Wird der Durchfluss in einer Leitung plötzlich gestoppt, etwa durch einen schnell schließenden Schieber oder den Ausfall einer Pumpe, entsteht ein Druckstoß. Er kann ein Vielfaches des Betriebsdrucks erreichen und Leitungen, Armaturen und Hausinstallationen beschädigen.
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So verwenden Sie den Rechner
- Den Werkstoff der Leitung wählen. Er bestimmt, wie schnell sich die Druckwelle ausbreitet.
- Die Fließgeschwindigkeit vor dem Schließen eintragen, etwa aus dem Rechner Fließgeschwindigkeit.
- Die Leitungslänge bis zur nächsten Reflexionsstelle angeben, etwa bis zu einem Behälter oder einer großen Verzweigung.
- Schließzeit der Armatur und Betriebsdruck eintragen.
Druckstoß einfach erklärt
Wird die Strömung in einer Leitung schlagartig gestoppt, wandelt sich die Bewegungsenergie des Wassers in Druck um. Diese Druckwelle läuft mit der Wellengeschwindigkeit durch die Leitung, wird an Behältern oder Verzweigungen zurückgeworfen und erzeugt Über- und Unterdruck.
Nach Joukowsky hängt die Höhe des Druckstoßes nur von der Wellengeschwindigkeit und der Änderung der Fließgeschwindigkeit ab. Schließt eine Armatur langsamer als die Reflexionszeit, fällt der Stoß geringer aus. Deshalb schreiben Betreiber für große Schieber Mindestschließzeiten vor.
Rechenbeispiel
Eine Gussleitung mit 1,27 m/s Fließgeschwindigkeit wird schlagartig geschlossen. Der Druckstoß nach Joukowsky beträgt rund 14 bar. Bei 1.000 m Länge ist die Reflexionszeit 1,8 s. Schließt der Schieber in 5 s, sinkt der Stoß nach Michaud auf etwa 5 bar.
Häufige Fragen zu Druckstoß
Warum ist der Druckstoß bei PE-Leitungen kleiner?
Kunststoffrohre sind elastischer, die Druckwelle breitet sich nur mit etwa 300 m/s aus statt mit über 1.000 m/s wie in Guss oder Stahl. Der Druckstoß ist daher bei gleicher Geschwindigkeitsänderung deutlich kleiner.
Was hilft gegen Druckstöße?
Armaturen langsam schließen, Pumpen sanft an- und abfahren, Druckstoßdämpfer oder Windkessel einsetzen und Be- und Entlüftungsventile an Hochpunkten vorsehen. Für Anlagen ist eine Druckstoßberechnung durch Fachleute nötig.
Wie langsam sollte ein Schieber geschlossen werden?
Deutlich langsamer als die Reflexionszeit der Leitung, besonders gegen Ende des Schließvorgangs. Viele Betreiber legen Mindestschließzeiten für große Armaturen fest.
Was ist die Reflexionszeit?
Die Zeit, die eine Druckwelle bis zur nächsten Reflexionsstelle und zurück braucht: doppelte Leitungslänge geteilt durch die Wellengeschwindigkeit.
Kann ein Druckstoß auch Unterdruck erzeugen?
Ja. Auf die Druckspitze folgt eine Phase mit niedrigerem Druck. Fällt er unter den Dampfdruck, entstehen Dampfblasen, und die Wassersäule kann abreißen.
