Planlægning af drikkevandscisterner

Læsetid 6 minutter

Opdateret - 10. december 2025

Planlægningen af drikkevandscisterner involverer flere fysiske faktorer, som der skal tages højde for, hvis den ønskede drikkevandskvalitet og pumpekapacitet skal opnås med så lille en indsats som muligt.

Vandanalyse og grænseværdier

For det første skal der foretages en laboratorieanalyse af hver vandkilde, hvor vandværdierne sammenlignes med de gældende grænseværdier, så der om nødvendigt kan træffes specifikke foranstaltninger for at overholde dem:

• Akrylamid 0,10 μg/l
• Antimon 10 μg/l
• Arsenik 10 μg/l
• Benzen 1,0 μg/l
• Benzo(a)pyren 0,010 μg/l
• Bisfenol A 2,5 μg/l
• Bor 1,5 mg/l
• Bromat 10 μg/l
• Cadmium 5,0 μg/l
• Klorat 0,25 mg/l
• Klorit 0,25 mg/l
• Krom 25 μg/l
• Kobber 2,0 mg/l
• Cyanid 50 μg/l
• 1,2-dichlorethan 3,0 μg/l
• Epichlorhydrin 0,10 μg/l
• Fluorid 1,5 mg/l
• Haloeddikesyrer (HAA) 60 μg/l
• Bly 5 μg/l
• Kviksølv 1,0 μg/l
• Microcystin-LR 1,0 μg/l
• Nikkel 20 μg/l
• Nitrat 50 mg/l
• Nitrit 0,50 mg/l
• Pesticider 0,10 μg/l
• Pesticid i alt 0,50 μg/l
• PFAS i alt 0,50 μg/l
• Summen af PFAS 0,10 μg/l
• Polycykliske aromatiske kulbrinter 0,10 μg/l
• Selen 20 μg/l
• Tetrakloreten og trikloreten 10 μg/l
• Trihalomethaner i alt 100 μg/l
• Uran 30 μg/l
• Vinylklorid 0,50 μg/l

Vandets hårdhed

Vandets hårdhed repræsenterer indholdet af calciumcarbonat (CaCO₃) i mmol/l, ppm eller mg/l (1 mmol/l = 1 ppm/l = 1 mg/l) Jordalkali-ioner i henhold til det internationale enhedssystem SI (Système International d'Unités), også angivet i °dH (tysk hårdhed 1 °dH svarer til 0,1783 mml/l).

• blødt vand -> mindre end 8,4 °dH, svarende til mindre end 1,5 mmoll
• medium -> 8,4 ... 14 °dH, svarende til 1,5 ... 2,5 mmol/l
• Hårdt vand -> mere end 14 °dH, svarende til mere end 2,5 mmol/l

Vandets hårdhed afspejles blandt andet i kalkaflejringer i rør, på overflader, der befugtes af vand, og i forbruget af mere rengøringsmiddel, jo mere kalkholdigt, dvs. hårdere, vandet er.

Blødgøring af vand

Blødgøring af vand kan udføres på to måder: 

