Wasserförderung

Pumpanlage im Wasserwerk Schwebberg; Stadtwerke Lohr am Main. Bild vergrößern Pumpanlage eines Wasserwerks

Eine Wasserförderung ist dann erforderlich, wenn das natürliche Druckgefälle für die Fortbewegung des Wassers nicht ausreicht. Die Förderung erfolgt in der Regel in Pumpwerken, die aus der Fördereinrichtung (Pumpe) mit ihrem Antrieb (Motor) und den zum Betrieb erforderlichen Nebeneinrichtungen (z.B. Schaltanlage) bestehen. Pumpwerke dienen zur Förderung von Wasser in höher gelegene Versorgungsgebiete und Wasserspeicher, sowie zur Erhöhung des Druckes oder des Durchflusses in einer Rohrleitung. Auch innerhalb von Wasserwerken (Aufbereitungsanlagen) werden Pumpen z.B. für die Rückspülung von Filtern benötigt.

Pumpenarten

In Förderanlagen der Trinkwasserversorgung kommen heute überwiegend Kreiselpumpen zum Einsatz, während früher auch oftmals Kolbenpumpen verwendet wurden.

Kreiselpumpen nutzen die Fliehkraft des Wassers. Durch die schnelle Drehung des Laufrades wird das durchströmende Wasser in Bewegung versetzt und mittels Leiträder oder über ein Spiralgehäuse in die Druckleitung geführt. Die Einteilung der Laufräder erfolgt nach ihrer Bauform in Radial-, Halbaxial- und Axialräder, wobei in der Wasserversorgung in der Regel die beiden erstgenannten eingesetzt werden.
Zusätzlich unterscheidet man zwischen ein- und mehrstufiger Ausführung. Einstufig bedeutet, dass nur ein Laufrad auf der Welle eingebaut ist, mehrstufige Pumpen besitzen mehrere hintereinander aufgesetzte Lauf- und Leiträder. Die mit einem einzigen Laufrad erzielbare Förderhöhe ist technisch begrenzt, so dass bei großen Förderhöhen immer mehrstufigen Pumpen erforderlich sind.

Bei den Kreiselpumpen üblich sind Bauarten mit liegender oder stehender Welle. Demnach differenziert man zwischen horizontalen und vertikalen Kreiselpumpen. Zu den vertikalen Kreiselpumpen gehören auch die sog. Unterwassermotorkreiselpumpen, kurz U-Pumpen genannt. Das Haupteinsatzgebiet der U-Pumpen sind Tiefbrunnen, da sie durch ihre schmale Bauart in Brunnenfilterrohre eingebaut werden können. Als Sonderfall wird die U-Pumpe auch als sog. Rohrmantelpumpe in trockener Aufstellung in Bauwerken eingesetzt, in stehender oder liegender Bauweise. In diesem Fall ist die gesamte Pumpe von einem "Rohrmantel" aus Edelstahl umgeben.
Für die Auslegung einer Pumpe ist die maximale Förderhöhe (hman in m Wassersäule) und die erforderliche Fördermenge (Q in l/s bzw. m3/h) ausschlaggebend. Da der Energiebedarf (Stromverbrauch) bei der Wasserförderung den weitaus größten Kostenanteil verursacht, sollte jede Pumpe im bestmöglichen Wirkungsgrad innerhalb des vorgesehenen Förderbereiches betrieben werden.
In Abhängigkeit der Förderkriterien eines Pumpwerkes kann der Einsatz drehzahlgeregelter Pumpen äußerst sinnvoll sein. Durch Änderung der Drehzahl des Laufrades kann die Fördermenge und/oder die Förderhöhe einer Pumpe variiert werden, und so z.B. dem unterschiedlichen Bedarf eines Versorgungsnetzes angepasst werden.

Pumpwerksarten

  • Grundwasserpumpwerk (GPW)
    Das Grundwasserpumpwerk fördert unmittelbar aus dem Grundwasserstrom mittels einer eingehängten Unterwassermotorpumpe. Der Einsatz erfolgt hauptsächlich in Tiefbrunnen.
  • Überhebepumpwerk (ÜPW)
    Das Überhebepumpwerk fördert Wasser aus einer Verbraucherzone bzw. einem Speicherbehälter in eine andere Verbraucherzone, z.B. in ein einen höher gelegenen Hochbehälter einer anderen Versorgungszone.
  • Druckbehälterpumpwerk (DBPW)
    Das Druckbehälterpumpwerk fördert Wasser in ein geschlossenes Rohrnetz, mit einem Druckbehälter (Druckkessel) als Schaltorgan für die Pumpen und sehr kleinem Ausgleichsspeicher.
    DBPW werden angewandt, wenn eine Versorgung mittels Hochbehälter oder Wasserturm technisch oder wirtschaftlich nicht möglich ist. Die Versorgung eines Netzes aus einem sog. Tiefzonenbehälter erfolgt i.d.R. mittels Druckbehälterpumpwerk.
  • Druckerhöhungspumpwerk (DPW)
    Das Druckerhöhungspumpwerk verleiht dem in einer Rohrleitung bewegten Wasser einen erhöhten Druck. Der Einsatz erfolgt zum Beispiel in einer Gefälleleitung, um den Durchfluss zu erhöhen.
  • Sonstige Pumpwerke entnehmen Wasser aus Behältern und fördern z.B. in oder innerhalb einer Aufbereitungsanlage oder in ein anderes Pumpwerk.
  • Hausdruckerhöhungsanlage
    Ist der Versorgungsdruck einzelner Anwesen aufgrund der Topographie bzw. der Höhe der Anwesen nicht ausreichend, so wird i.d.R. eine Hausdruckerhöhungsanlage installiert, die technisch einem Druckbehälterpumpwerk entspricht. Mittels einer eigenen Pumpe mit nachgeschaltetem Druckkessel wird für das betroffene Anwesen eine abgetrennte "Versorgungszone" geschaffen.

Ausgewählte wichtige DVGW-Merkblätter

  • W 610: Pumpensysteme in der Trinkwasserversorgung (Arbeitsblatt)
  • W 611: Energieoptimierung und Kostensenkung in Wasserwerksanlagen (Hinweis)
  • W 614: Instandhaltung von Förderanlagen (Merkblatt)
  • W 617: Druckerhöhungsanlagen in der Trinkwasserversorgung (Arbeitsblatt)
  • W 618: Lebenszykluskosten für Förderanlagen in der Trinkwasserversorgung (Merkblatt)