Erhöhte Wassertemperaturen

Untersuchungen zu den Ursachen erhöhter Wassertemperaturen im Trinkwassernetz und Identifizierung von Gegenmaßnahmen

Darstellung der Wassertemperaturen in einem Netzbereich

Erhöhte Wassertemperaturen im Trinkwassernetz stellen bereits jetzt für Wasserversorgungsunternehmen eine Herausforderung dar. Ziel des Forschungsprojektes war es, basierend auf umfangreichen Untersuchungen Grundlagen für verschiedene Handlungsfelder zum Umgang mit der Problematik hoher Wassertemperaturen im Verteilungssystem zu erarbeiten.

Der globale Klimawandel hat erhebliche Auswirkungen auf viele Bereiche der Umwelt, wobei die Zunahme von Hitzeperioden in den Sommermonaten, die zu einer zunehmenden Erwärmung der Umwelt führen, eine besonders relevante Auswirkung darstellen. Von dieser Erwärmung sind auch die Bodenzonen betroffen, in denen die Trinkwasserleitungen verlegt sind. Inwieweit das das Trinkwasser in Trinkwasserrohrnetzen in Deutschland von einer Erwärmung betroffen ist, wurde bisher nicht wissenschaftlich untersucht. Der Ansatz des Forschungsprojektes bestand darin, die Prozesse der Erwärmung zu untersuchen und für die Praxis Ansätze zur Bewertung der Temperatursituation im Trinkwasserrohrnetz zu entwickeln. Das übergeordnete Ziel bestand darin, Grundlagen für verschiedene Handlungsfelder zum Umgang mit der Problematik hoher Wassertemperaturen im Trinkwasserrohrnetz zu erarbeiten.

Die zu Beginn des Projektes durchgeführte Befragung der beteiligten Wasserversorger hat gezeigt, dass Wassertemperaturen im Trinkwasserrohrnetz von 25 °C und mehr Realität sind und Wassertemperaturen zu Kundenreklamationen führen können.

Die Messungen in den Trinkwasserrohrnetzen haben gezeigt, dass die Wassertemperatur in den Sommermonaten in Abhängigkeit von den Strömungsverhältnissen zunimmt. Die höchsten Wassertemperaturen im Trinkwasserrohrnetz wurden in Stichleitungen und stagnierenden Netzbereichen gemessen. Bei sieben Wasserversorgern, von denen verwertbare Daten aus Messungen im Trinkwasserrohrnetz vorlagen, wurden in allen Fällen Maximalwassertemperaturen von 20 °C und in vier Fällen, also bei über 50 %, von über 25 °C bestimmt. Das Maximum betrug 30 °C.

Zur Simulation der Wassertemperatur im Trinkwasserrohrnetz konnte der bereits vor Projektbeginn von RBS wave GmbH und dem Ingenieurbüro Fischer-Uhrig entwickelte und in Berechnungssoftware STANET implementierte Ansatz verifiziert werden. Bei einer vollständigen Kalibrierung des hydraulischen Rechennetzmodells, können mit dem Berechnungsansatz Aussagen über die Wassertemperatur im Trinkwasserrohrnetz mit hoher Genauigkeit getroffen werden. Durch Messungen der Bodentemperatur mit Bodentemperatursonden auf die unterschiedlichen Tiefen konnten die Prozesse der Erwärmung des Bodens identifiziert werden. Die Oberflächentemperatur wird wesentlich durch die Faktoren Lufttemperatur, Sonneneinstrahlung und Oberflächenbeschaffenheit bestimmt. Mit zunehmender Tiefe findet eine Dämpfung des Wärmeeintrags über die Oberfläche statt. Temperaturspitzen mit entsprechender Dämpfung und Verzögerung konnten bis in 1,5 m Tiefe identifiziert werden.

Bodentemperaturmessungen von acht Wasserversorgern konnten bei der Auswertung berücksichtigt werden. In fünf Fällen, und somit bei über 50 %, wurden in Tiefen von ca. 1 m Bodentemperaturen von 25 °C überschritten und in mehreren Fällen auch in Tiefen von 1,2 und 1,5 m. Hierbei handelte es sich überwiegend um sonnige Standorte mit befestigter Oberfläche.

Zur Berechnung der Bodentemperaturentwicklung wurde ein numerisches Bodenmodell entwickelt, mit dem auch der Effekt weiterer Wärmequellen berücksichtigt werden kann. Ein einfacher Ansatz zur Abschätzung des Erwärmungsrisikos im Trinkwasserrohrnetz ist die Verwendung von Satellitendaten und die Einteilung der Netzbereiche entsprechend angenommener hydraulischer Bedingungen.

Im Ergebnis des entwickelten Prozessverständnisses lassen sich längerfristige Maßnahmen zur nachhaltigen Beherrschung der Temperaturproblematik ableiten. Die entwickelten Ansätze können genutzt werden, um zu prüfen, welche Maßnahmen in der Praxis unter welchen Randbedingungen tatsächlich nachhaltig sind. Für das Regelwerk W397 leitet sich ein Überarbeitungsbedarf, insbesondere für die Annahme der charakteristischen Sommertemperatur, ab.

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