CFD-Strömungsmodellierung für Trinkwasserspeicher

Trinkwasserbehälter haben die Aufgabe, als Zwischenspeicher im Trinkwasserverteilungssystem Schwankungen zwischen der Wasserbereitstellung und dem Wasserverbrauch auszugleichen. Hierbei liegt die Aufenthaltszeit in den meisten Behältern bei wenigen Stunden bis einem Tag. Zusätzlich ist bei vielen Behältern noch eine Löschwasserreserve vorhanden. Hierbei sind der Behälter, sowie deren Zu- und Ablaufleitungen so auszuführen, dass weder Kurzschlussströmungen noch Totzonen entstehen, so dass die reale mittlere Aufenthaltszeit der theoretisch berechneten mittleren Aufenthaltszeit sehr nahe kommt.

Durch ungünstige Planung der Zu- und Ablaufleitungen können Kurzschlussströmungen (Abbildung 1 und 2) entstehen.

Dann wäre das restliche Beckenvolumen eine Totzone, die nur geringfügig durchströmt würde. Dies führt auf der einen Seite zu sehr kurzen Aufenthaltszeiten im Kurzschlussstrom und auf der anderen Seite zu ungewollt langen Aufenthaltszeiten in der Totzone.

Auch Dichteströmungen sind möglich, da sich bei sehr geringen Geschwindigkeiten im Becken von wenigen cm/s kleine Änderungen der Wassertemperatur bereits bemerkbar machen. Diese führen zu absinkenden oder aufsteigenden Strömungen, die wiederum Kurzschlussströmungen begünstigen können.
Mit CFD können wir sowohl Kurzschlussströmungen als auch Dichteströmungen räumlich hochauflösend berechnen. Durch Anpassung der Zuleitungen und der Beckengeometrie können bestehende Trinkwasserbehälter optimiert und Neuplanungen hydrodynamisch überprüft werden.