Mathematisches Modell Trinkwasserbedarf

Das mathematische Modell ist Bestandteil eines Visual Basic Computer-Programms. Es geht davon aus, dass die Gesamtheit eines Trinkwasser-Tagesbedarfs sich stets aus einer Vielzahl von Einzelentnahmen zusammensetzt und durch Simulationen unter Berücksichtigung von gewichteten Wahrscheinlichkeiten bestimmt werden kann. Alle rechnerischen auf der Basis von Messdaten zufällig ermittelten Wasserentnahmen werden so lange aufsummiert bis der vorgegebene Wasserbedarf als Zielgröße erreicht ist. Durch eine anschließende Transformation und Zusammenstellung wird eine Datei gebildet, die in ihrer Struktur identisch mit einer Messdaten erfassung bei Verwendung eines Datenloggers ist. Zur abschließenden Ermittlung der gesuchten Daten wie Ganglinien, Spitzendurchflüsse, Häufigkeitsverteilungen, Stillstände, Mittelpunkte der Haupteinsatzbereiche und Druckverluste in Wasserzählern werden dieselben Analysen im Computer-Programm verwendet, wie sie bereits zur Auswertung von Messdaten existieren. Zahlreiche Anwendungen anhand von Beispielrechnungen und Darstellungen in Grafiken belegen die Funktionalität des Modells. Vergleiche der erhaltenen Ergebnisse und Grafiken mit früher ermittelten Messdaten weisen bemerkenswerte Ähnlichkeiten und Übereinstimmungen auf. Zur Verfeinerung der Ergebnisse sind statistische Ermittlungen von Verbraucherverhalten von Einzelpersonen im Rahmen der zu erwartenden Streubreite eine vordringliche Aufgabe zukünftiger Messprogramme.

Messungen von Trinkwasser-Volumenströmen bilden die Basis anerkannter Regeln der Technik zur Berechnung und Bemessung von Installationen und Wasserzählern. Zuletzt wurden umfangreiche Messungen vor über 30 Jahren durchgeführt. Die Ergebnisse dieses Messprogramms bilden noch immer die Grundlage für die Ermittlung der Rohrdurchmesser von Trinkwasser- Installationen. Der Abschlussbericht des Messprogramms enthält bereits eine Dimensionierungsrichtlinie für Wasserzähler, die vom DVGW im Jahre 1981 veröffentlicht wurde und Eingang in das aktuelle DVGW-Arbeitsblatt W 406 gefunden hat. Im Vergleich zum damaligen Messprogramm ist allerdings der statistisch relevante Pro-Kopf-Verbrauch inzwischen von 155 auf derzeit 120 Liter pro Tag zurückgegangen. Aktuelle Messungen, die diesen Sachverhalt berücksichtigen, sind regional begrenzt und finden bisher nicht die notwendige widerspruchslose Zustimmung aller Fachleute.
Allen Messungen haftet der Nachteil an, dass sie nur für einen zeitlich begrenzten Momentanzustand das Verbraucherverhalten der Bewohner von bestimmten Gebäuden erfassen können. Beispielsweise wurden beim Messprogramm Komfortwohnungen in bevorzugter Wohnlage ausgesucht. Streng genommen gelten die Auswertungen der damaligen Messungen nur für diesen Gebäudetyp.
Eine andere und in diesem Beitrag bevorzugte Methode geht von der Zielvorstellung aus, dass durch Modellrechnung die Simulation aller einzelnen Entnahmevorgänge zu realisieren ist, so dass damit ein kompletter Messvorgang simuliert werden kann. Das Ergebnis ist eine Datentabelle, die strukturell einer Messdatenerfassung in vollem Umfang entspricht und daher eine identische Auswertung ermöglicht. Auf diese Weise sind Ergebnisse von Simulationen auch rechnerisch zugänglich und mit Messergebnissen vergleichbar. Ein derartiges mathematisches Strömungsmodell wird beschrieben und dessen Anwendung in Beispielrechnungen gezeigt.



Copyright: © DIV Deutscher Industrieverlag GmbH
Quelle: GWF 02/2013 (Februar 2013)
Seiten: 10
Preis: € 10,00
Autor: Dipl.-Ing. Georg Hofmann

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