Entwicklung von realitätsnahen Prüfprozeduren für Durchflussmessgeräte basierend auf realen Verbrauchsprofilen

Der Einsatz von Durchflussmessgeräten in Bereichen des täglichen Lebens
nimmt eine Schlüsselposition in der Metrologie ein. Eine besondere Herausforderung stellen dabei Durchflussmessungen dar, die in direktem Zusammenhang
mit unserem Konsumverhalten stehen. Die gegenwärtig durch Regeln und
Normen vorgegebenen und genutzten Prüfprozeduren für diese Durchflussmessgeräte differieren jedoch stark von der späteren Verwendung der Geräte.
Um diese Diskrepanz zu verringern bzw. zu nivellieren ist es notwendig, neue,
realitätsnahe Prüfprozeduren zu entwickeln.
In der vorliegenden Arbeit wird eine Prüfprozedur am Beispiel von Wasserzählern erarbeitet, um Durchflussmessgeräte auf Basis empirisch ermittelter
Daten repräsentativ, realitätsnah und statistisch gesichert zu prüfen. Diese Prüfprozedur setzt sich aus Prüfprofilen und einer Prüfstandstechnologie
zusammen, die die Nachbildung dieser Profile ermöglicht.
Die Erstellung der Prüfprofile erfolgte auf Basis einer Wasserverbrauchsanalyse von 58 Wohngebäuden. Der entwickelte Algorithmus beruht auf einem
empirisch ermittelten Vertrauensband, welches auftretende Durchflüsse und
ihre jeweilige statistische Häufigkeit aller Datenreihen beinhaltet. Durch die
Ziehung von Zufallszahlen über dieses Vertrauensband und der Kombination der ermittelten Durchflüsse mit der jeweiligen mittleren Dauer entsteht
ein Prüfprofil. Dieses ist charakterisiert durch Null-Durchflüsse und unterschiedlich hohe Durchflussamplituden, welche innerhalb von <1 s wechseln
können. Die Nachbildung dieser dynamischen Lasten erfordert eine neuartige
Prüfstandstechnologie, um diese Charakteristika abzubilden.
Die intermittierende Durchflusserzeugung auf den Prüfständen wird in der
vorliegenden Arbeit mittels Kavitationsdüsen durchgeführt. Mit Hilfe dieser
Technologie ist es möglich, unterschiedliche Durchflussamplituden innerhalb
von <100 ms reproduzierbar und stabil zu erzeugen. Die in der Arbeit vorgestellten Experimente wurden durchgeführt, um zum Einen die Erzeugung dieser
dynamischen Lastwechsel, zum Anderen die Reaktion von Durchflussmessgeräten am Beispiel von Wasserzählern auf die intermittierenden Durchflüsse zu
untersuchen.
Das Ergebnis der vorliegenden Arbeit ist eine Prüfprozedur, welche eine erste
realitätsnahe Prüfung von Durchflussmessgeräten durchführbar macht. Das
entwickelte Prinzip kann ebenfalls bei anderen Fluiden und Durchflussmessgeräten wie bspw. beim Kraftstoffverbrauch am Motor oder der Nutzung von
Warm- und Heißwasser Anwendung finden.