Dimensionieren und optimieren

Kompakt informieren

• Mindestens aus hygienischen Gründen müssen Trinkwasser-Installationen bedarfsgerecht nach DIN 1988-300 ausgelegt werden.
• Da hierbei viele Aspekte und Zusammenhänge zu berücksichtigen sind, ist eine manuelle Dimensionierung zeitaufwendig und bei größeren Systemen unwirtschaftlich.
• Auf DIN 1988-300 basierende Auslegungsprogramme ermöglichen eine rationelle Planung hydraulisch, hygienisch, energetisch und wirtschaftlich optimierter Trinkwassernetze.
• Zwar bietet die Software immer mehr Eingabekomfort und eine Vielzahl an Automatismen. Dennoch ist Fachwissen erforderlich, um die Trinkwasser-Installation für den jeweiligen Anwendungsfall bestmöglich zu gestalten und um die Ergebnisse verifizieren zu können.

Trinkwasser ist ein Lebensmittel. Deshalb müssen Installationen, die dieses Lebensmittel bis zu den Zapfstellen transportieren, besonders sorgfältig ausgelegt werden. Die Qualität des Trinkwassers wird nicht nur von den Rohrwerkstoffen und der handwerklichen Ausführung, sondern ganz maßgeblich auch von der Bemessung und dem konstruktiven Aufbau des Leitungsnetzes beeinflusst.

Die Ermittlung der Rohrdurchmesser der Verbrauchs- und Zirkulationsleitungen muss deswegen durch eine sorgfältige Rohrnetzberechnung auf der Grundlage aktueller Technischer Regeln erfolgen. Den normenrechtlichen Rahmen bildet die seit Mai 2012 geltende DIN 1988-300 [3] als nationale Ergänzungsnorm zur DIN EN 806. Sie zielt darauf ab, für die Sicherstellung der Mindestdurchflüsse an allen Entnahmestellen kleinstmögliche Innendurchmesser zu verwenden. Dadurch soll Hygieneproblemen vorgebeugt werden.

Kein Trinkwassernetz ohne Planung

Gegenüber der vereinfachten Bemessung nach DIN EN 806-3 [4], die nur für Objekte mit maximal sechs Wohneinheiten und nur unter bestimmten Voraussetzungen zulässig ist, erfasst DIN 1988-300 alle Einflussfaktoren präziser und detaillierter. Nahezu alle in der nachfolgenden Vergleichstabelle vorgestellten Programme offerieren eine Trinkwassernetz-Berechnung gemäß den Vorgaben der DIN 1988-300, inklusive Berücksichtigung des DVGW Arbeitsblattes W 551 [5] zur Erhaltung der Trinkwassergüte, W 553 [6] zur Bemessung von Zirkulationsleitungen sowie W 557 [7] zur Reinigung und Desinfektion von Trinkwasser-Installationen.

Die Planung erfolgt in der Regel auf Grundlage von per DXF- oder DWG-Schnittstelle eingelesener Architektenpläne. Zwar ist ein IFC-Import in vielen Programmen inzwischen vorhanden, allerdings fehlen in der Praxis noch die entsprechenden BIM-Daten. Um dieses Manko auch für die Planung anderer Gewerke zu beseitigen, ermöglichen einige Programme die Erstellung eines 3D-Gebäudemodells.

In die Grundrisse werden per Drag-and-drop die gewünschten Verbrauchersymbole eingefügt, sodass schrittweise ein Installationsplan entsteht. Dazu werden die Objekte aus einer Bibliothek ausgewählt und unter Berücksichtigung der korrekten Abstände positioniert, wobei die Sanitärbauteile sowohl bei vielen Programmen mit herstellerspezifischen als auch mit eigenen Berechnungs- und Anschlusswerten versehen werden können.

Auf die gleiche Weise werden Strangschemapläne erstellt, wobei auch hier die Installationsobjekte automatisch an die Leitungstrassen angebunden werden. Die Trassenführung wird mit einer Polylinie vorgegeben, die Leitungen daraufhin automatisch generiert und parallel die Leitungslängen ermittelt. Werden neue Verbrauchersymbole eingefügt oder bestehende verändert, passt sich die Leitungsführung selbstständig an.

Anlagenteile lassen sich kopieren und werden an der neuen Position automatisch an das Hauptleitungsnetz angebunden. Das reduziert den Nachbearbeitungsaufwand bei Änderungen. Änderungen an der Berechnung werden automatisch in die Zeichnung übernommen. Einmal definierte Einheiten können mehr-fach kopiert werden, was die Planung mit identischen Installationen im Geschossbau stark vereinfacht.

Exakt berechnen und dokumentieren

Berechnen lassen sich Trinkwasser-Installationen meist entweder aus dem Grundriss und / oder dem Leitungsschema heraus. Teilweise ist auch eine tabellarische Berechnung möglich, sodass man zwischen grafischer Berechnung und klassischer Rechenmethode wählen kann.

Für die hydraulische Berechnung werden von den Sanitäreinrichtungen die jeweiligen Anschlusswerte übernommen und dann unter Berücksichtigung von Gleichzeitigkeits-Faktoren der Berechnungs-, Dauer- und Spitzendurchfluss nach DIN 1988-300 ermittelt. Trinkwasserleitungen aus Stahl, Kupfer, Kunststoff und Kunststoff-Metall-Verbund werden nach vorgegebener maximaler Geschwindigkeit und maximalem R-Wert dimensioniert.

In den meisten Programmen sind Rohr-, Formteil- und Ventildatensätze diverser Hersteller vorhanden und können zumeist individuell ergänzt werden. Für eine produktneutrale Planung zur Ausschreibung können Referenzrohrreihen der DIN 1988-300 mit den dort angegebenen Referenzwerten verwendet werden.

Ermittelt werden der Gesamtdruckverlust, der maximale Einzeldruckverlust, Daten für Druckminderer und Druckerhöhungsanlagen, die ungünstigsten Stränge für Kalt- und Warmwasser etc. Ferner werden alle notwendigen Durchflüsse der Zirkulationsleitungen, der Temperaturverlauf, die Einstellung der Zirkulationsventile berechnet und die 3-Liter-Regel gemäß DGWV W 551 überprüft. Hilfreich ist, wenn erkannte Problemstellen direkt in der Zeichnung angezeigt werden.

Die Berechnung erfolgt etagenweise oder für das gesamte Gebäude einschließlich Steigleitungen bis zum Hausanschluss. Stränge und Etagen können beliebig ausgewählt bzw. kombiniert werden. Eine Definition nutzungsspezifischer Gleichzeitigkeitskurven ist teilweise ebenso möglich wie eine Zuweisung individueller Gleichzeitigkeitsfaktoren für Teilstrecken bei Sonderbauten.

Die hydraulische Einregulierung und Inbetriebnahme des Leitungssystems wird teilweise ebenfalls unterstützt, beispielsweise mit Einstellwerten für thermostatische oder statische Zirkulationsventile.

Erst optimieren, dann montieren

Neben der Leitungsberechnung ist auch eine Optimierung von Rohrleitungsführungen, Regelkomponenten und Pumpen möglich. So kann man etwa die übliche, aus hygienischen Gründen aber problematische T-Stück-Installation mit Stichleitungen mit wenigen Mausklicks in durchgeschleifte Reihen- oder Ringleitungen überführen (beachte hierzu den Fachartikel „Damit reines Wasser lange genug rein bleibt“ auf Seite 18).

Auch die Festlegung von Nutzungseinheiten (Bad, Küche, Hausarbeitsraum etc.) ist möglich, um die Installation weiter zu optimieren. Als Ergebnis erhält man ein qualifiziertes Strangschema mit allen entscheidenden Angaben – vom eingesetzten Rohrmaterial mit entsprechender Nennweite – bis hin zum Fließdruck an jeder Entnahmestelle. Damit lässt sich sowohl die Wirtschaftlichkeit und Betriebssicherheit der Trinkwasser-Installation dokumentieren, als auch die Versorgungssicherheit an den Zapfstellen nachweisen.

Ob das Trinkwassernetz auch tatsächlich funktioniert, ob beispielsweise für die Zirkulation geeignete Regulierventile und Pumpen ausgewählt wurden, lässt sich bei einigen Programmen (z. B. liNear) mithilfe einer Zirkulationssimulation für Neuanlagen oder Bestandsnetze überprüfen, um Schwachstellen im Vorfeld aufzudecken.

Aus der Planung generierte Stücklisten inklusive aller Formteile bieten für ausführende Betriebe Sicherheit bei der Angebotskalkulation und Bestellung. Das ermittelte Material kann in ein Kalkulationsprogramm übernommen werden. Teilweise werden auch Montagepläne ausgegeben.

Per DXF- oder DWG-Schnittstelle können die Berechnungsergebnisse in beliebigen CAD-Systemen weiterverwendet werden. Direkte Schnittstellen zu einzelnen CAD-Systemen (z. B. AutoCAD MEP, DDS-CAD, Revit MEP etc.) vereinfachen die Datenübergabe und vermeiden Informationsverluste.

Die Berechnungsergebnisse werden in Form von Tabellen oder Grafiken dokumentiert und können ausgedruckt oder als PDF-Datei ausgegeben werden. Aus den berechneten Abschnitten können alle Leitungen, getrennt nach Leitungsarten ausgegeben werden. Eindeutig und nachvollziehbar werden die Bauteile durch eine Beschriftung mit Raum- und Objektnummern. Alle Beschriftungen sind assoziativ, sodass sich Änderungen in der Berechnung sofort in die Zeichnung übertragen.

Das bietet der Markt

Rund 25 deutschsprachige Programme für die Planung von Trinkwassernetzen gibt es derzeit (siehe Tabelle und Infokasten). Neben produktunabhängigen Planungsprogrammen von Softwareherstellern werden produktspezifische Berechnungsprogramme, wie etwa Viessmann Vitodesk 200 SmartPlan offeriert. Letztere sind vor allem für Fachhandwerker ausgelegt, die Trinkwasser-Installation planen, kalkulieren und die erforderlichen Materialien bestellen müssen.

Zu den produktunabhängigen Lösungen gehören numerische Berechnungsprogramme mit grafischer 2D-Darstellung, CAD-Programme mit aufgesetzten Berechnungsmodulen sowie CAE-Lösungen mit integrierter Kalkulation. Die meisten Programme eignen sich sowohl für einfache als auch große und komplexe Trinkwasseranlagen im Neubau und Bestand.

Integrierte Lösungen ermöglichen parallel auch die Planung von Abwasser-, Grauwasser- oder Dachentwässerungsanlagen. Das hat den Vorteil, dass Mehrfacheingaben ver-mieden und nachträgliche Änderungen am Trink- und Abwassersystem einfacher realisiert werden können.

Unterschiede zeigen sich im Detail: Das fängt bei der Bauteildatenbank im Hinblick auf den Umfang, die Strukturierung oder Erweiterbarkeit etc. an und setzt sich fort mit der Berechnung und Ausgabe, wo teil-weise elementare Funktionen fehlen. Nicht alle Programme berücksichtigen alle rele-vanten Trinkwasser-Normen, manchmal fehlen auch für die spezielle Anwendung wich-tige Schnittstellen oder die Programme setzen eine Basis-Software voraus, was unter Umständen Zusatzkosten verursacht.

Software für Fachleute

Die Präzision und Detailtiefe des in der DIN 1988-300 vorgegebenen Berechnungsverfahrens hat zur Folge, dass zahlreiche Daten in die Trinkwassernetz-Dimensionierung einfließen und viele Zusammenhänge und Abhängigkeiten berücksichtigt werden müssen. Das hat dazu geführt, dass eine Berechnung von Hand aus wirtschaftlicher Sicht nicht mehr vertretbar und zu fehleranfällig ist. Dank einfacher, intuitiver Bedienung und immer mehr Automatismen ist die Planung und vor allem Änderung von Trinkwassernetzen gegenüber dem Taschenrechner oder Excel-Tabellen wesentlich einfacher geworden. Dennoch ist es wichtig, dass Anwender über Fachwissen verfügen, um die Rechenergebnisse einschätzen und kritisch hinterfragen zu können – getreu dem Motto: „Man kann sich niemals so verschätzen, wie man sich verrechnen kann!“Marian Behaneck

Literatur

[1] DIN 1988-100 Technische Regeln für Trinkwasser-Installationen – Teil 100: Schutz des Trinkwassers, Erhaltung der Trinkwassergüte; Technische Regel des DVGW. Berlin: Beuth Verlag, August 2011

[2] DIN 1988-200 Technische Regeln für Trinkwasser-Installationen – Teil 200: Installation Typ A (geschlossenes System) – Planung, Bauteile, Apparate, Werkstoffe; Technische Regel des DVGW. Berlin: Beuth Verlag, Mai 2012

[3] DIN 1988-300 Technische Regeln für Trinkwasser-Installationen – Teil 300: Ermittlung der Rohrdurchmesser; Technische Regel des DVGW. Berlin: Beuth Verlag, Mai 2012

[4] DIN EN 806-3 Technische Regeln für Trinkwasser-Installationen – Teil 3: Berechnung der Rohrinnendurchmesser – Vereinfachtes Verfahren. Berlin: Beuth Verlag, Juli 2006

[5] DVGW W 551 Trinkwassererwärmungs- und Trinkwasserleitungsanlagen; Technische Maßnahmen zur Verminderung des Legionellenwachstums; Planung, Errichtung, Betrieb und Sanierung von Trinkwasser-Installationen. Berlin: Beuth Verlag, April 2004

[6] DVGW W 553 Bemessung von Zirkulationssystemen in zentralen Trinkwassererwärmungsanlagen. Berlin: Beuth Verlag, Dezember 1998

[7] DVGW W 557 Reinigung und Desinfektion von Trinkwasser-Installationen. Berlin: Beuth Verlag, Oktober 2012

[8] Kistemann, T., Schulte, W., Rudat, K., Hentschel, W., Häußermann, D.: Gebäudetechnik für Trinkwasser. Fachgerecht planen – Rechtssicher ausschreiben – Nachhaltig sanieren. Berlin: Springer, VDI-Buch, 2012

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Trinkwasserinstallation DIN 1988-300 www.sss2000.de