• Ionbytter (Her ledes vandet gennem et harpiksfilter, der er mættet med natriumioner, hvorved calcium- og magnesiumioner, der er opløst i vandet, udveksles med harpiksens natriumioner.
  Afhængigt af flowhastigheden bliver ionbyttere før eller siden mættet med calcium- og magnesiumioner og skal derefter skylles og regenereres med en højkoncentreret almindelig saltopløsning (NaCl). Derefter kan de absorbere calcium- og magnesiumioner igen og frigive natriumioner i overensstemmelse hermed.
  Afhængigt af gennemstrømningen kræver sådanne systemer store mængder i løbet af et år. EN 973 Type Et certificeret salt af høj renhed med en renhed på over 99,5 %.
  Ulempen er, at vandet beriges med natrium, hvilket modvirker ideen om „natriumfattigt“ drikkevand. Det samme gælder selvfølgelig de tilbagevendende omkostninger til regenereringssalt og de tilhørende vedligeholdelsesomkostninger.
• Omvendt osmose, ved at presse vandet ved højt tryk gennem 0,00001 µm fine filterporer. Ulempen er dog, at det resulterende vand ikke længere indeholder nogen mineraler og derfor skal remineraliseres for at kunne bruges af den menneskelige organisme.
  Ulemperne er de regelmæssigt tilbagevendende omkostninger til osmosemembranen (filterpatronen) og det „vand“, der produceres under omvendt osmose, som kan udgøre op til 50% ekstra vandforbrug.
• Destillation, hvilket også resulterer i vand uden noget mineralindhold og derfor er kontraproduktivt for menneskers sundhed.
  En yderligere ulempe er det høje energiforbrug.
• Udkrystallisering af frø, hvor en katalysator (fyldt med specialbelagte keramik- eller polymerperler, som calcium- og karbonationer lægger til og krystalliserer) omdanner den kalcit, der forårsager kalkaflejringer, til nåleformede aragonitkrystaller, der ikke længere klæber fast.
  Vandet indeholder stadig alle mineraler, inklusive „kalk“ i form af aragonitkrystaller).
  Dette vand kan udnyttes fuldt ud af organismen.
  Sådanne enheder har en levetid på over ti år, afhængigt af flowhastighed og dimensionering. De sløjfes ind i hovedforsyningsledningen til husholdningsvandforsyningen efter vandmåleren.
  

Teknologier til udkrystallisering af frø

Vandets hårdhed ændres ikke med nogen af de følgende teknologier. Kalkaflejringer reduceres dog kraftigt, da CaCO₃ er allerede bundet i stabile, fine mikro- eller meget fine nanokrystaller.

TAC

Skabelonassisteret krystallisering - Bæreren af krystallisationskernen er et fast medium, f.eks. harpiks eller granulat. Når vandet strømmer igennem dem, dannes der calciumcarbonatkrystaller på dem, som straks løsner sig fra mediet og føres væk med vandet.
Ideel til lave flowhastigheder, da dannelsen af mikrokrystaller tager længere tid end nanokrystaller i NAC-processen.

NAC

Nukleationsassisteret krystallisation - er stort set identisk med TAC-processen, men her produceres nano- i stedet for mikrokrystaller. Det betyder, at antallet af partikler er større og krystallerne mindre.
Det er en fordel, hvis der kræves en høj gennemstrømningshastighed, da kontakttiden med mediet derfor er kortere, og krystaldannelsen er hurtigere end ved TAC-processen på grund af systemet.

MAC

Medieassisteret krystallisering - opsummerer begge processer, TAC og NAC, under ét paraplybegreb. Betegnelsen MAC bruges normalt, når der anvendes proprietære teknologier, som adskiller sig fra de sædvanlige TAC/NAC-procesteknologier.

Leverandør af systemer med frøkrystallisation

Som altid er det vigtigt at skille skidt fra kanel, dvs. hvilken producent der ikke kun hævder, men også beviser sine produkters funktion med tilsvarende certifikater fra uafhængige testcentre og / eller undersøgelser.

Som nævnt ovenfor har kontakttiden for det gennemstrømmende vand en funktionel betydning, og derfor skal databladene for de enkelte produkter vurderes separat med hensyn til dette kriterium, og det samlede system skal tilpasses i overensstemmelse hermed.

