Bei der Auslegung eines Rohrnetzes sind verschiedene Parameter zu beachten. Zunächst einmal gilt es, das Medium selbst zu bewerten. Vereinfachend gehen wir von dem flüssigen Medium Wasser aus. Dann ist zu klären, handelt es sich um reines Wasser oder ist es befrachtet. Im letzteren Fall sind zusätzlich Mindestströmungsgeschwindigkeiten zu berücksichtigen. Sind diese beispielsweise zu gering, können die Feststoffe sedimentieren und zu sogenannten Rohrstopfern führen. Im Vordergrund stehen weiter die Rohrreibungsverluste. Bildlich gesprochen entstehen durch die Bewegung eines Mediums innerhalb einer Rohrstrecke Reibungsverluste. Größe, Form und Oberflächenbeschaffenheit haben eine direkte Auswirkung auf die entstehende Reibung des Mediums innerhalb des Rohrnetzes.

Aus Vereinfachungsgründen sprechen wir hier von Reibungs- bzw. in der Praxis fälschlicher Weise von Energieverlusten. Streng genommen ist Energie eine Erhaltungsgröße (Energiehaltungssatz). Energie geht also nicht verloren, sondern wird umgewandelt - z.B. von Bewegungsenergie in Wärmeenergie. Die Bewegungsenergie des Mediums wird folglich in Wärmeenergie umgewandelt, was dazu führt, dass der Druck am Anfang einer Rohrleitung beim fließenden Medium höher ist, als am Ende. Die entstehende Temperaturerhöhung spielt in der Praxis keine Rolle, weil sie in der Regel nicht wahrgenommen wird. Wichtig ist jedoch, bei längeren Rohrstrecken und entsprechenden Volumenströmen, bei der Wahl des Rohrmaterials und der Dimensionierung der Rohrleitung ein optimales Verhältnis herzustellen. Erstens geht es um die Energiekosten selbst, die zukünftig mit Sicherheit nicht niedriger ausfallen werden und zweitens um die Nachhaltigkeit. Gemeint hier ist die Ressourcenschonung, egal ob Kohlenwasserstoff verbrannt werden oder elektrische Energie zum Antrieb der Pumpen verwendet wird.

Durchmesser der Rohre

Konzentrieren wir uns auf unser Geschäftsfeld: Im Bereich der Grundwasserabsenkung wie auch in der Beregnung sind Rohrgrößen von 4", 6" und 8" üblich. Natürlich gibt es auch Anwendungen, bei denen deutlich größer dimensionierte Rohre eingesetzt werden müssen, um die Reibungsverluste auf ein akzeptables Maß zu reduzieren.

Auf den Durchmesser des Rohres bezogen gilt die Aussage: "Je größer das Rohr / Durchmesser, desto weniger Druck geht verloren". Denn wenn Druck verloren geht, muss mehr Energie aufgewendet werden, um den benötigten Druck am Ausgang des Rohrnetzes aufrecht zu erhalten. Ein höherer Energieaufwand ist bekanntermaßen mit höheren Kosten gleichzusetzen. Dem gegenüber stehen die höheren Materialkosten für die größer dimensionierten Rohre und / oder Schläuche. Es liegt im Geschick des Projektanten hier den optimalen "Break Evenpoint" zu finden.

Beschaffenheit der Oberflächen

Neben feuerverzinkten Stahlrohren haben sich auch ROhre aus Polyethylen in den oben erwähnten Branchen als Standard etabliert. Beide Materialien weisen im Neuzustand unterschiedliche k-Werte in Bezug auf die Rauheit der Oberfläche auf:

• PE-Rohr (neu) 0,01 - 0,05 mm
• Verzinktes Stahlrohr (neu) 0,1 - 0,16 mm

Mit der Zeit entstehen im Inneren des Rohres so genannte Inkrustierungen, verursacht durch Korrosion oder andere Ablagerungen, die die Rauheit der Oberfläche beeinträchtigen können.

Formteile

Formteile bewirken eine Veränderung der Fließrichtung eines Mediums, die wiederum Widerstände im Rohrnetz verursachen. Der daraus resultierte Widerstand wird mit dem Zetawert bzw. Widerstandsbeiwert bemessen. Winkel oder T-Stücke haben dabei andere, höhere Widerstandsbeiwerte, als beispielsweise Bögen. Je nach Art und Menge der Formteile innerhalb eines Rohrnetzes können so beträchtliche Druckverluste verursacht werden. Diese Bestandteile sind bei der Auslegung des Rohrnetzes zwingend zu beachten.

Moderne verfügbare Software zur Ermittlung der Rohrreibungsverluste ermöglicht eine zügige Berechnung von Rohrnetzen und in Verbindung mit den Kennlinien der zu verwendenden Pumpen, die Bestimmung des jeweiligen Betriebspunktes.

HÜDIG: Berechnung der Anlagenkennlinie und Bestimmung des Betriebspunktes