes Verfahren zur Stichprobenprüfung von Wasserzählern Auf Grund der vorangegangenen Ausführungen bestehen keine messtechnischen Gründe, Wohnungswasserzähler (kalt und warm, auch in Messkapselausführung) von den bisher praktizierten Stichprobenverfahren zur Verlängerung der Eichfrist auszuschließen. Auf der Grundlage des Beschlusses der Vollversammlung für das Eichwesen 214 zu TOP 1.4, der die weitere Anwendung des bisher praktizierten Stichprobenverfahrens vorschlägt, kann nunmehr auch für Warmwasser- und Messkapselzähler eine Verlängerung der Eichfrist erfolgen. Konkret bedeutet dies: Das in den PTB-Mitteilungen [7] festgelegte Verfahren zur Stichprobenprüfung von Kaltwasserzählern kann unverändert auch für Warmwasser- und Messkapselzähler angewendet werden. An den beiden Stellen im Text (Überschrift und erste Textzeile) ist der Begriff Kaltwasserzähler im allgemeinen Sinne als Wasserzähler zu interpretieren. Unabhängig davon, dass sich Eichfehlergrenzen und Eichfrist für Kalt- und Warmwasserzähler unterscheiden, gelten einheitliche Stichprobenfehlergrenzen von 8 % bei Q min (Q 1 ) und 3 % bei Q t (Q 2 ) sowie eine einheitliche Verlängerungsfrist von jeweils 3 Jahren für beide Zählertypen. 6. Quellenverzeichnis [1] Gesetz über das Inverkehrbringen und die Bereitstellung von Messgeräten auf dem Markt, ihre Verwendung und Eichung sowie über Fertigpackungen (Mess- und Eichgesetz MessEG) vom 25.Juli 213 (BGBl. I S. 2722) [2] Verordnung über das Inverkehrbringen und die Bereitstellung von Messgeräten auf dem Markt sowie über ihre Verwendung und Eichung (Mess- und Eichverordnung MessEV) vom 11. Dezember 214 (BGBl. I S.21, 211) [3] H. Schonlau, H. Rubach: Wasserzähler auf dem Prüfstand Sind die vorgeschriebenen Eichfristen noch zeitgemäß? gwf Wasser/Abwasser, 214 [4] Technische Richtlinie W2 der PTB: Prüfungen an gebrauchten Hauswasserzählern, PTB 1/82 Weitere Veröffentlichungen zu den Ergebnissen der W2-Untersuchungen: - W. Schulz: Richtigkeitsprüfungen an Kaltwasserzählern nach Ablauf der Eichgültigkeitsdauer. PTB-Mitt. 95 (1985), S Prüfungen an gebrauchten Hauswasserzählern. PTB-Mitt. 95 (1985), S.345 und 96 (1986), S G. Wendt et al.: Transfernormale für strömendes Wasser. PTB-Bericht MA-82, 27, S. 8-9 [5] Richtlinie 24/22/EG des Europäischen Parlaments und des Rates vom 31. März 24 über Messgeräte MID (ABl. L 135 S. 1), zuletzt geändert durch Verordnung (EU) Nr. 125/212 des Europäischen Parlaments und des Rates vom 25. Oktober 212 (ABl. L 316 S. 12) [6] G. Wendt et al.: Untersuchung und Entwicklung strömungsprofilunempfindlicher Wasser- und Wärmezähler und deren mechanischer Schnittstellen. PTB-Bericht MA- 9, 212 [7] Verfahren zur Stichprobenprüfung von Kaltwasserzählern. PTB-Mitt. 12 4/92, S Ansprechpartner: Dr.-Ing. Gudrun Wendt, gudrun.wendt@ptb.de, Tel.: