Rohrnetzsimulation: Ihr Wasserverteilungsnetz im digitalen Zwilling optimieren

Trinkwasserleitungen zählen zum größten Schatz unserer kommunalen Infrastruktur. Deren Lebensdauer ist jedoch begrenzt – daher sind Maßnahmen zum Netzerhalt wichtiger denn je!

Alleine in Bayern bestehen rd. 115.000 km öffentliche Wasserleitungen, von denen 10-20 % in den Jahren saniert werden müssen.

Deutschlands Trinkwasserverteilnetze stehen somit vor enormen Herausforderungen. Gleichzeitig bringt der Klimawandel neue Anforderungen mit sich: Wasserknappheit in manchen Regionen, veränderte Verbrauchsmuster und höhere Effizienzanforderungen. Die Rohrnetzsimulation ist das Werkzeug, mit dem Wasserversorger die Funktion ihrer Netze kennenlernen, diese zukunftssicher gestalten können – und dabei Fehlinvestitionen vermeiden.

Rohrnetzsimulation erklärt

Die Rohrnetzsimulation ist eine mathematisch-hydraulische Analyse Ihres Wasserrohrnetzes: Dabei wird ein digitaler Zwilling Ihres realen Leitungsnetzes erstellt, der es ermöglicht, die Leistungsfähigkeit des Systems zu bewerten und verschiedene Szenarien durchzuspielen.

Wasserversorger in Kommunen benötigen diese Technik, um:

• Funktion zu erfahren: Wasserverteilung spielt sich im „Verborgenen“ ab, viele Wasserversorgung kennen nicht die wahren Druck- und Durchflussverhältnisse. Z. B.: Sind Druckzonen richtig eingeteilt?
• Den Bestand zu prüfen: Schwachstellen, Stagnation, hohe Druckverluste und Strömungsgeschwindigkeiten, aber auch verlustbehaftete Bereiche, sollten wiederkehrend ermittelt werden.
• Schwachstellen frühzeitig zu erkennen: Bevor teure Rohrbrüche auftreten
• Unterhaltungsmaßnahmen durchzuführen: Viele Systeme leiden im Versorgungsdruck einfach nur unter Verlegungen/Inkrustationen – mittels Netzsimulation aufzudecken und Spülungen zu planen.
• Investitionen gezielt zu planen: Wie und wo sind Sanierungen wirklich nötig? Mit welcher Priorität sind Veränderungen notwendig?
• Kapazitäten zu prüfen: Reicht das Netz für neue Anschlüsse, Baugebiete? Sind Verbunde mit Nachbar-Versorgern möglich?
• Brandschutz sicherstellen: Kann das Netz die benötigten Mengen und Drücke regelwerkskonform an die Hydranten liefern?
• Kosten zu sparen: Durch präzise Planung statt Vermutungen / Bauchgefühl

Vorteile der Rohrnetzsimulation

Die Rohrnetzsimulation bietet eine Vielzahl von Vorteilen, die für Wasserversorger in Kommunen von entscheidender Bedeutung sind. Mit ihr ist erstmalig ein wissenschaftlich fundierter Blick auf die Funktion des Netzes möglich. Sie ermöglicht eine fundierte Entscheidungsbasis, um Infrastrukturprojekte effizient und kostensparend zu planen. Durch den Einsatz moderner Simulationsmethoden lassen sich Probleme frühzeitig identifizieren, wodurch teure Reparaturen vermieden werden können. Zudem schafft die Simulation Transparenz bei der Planung zukünftiger Entwicklungen und gewährleistet eine stabile Versorgung selbst bei steigendem oder geändertem Bedarf.

• Risikominimierung: Frühzeitige Identifikation von Problemstellen im Netz
• Investitionssicherheit: Fundierte Entscheidungsgrundlage für teure Sanierungsmaßnahmen
• Effizienzsteigerung: Optimierung der Wasserverteilung und Reduzierung von Verlusten
• Löschwassersicherheit: Nachweis ausreichender Kapazitäten für den Brandschutz
• Compliance: Erfüllung gesetzlicher Anforderungen und technischer Regelwerke
• Ressourcenschonung: Vermeidung unnötiger Spülungen und Wasserverschwendung
• Krisenmanagement: Kenntnis der Verteilung eines Desinfektionsmittels über das Netz, Bewusstsein bzgl. entscheidender Betriebsreserven
• Blick über den Tellerrand: Aus der Netzsimulation entstehen schon heute Pumpwerksauslegungen, Verbundkonzepte und Zonentrennungen, aber auch Brandlöschkonzepte und Druckstoßberechnungen.

Ablauf einer Rohrnetzsimulation

Eine Rohrnetzsimulation ist ein essenzielles Werkzeug, um die Leistungsfähigkeit und Effizienz eines Verteilnetzes einschl. eingebundener Funktionsanlagen (Hochbehälter, Druckerhöhungen, Druckminderungen) bewerten und optimieren zu können. Im Folgenden wird der Ablauf einer Rohrnetzsimulation Schritt für Schritt dargestellt, um einen klaren Überblick über den Prozess zu geben.

Schritt 1: Digitales Modell erstellen
Zunächst wird ein idealtypisches Rechennetzmodell als digitaler Zwilling Ihres Rohrnetzes aufgebaut.

Schritt 2: Messungen vor Ort
An strategischen Punkten werden Drucklogger installiert. Durch kontrollierte Starkentnahmen wird das System einem „Stresstest“ unterzogen und der Druck um mindestens 1,5 bar gesenkt.

Schritt 3: Kalibrierung des Modells
Die Messdaten werden mit dem idealen Modell abgeglichen. Rauigkeiten, Widerstände und gesperrte Leitungen werden so angepasst, dass das Modell dem realen Netz bis auf 0,1 bar entspricht.

Schritt 4: Lastfallberechnungen
Mit dem kalibrierten Modell können verschiedene Szenarien simuliert und Handlungsempfehlungen abgeleitet werden.

Warum Rohrnetzsimulation für Wasserversorger im Kontext des Klimawandels unverzichtbar ist

Der Klimawandel stellt neue Anforderungen an die Wasserversorgung:

Wasserknappheit macht es wichtiger denn je, Verluste im Netz zu minimieren und das kostbare Trinkwasser effizient zu verteilen, insbesondere aber auch Verluste zu begrenzen.

Veränderte Verbrauchsmuster durch Hitzeperioden erfordern eine flexiblere Netzauslegung, die Spitzenlasten bewältigen kann.

Trinkwassersubstitution: Im Bereich der Brandlöschversorgung und der Bereitstellung von Brauchwasser ist nicht mehr nur das Verteilnetz die Lösung – Alternativen, z. B. dezentrale Speicher – sind ebenfalls mit zu simulieren.

Energieeffizienz wird zum entscheidenden Faktor, insbesondere wenn Versorgungsdrücke pumpengestützt hergestellt werden müssen. Netzzoneneinteilung und Pumpenauslegung sind Ergebnisse der Simulation.

Netzschonung in Form der Begrenzung von Druckverlusten und Luftpolstern, insbesondere der Druckstoßvermeidung, hilft beim Erhalt der Netzsubstanz für viel Jahrzehnte und kann jetzt mit simuliert werden.

Die Rohrnetzsimulation hilft dabei, eine nachhaltige und ressourcenschonende Wasserverteilung für die kommenden Generationen zu schaffen.