Følgende producenter skiller sig positivt ud her:

• SkalaStop - support@scalestopplus.com
  Uafhængige tests af Arizona State University og DVGW (W512 fra 2013) beviser effektiviteten med 99% i hvert enkelt tilfælde
• Vandteknologi - info@watertechgroup.com
  reklamerer for sit produkt Skala-sikker med 99,9 procent effektivitet
• Aqon Pure - info@aqon-pure.com
  beviser effektiviteten af sit system med to undersøgelser: den Hohenstein Innovations gGmbH og GSA (Link 1, Link 2, Link 3)
• Watts - info@wattsindustries.it
  tilbyder et produktsortiment under navnet One-Flow på
• Krystalvask - clean@crystalwash.fr
  er begrænset til én Effektivitetsspecifikation fra 88 ... 97 % og henviser til TAC-processens effektivitet, der generelt er anerkendt af DVGW-W512
  

Udbytte af kilden

I tilfælde af en eksisterende eller planlagt brøndboring er parametrene flowhastighed og indvindingshastighed elementære sammen med andre parametre i beregningen af den mængde grundvand, der skal indvindes i tidsenheden. Forklaringen, herunder beregningen, kan findes meget tydeligt på denne Hjemmeside.

Indvinding af vand fra en flod kræver ofte tilladelse og er begrænset med hensyn til mængde.

Valg af fødepumpe

En dybbrøndspumpe bruges til at pumpe grundvand op fra dybder på mellem 8 og 90 meter. Det skal bemærkes, at indvindingshøjden og pumpedybden (sugedybden) tilsammen udgør den samlede leveringshøjde.

AnvendelseEksempel:

Pumpedybde (sugefilter) 20 m + højeste udvindingspunkt 30 m = 50 m er den samlede leveringshøjde for dybbrøndspumpen.

Ud over den rene højdeforskel skal der dog også tages højde for friktionstab i rørføringen (rørets ruhed, fittings osv. = dynamisk løftehøjde). Disse skal tilføjes i overensstemmelse hermed, når pumpen vælges.

Hvis vi antager en pumpekapacitet på 3.000 l/t (Q = 3/3600 m³/s = 0,0008333333333333333 m³/s) ved brug af f.eks. DN65 (D = 0,0752) PE/HDPE-rør med en ruhed i henhold til databladet på ε = 1,5 µm = 1,5 × 10-⁶ m, den kinematiske viskositet af vand på ≈ 1-10^-6 m²/s, og en massefylde ρ = 1000 kg/m³ og en strømningshastighed på g = 9,81 m/s², samt hensyntagen til ækvivalenter af fittings osv. ved den beregnede 1,2 gange rørlængden på 200 m, svarende til 240 m og en højdeforskel, der skal overvindes, på H_s 50 m (statisk faldhøjde) ved en gennemsnitlig tyngdeacceleration på g = 9,81 m/s² (som en konstant) giver følgende beregning:

• Tværsnit DN65
  A = ( π ⋅ D² ) : 4 = ( π ⋅ 0,0752 ² ) : 4 = 0,004417865 m²
• Flow-hastighed
  v = Q : A = 0,0008333333333333333 m³/s : 0,004417865 m² = 0,1886280807 m/s
• Reynolds tal (karakteristisk tal, lav = laminar, høj = turbulent strømning)
  Re = υD : v = ( 0,1886280807015056 ⋅ 0,0752 ) : ( 1⋅10-6 m²/s ) = 14147.10605261292 m²/s
• Rørets friktionskoefficient (Swamee-Jain)
  f = 0,25 : [ log₁₀ ( (ε : ( 3,7 ⋅ D )) + ( 5,74 : Re^0,9 ) ) ]²
  f = 0,25 : [ log₁₀ ( 5,405405405405405 × 10^-6 + 0,000728728 ) ]²
  f = 0,25 : [ log₁₀ ( 0,0007341334054054 ) ]²
  f = 0,25 : [ -3,134490 ]²
  f = 0,25 : 9,825866 = 0,028256663933258565
• Rørets friktionstab (Darcy-Weisbach)
  h_f  = f ⋅ ( L : D ) ⋅ ( v² : 2g )
  h_f  = f ⋅ ( 240 : 0,075 ) ⋅ ( 0,1886280807015056² : 2 ⋅ 9,81 )
  h_f  = f ⋅ ( 3.200 ) ⋅ ( 0,001813634 m )
  h_f  = 0,028256663933258565 ⋅ 5,803629 = ≈ 0,1639776104 m
• Ækvivalent tab ved støbning
  (identisk fommel, i stedet for L (rørlængde) L_eq (sæt med 10 m)
  h_eq = f ⋅ ( L_eq : D ) ⋅ ( v² : 2g ) = ≈0.0068324004 m
• Hoved i alt
  H_død = H_s + h_f  + h_eq
  H_død = 50,0 m + 0,1639776104 m + 0,0068324004 m = ≈50,1708100 m
• Tryk ved pumpens udløb
  p = ρgH_død
  p = 1000⋅9.81⋅50.1708100108 = 492175.6462064206 Pa
  p = 492175,6462064206 Pa : 10.000 = 4,921756462064206 bar
• Hydraulisk pumpekapacitet
  P_h = ρgQH_død
  P_h = 1000 ⋅ 9,81 ⋅ 0,0008333333333333333 ⋅ 50,1708100108 = 410,1463718386839 W
• Elektrisk motorkraft P_motor med effektivitet η = 0,65
  P_motor= Ph : η
  P_motor= 410,1463718386839 : 0,65 = 630,9944182133598 W

Nominelt giver en pumpe på ca. 630 W den nødvendige effekt. I praksis antages det at være omkring 1,1 kW med en stigning på 80 procent som sikkerhedsreserve.

Ventiler

Hvis hver cisterne i netværket skal kunne adskilles individuelt, hvilket giver mening i tilfælde af vedligeholdelsesarbejde eller lækager, skal der være en afspærrings- og kontraventil samt en skylle- eller aftapningsventil til hver cisterne.

Motoriserede ventiler bør have mulighed for manuel (nød)aktivering.

Alle komponenter skal være designet i overensstemmelse med WRAS/DVGW for drikkevandskrav (EPDM-sæde og NBR-membran). Monteringsflanger til tilslutning af aktuatorer skal være designet i overensstemmelse med ISO 5211, motorflanger i overensstemmelse med ISO5211 F05/F07.

Lækagehastigheden bør være Klasse VI hvilket betyder absolut (boblefri) tæthed, dvs. en lækagerate på nul. Alle ventiler med (PTFE)/EPDM-sæde opfylder dette krav.
Metalsæder når kun klasse IV: en lækagehastighed på 10 ml/min under testtryk er tilladt.

Om aktuatorerne skal drives med 230 V AC eller 24 V DC (batteri) afgøres af kravet om automatiseret drift, selv hvis den offentlige strømforsyning svigter.
Alle elektriske komponenter i systemer, der udsættes for vejrlig, skal overholde IP65 (støvtæt, beskyttelse mod vandstråler), bedre IP67 (støvtæt, beskyttelse mod kortvarig nedsænkning).

Motoriserede ventiler skal have grænsekontakter, ideelt set en styring via 0 ... 10 V, eller 4 ... 20 mA, hvis andre positioner end åben/lukket skal styres.

Måling af niveau

Ultralyds- og tryksensorer er velegnede til niveauovervågning. Mens tryksensorer, der er placeret i bunden af cisternen, konstant udsættes for vand, er ultralydsmåling kontaktløs: Sensoren er monteret på eller under cisternens låg og er derfor hurtigt tilgængelig.

Industrielle ultralydssensorer udsender en strøm på 4 ... 20 mA, som genererer en måleværdiafhængig spænding via en kalibreret IU-konverter (strøm til spænding), som evalueres af en mikrocontroller og vises som en måleværdi, omregnet til liter, kubikmeter eller procent.

Priserne på ultralydssensorer stiger dog i takt med den stigende rækkevidde og når op på et firecifret eurobeløb. Sensorer med en måleafstand på op til 2,2 meter er omkring 200 euro, hvilket begrænser cisternens dybde til omkring 2 meter, hvis budgettet ikke skal overskrides.